DE102004025073A1 - Piezoelectric actuating element for fuel injector, has piezoelectric units with alternating piezoceramic layer stacks, internal electrode layer; no more than 50 stacks of piezoceramic layers - Google Patents

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Naoyuki Kariya Kawazoe
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Abstract

The piezoelectric actuating element (1) has piezoelectric units (15) made with alternating stacks of a piezoceramic layer (151) and an internal electrode layer (153,154). The piezoelectric unit is formed by stacking no more than 50 layers of the piezoceramic layers and has a pair of external electrodes (5) with different potentials on their lateral surfaces.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der ErfindungBACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Betätigungsglied und genauer ein piezoelektrisches Betätigungsglied, das als Antriebsquelle einer Einspritzvorrichtung (Injektor) oder dergleichen verwendet wird.The The invention relates to a piezoelectric actuator and more particularly to a piezoelectric actuator, as the drive source of an injection device (injector) or the like is used.

Bisher wurde die Verwendung einer piezoelektrischen Vorrichtung als Antriebsquelle eines Injektors, d. h. eines Kraftstoffinjektors einer Brennkraftmaschine eines Autos vorgeschlagen. Da der Injektor wiederholt für 108 mal eine Kraftstoffzerstäubung mit extrem hoher Geschwindigkeit ausgesetzt wird, werden der piezoelektrischen Vorrichtung als Antriebsquelle extrem harte Verwendungsbedingungen auferlegt. Daher sind nicht nur hervorragende piezoelektrische Eigenschaften, sondern ebenfalls eine exzellente Haltbarkeit für die piezoelektrische Vorrichtung für den Injektor erforderlich.Heretofore, the use of a piezoelectric device as a driving source of an injector, ie, a fuel injector of an internal combustion engine of a car has been proposed. Since the injector is repeatedly subjected to fuel atomization at extremely high speed for 10 8 times, the piezoelectric device as the driving source is subjected to extremely severe use conditions. Therefore, not only excellent piezoelectric properties but also excellent durability for the piezoelectric device for the injector are required.

Ein gestapeltes piezoelektrisches Betätigungsglied (Aktor), das durch abwechselndes Stapeln einer Vielzahl piezoelektrischer Keramikschichten, die einen Versatz entsprechend einer angelegten Spannung erfahren, und interne Elektrodenschichten zum Zuführen der angelegten Spannung geformt ist, wurde für eine derartige piezoelektrische Vorrichtung am wünschenswertesten angesehen. Dies liegt daran, dass, wenn die Spannung angelegt wird, die von den internen Elektrodenschichten umgebenden piezoelektrischen Keramikschichten jeweils einen Versatz in diesem piezoelektrischen Betätigungsglied erfahren und somit eine große Antriebsleistung erzeugt wird.One stacked piezoelectric actuator (actuator) passing through alternately stacking a plurality of piezoelectric ceramic layers, experiencing an offset corresponding to an applied voltage, and internal electrode layers for supplying the applied voltage was shaped for Such a piezoelectric device is most desirable. This is because when the voltage is applied, that of the piezoelectric ceramic layers surrounding the internal electrode layers each offset in this piezoelectric actuator experienced and thus a great drive power is produced.

Jedoch tritt bei piezoelektrischen Betätigungsgliedern gemäß dem Stand der Technik das Problem auf, dass innerhalb des Betätigungsglieds beim Anlegen der Spannung eine starke mechanische Spannung (Beanspruchung) auftritt, und dass Risse in dem Betätigungsglied auftreten. Daher ist es schwierig, piezoelektrische Betätigungsglieder gemäß dem Stand der Technik für eine lange Zeit zu betreiben und diese bei einem Injektor usw. anzuwenden, auf den besonders schwere Verwendungsbedingungen auferlegt sind.however occurs in piezoelectric actuators according to the state the technique has the problem on that within the actuator when applying the voltage a strong mechanical stress (stress) occurs, and that cracks occur in the actuator. Therefore It is difficult to piezoelectric actuators according to the state the technology for to operate for a long time and apply it to an injector, etc. imposed on the particularly severe conditions of use.

Zum Lösen dieser Probleme gemäß dem Stand der Technik wurden in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2001-230463 ein gestapeltes piezoelektrisches Betätigungsglied vorgeschlagen, bei dem nicht verbundene Endpositionen von internen Elektrodenschichten und externe Elektroden in einer Stapelrichtung der internen Elektrodenschichten abweichen (verschoben sind). Es wird angenommen, dass, wenn die internen Elektrodenschichten derart angeordnet sind, dass ihre Endpositionen abweichen, die innerhalb des Betätigungsglieds auftretende mechanische Spannung gemildert werden kann.To the Solve this Problems according to the state The technique has been disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2001-230463 discloses a stacked piezoelectric actuator proposed in the unconnected end positions of internal Electrode layers and external electrodes in a stacking direction the internal electrode layers differ (are shifted). It it is believed that when the internal electrode layers are so are arranged, that their end positions deviate, which within of the actuator occurring mechanical stress can be alleviated.

Wenn jedoch das vorstehend beschriebene gestapelte piezoelektrische Betätigungsglied gemäß dem Stand der Technik für einen Injektor usw. verwendet wird, bei dem harte Verwendungsbedingungen auferlegt werden, steigt die Beanspruchung (die mechanische Spannung) innerhalb des Betätigungsglieds an, da die Endabschnitte der internen Elektroden versetzt sind, so dass Risse auftreten. Folglich ist das gestapelte piezoelektrische Betätigungsglied im Hinblick auf die Haltbarkeit nicht ausreichend. Ein anderes Problem besteht darin, dass Variationen in den Eigenschaften (Charakteristiken) wie elektrostatische Kapazität und Versatzverhalten groß werden.If however, the above-described stacked piezoelectric actuator according to the state the technology for an injector, etc. is used in the harsh conditions of use be imposed, the stress (the mechanical stress) increases within the actuator because the end portions of the internal electrodes are offset, so that cracks occur. Consequently, the stacked piezoelectric actuator not enough in terms of durability. Another problem is that variations in the properties (characteristics) like electrostatic capacity and offset behavior become large.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme im Stand der Technik ist die Erfindung darauf gerichtet, ein neues piezoelektrisches Betätigungsglied bereitzustellen, das für Anwendungen wie bei Injektoren geeignet ist und eine hervorragende Haltbarkeit und exzellente Stabilität aufweist.in the With regard to the problems described above in the state of Technique, the invention is directed to a new piezoelectric actuator to provide that for Applications as with injectors is suitable and excellent Durability and excellent stability.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird ein piezoelektrisches Betätigungsglied mit piezoelektrischen Einheiten angegeben, die durch abwechselndes Stapeln einer piezoelektrischen Keramikschicht und einer internen Elektrodenschicht hergestellt werden, wobei die piezoelektrische Einheit durch Stapeln von nicht mehr als 50 Schichten der piezoelektrischen Keramikschichten gebildet wird und ein Paar externer Elektroden mit unterschiedlichen Potentialen an deren Seitenoberflächen aufweist, die internen Elektrodenschichten freiliegende Elektrodenabschnitte aufweist, die zu den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheiten freiliegen und durch die freiliegenden Elektrodenabschnitte mit einer aus dem Paar der externen Elektrodenschichten verbunden sind, und die externe Elektrode als ein Verbindungsgegenstück der freiliegenden Elektrodenabschnitte abwechselnd für jede Schicht gewechselt wird (schichtweise wechseln), ein zurückgesetzter Abschnitt als eine Aussparungsregion der internen Elektrodenschicht, die nicht zu der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit erstreckt ist, teilweise in einem Randabschnitt der internen Elektrodenschicht geformt ist, und eine minimale Breite L, die als minimaler Wert eines Abstands von der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit an dem zurückgesetzten Abschnitt zu einem Endabschnitt jeder internen Elektrodenschicht definiert ist, und eine Variationsbreite W, die als Differenz zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert des Abstands von der Seitenoberfläche jeder piezoelektrischen Einheit an jedem zurückgesetzten Abschnitt zu jeder internen Elektrodenschicht definiert ist, im Querschnitt des piezoelektrischen Betätigungsglieds in einer Stapelrichtung die folgende Beziehung (1) erfüllt: 0,1 mm ≤ L ≤ 1,0 mm, W ≤ 0,5 mm (1) According to a first aspect, there is provided a piezoelectric actuator having piezoelectric units formed by alternately stacking a piezoelectric ceramic layer and an internal electrode layer, the piezoelectric unit being formed by stacking not more than 50 layers of the piezoelectric ceramic layers and a pair of external electrodes having different potentials at the side surfaces thereof, the internal electrode layers having exposed electrode portions exposed to the side surfaces of the piezoelectric units and the exposed electrode portions having one of the pair of external electrode layers a recessed portion as a recessed region of the internal electrode layer which is not extended to the side surface of the piezoelectric unit is partially connected in a peripheral portion of the piezoelectric unit, and the external electrode as a connection counterpart of the exposed electrode portions is changed alternately for each layer internal electrode layer, and a minimum width L, which is defined as a minimum value of a distance from the side surface of the piezoelectric unit at the recessed portion to an end portion of each internal electrode layer, and a variation width W, which is a difference between a maximum value and a the minimum value of the distance from the side surface of each piezoelectric unit at each recessed portion to each internal electrode layer is defined, in the cross section of the piezoelectric actuator in a stacking direction satisfies the following relationship (1): 0.1 mm ≤ L ≤ 1.0 mm, W ≤ 0.5 mm (1)

Bei dem piezoelektrischen Betätigungsglied gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung der Erfindung erfüllen die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts und die Variationsbreite W die Beziehung der vorstehend Gleichung (1).at the piezoelectric actuator according to the above described first embodiment of the invention meet the minimum width L of the reset Section and the variation width W is the relationship of the above Equation (1).

Daher werden Variationen in den Flächen der Überlappungsabschnitte der internen Elektrodenschichten (die nachstehend als "piezoelektrisch aktive Region" bezeichnet sind) innerhalb der piezoelektrischen Einheit klein, und die Eigenschaften (Charakteristiken) wie die elektrostatische Kapazität und das Versatzausmaß können stabilisiert werden.Therefore become variations in the surfaces the overlap sections the internal electrode layers (hereinafter referred to as "piezoelectrically active Region " are small within the piezoelectric unit, and the characteristics (Characteristics) such as the electrostatic capacity and the Offset amount can be stabilized become.

Da weiterhin die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts und deren Variationsbreite W wie vorstehend beschrieben begrenzt werden, wird es möglich, zu verhindern, dass sich mechanische Spannung zwischen dem piezoelektrischen Keramikschichten (die nachstehend als "piezoelektrisch inaktive Region" bezeichnet sind), die an den zurückgesetzten Abschnitt in Kontakt kommen und nicht leicht während des Anlegens einer elektrischen Spannung einen Versatz verfahren, und der vorstehend beschriebene piezoelektrisch aktiven Region zu konzentrieren, und ebenfalls das Auftreten von Rissen innerhalb des piezoelektrischen Betätigungsglieds zu vermeiden. Daher kann die Haltbarkeit des piezoelektrischen Betätigungsglieds verbessert werden.There furthermore, the minimum width L of the recessed portion and whose variation width W is limited as described above, will it be possible to prevent mechanical stress between the piezoelectric Ceramic layers (hereinafter referred to as "piezoelectric inactive region"), those at the back Section come into contact and not easily during the application of an electrical Voltage offset, and the above described concentrate piezoelectric active region, and also the Occurrence of cracks within the piezoelectric actuator to avoid. Therefore, the durability of the piezoelectric actuator be improved.

Weiterhin wird die vorstehend beschriebene piezoelektrische Einheit durch Stapeln von 50 oder weniger Schichten der vorstehend beschriebenen piezoelektrischen Keramikschichten hergestellt. Da die Schichtanzahl der gestapelten piezoelektrischen Einheiten auf nicht mehr als 50 begrenzt ist, kann die innerhalb der Einheit während des Anlegens der elektrischen Spannung auftretende Beanspruchung (mechanische Spannung) unterdrückt werden. Daher kann das Auftreten von Rissen, die sich innerhalb der piezoelektrischen Einheit entwickeln, verhindert werden.Farther the piezoelectric unit described above is passed through Stacking 50 or less layers of those described above produced piezoelectric ceramic layers. Because the number of layers the stacked piezoelectric units to not more than 50 is limited, the inside of the unit during the application of electrical Stress occurring stress (mechanical stress) are suppressed. Therefore, the occurrence of cracks that occur within the piezoelectric unit develop, be prevented.

Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung ein neues piezoelektrisches Betätigungsglied bereitgestellt, das für eine Anwendung wie bei einer Einspritzvorrichtung (Injektor) geeignet ist, im Hinblick auf die Haltbarkeit hervorragend ist und stabile Eigenschaften aufweist.As As described above, according to the first embodiment the invention provides a new piezoelectric actuator, that for an application as in an injection device (injector) suitable is outstanding in terms of durability and stable Features.

Zusätzlich zu der ersten Ausgestaltung wird gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ein piezoelektrisches Betätigungsglied mit piezoelektrischen Einheiten angegeben, die durch abwechselndes Stapeln einer piezoelektrischen Keramikschicht und einer internen Elektrodenschicht hergestellt werden, wobei die piezoelektrische Einheit durch Stapeln ein Paar externer Elektroden mit unterschiedlichen Potentialen an deren Seitenoberflächen aufweist, die internen Elektrodenschichten freiliegende Elektrodenabschnitte aufweist, die zu den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheiten freiliegen und durch die freiliegenden Elektrodenabschnitte mit einer aus dem Paar der externen Elektrodenschichten verbunden sind, und die externe Elektrode als ein Verbindungsgegenstück der freiliegenden Elektrodenabschnitte abwechselnd für jede Schicht gewechselt wird, ein zurückgesetzter Abschnitt als eine Aussparungsregion der internen Elektrodenschicht, die nicht zu der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit erstreckt ist, teilweise in einem Randabschnitt der internen Elektrodenschicht geformt ist, und unter der Annahme, dass eine aus dem Paar der externen Elektroden eine erste externe Elektrode ist, die andere eine zweite Elektrode ist, die mit der ersten externen Elektrode verbundene interne Elektrodenschicht eine erste interne Elektrodenschicht und die mit der zweiten externen Elektrode verbundene interne Elektrodenschicht eine zweite interne Elektrodenschicht sind, die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten derart aufgebaut sind, dass: der freiliegende Elektrodenabschnitt der zweiten internen Elektrodenschicht nicht in dem Abschnitt der piezoelektrischen Einheit freiliegt, auf dem der freiliegende Elektrodenabschnitt der ersten internen Elektrodenschicht freiliegt, um ein Überlappen der freiliegenden Elektrodenabschnitte der ersten internen Elektrodenschicht mit denjenigen der zweiten internen Elektrodenschicht zu vermeiden, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten perspektivisch in Stapelrichtung betrachtet werden, die Fläche von entweder den ersten oder den zweiten internen Elektrodenschichten größer als die Fläche der anderen internen Elektrodenschicht ist, und eine Länge A eines äußeren Umfangs A und eine Länge B eines äußeren Umfangs B die Beziehung B ≥ 0,5 × A erfüllen, wobei der äußere Umfang A den äußeren Umfang einer piezoelektrisch aktiven Region darstellt, die als Region definiert ist, in der die erste interne Elektrodenschicht und die zweite interne Elektrodenschicht sich einander überlappen, und der äußere Umfang B einen Abschnitt darstellt, in dem diejenige interne Elektrodenschicht mit der größeren Fläche der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten an dem äußeren Umfang A das äußere des äußeren Umfangs A abdeckt, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten perspektivisch in Stapelrichtung betrachtet werden.In addition to the first aspect, according to a second aspect of the invention, there is provided a piezoelectric actuator having piezoelectric units formed by alternately stacking a piezoelectric ceramic layer and an internal electrode layer, the piezoelectric unit stacking a pair of external electrodes having different potentials at the side surfaces thereof the internal electrode layer has exposed electrode portions exposed to the side surfaces of the piezoelectric units and connected to one of the pair of external electrode layers through the exposed electrode portions, and the external electrode is alternately changed for each layer as a connection counterpart of the exposed electrode portions; a recessed portion as a recess region of the internal electrode layer that does not face to the side surface of the p ieoelectric unit, partially formed in a peripheral portion of the internal electrode layer, and assuming that one of the pair of external electrodes is a first external electrode, the other is a second electrode, the internal electrode layer connected to the first external electrode a first internal electrode layer and the internal electrode layer connected to the second external electrode are a second internal electrode layer, the first and second internal electrode layers are constructed such that: the exposed electrode portion of the second internal electrode layer is not exposed in the portion of the piezoelectric unit on the the exposed electrode portion of the first internal electrode layer is exposed to overlap the exposed electrode portions of the first internal electrode layer with those of the second internal electrode layer to be avoided when the first and second internal electrode layers are viewed in perspective in the stacking direction, the area of either the first or the second internal electrode layers is larger than the area of the other internal electrode layer, and a length A of an outer circumference A and a length B of an outer circumference B satisfy the relationship B ≥ 0.5 × A, wherein the outer circumference A represents the outer periphery of a piezoelectric active region defined as a region in which the first internal electrode layer and the second internal electrode layer overlap each other and the outer periphery B represents a portion where the internal electrode layer having the larger area of the first and second internal electrode layers on the outer periphery A covers the outer of the outer periphery A when the first and second internal electrode layers are stacked in perspective be considered.

Die Funktionen und Wirkungen der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind nachstehend anhand von 10 beschrieben.The functions and effects of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG 10 described.

10 zeigt eine perspektivische Darstellung, wenn die ersten internen Elektrodenschichten 153 und die zweiten internen Elektrodenschichten 154 aus der Stapelrichtung in dem vorstehend beschriebenen piezoelektrischen Betätigungsglied betrachtet werden. 10 shows a perspective view when the first internal electrode layers 153 and the second internal electrode layers 154 from the stacking direction in the piezoelectric actuator described above.

Wenn die ersten internen Elektrodenschichten 153 und die zweiten internen Elektrodenschichten 154 aus der Stapelrichtung in den piezoelektrischen Betätigungsglied gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung betrachtet werden, überlappen sich ihre freiliegenden Elektrodenabschnitte 158 und 159 nicht einander.When the first internal electrode layers 153 and the second internal electrode layers 154 from the stacking direction into the piezoelectric actuator according to the second embodiment of the invention, their exposed electrode portions overlap 158 and 159 not each other.

Weiterhin ist die Fläche von einer der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten größer als die Fläche der anderen, und die Länge A des äußeren Umfangs A und die Länge B des äußeren Umfangs B erfüllen die Beziehung B ≥ 0,5 × A, wobei der äußere Umfang (Rand) A den äußeren Umfang der piezoelektrisch aktiven Region als den Region, in der die erste interne Elektrodenschicht und die zweite interne Elektrodenschicht einander überlappen, darstellt, und der äußere Umfang B den Abschnitt darstellt, in dem diejenige der internen Elektrodenschichten mit der größeren Fläche der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten an dem äußeren Umfang A das äußere des äußeren Umfangs A abdeckt, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten aus der Stapelrichtung gesehen werden.Farther is the area of one of the first and second internal electrode layers is greater than the area the other, and the length A of the outer circumference A and the length B of the outer circumference B fulfill the relationship B ≥ 0.5 × A, where the outer circumference (Edge) A the outer circumference the piezoelectrically active region as the region in which the first internal electrode layer and the second internal electrode layer overlap each other, represents, and the outer circumference B represents the section in which that of the internal electrode layers with the larger area of the first and second internal electrode layers on the outer periphery A the outer of the outer circumference A covers when the first and second internal electrode layers can be seen from the stacking direction.

Daher wird eine Variation in der Fläche der Überlappungsregion der zwei benachbarten internen Elektrodenschichten 153 und 154 (der piezoelektrisch aktiven Region 150, die durch die gepunktete Linie in 10 umgebene Region) nicht leicht durch einen Positionsfehler usw. beim Stapeln der internen Elektrodenschichten 153 und 154 beeinträchtigt. Daher weist das resultierende piezoelektrische Betätigungsglied eine hervorragende Haltbarkeit auf und weist ebenfalls stabilisierte Eigenschaften wie elektrostatische Kapazität und Versatzausmaß auf.Therefore, a variation in the area of the overlapping region of the two adjacent internal electrode layers becomes 153 and 154 (the piezoelectrically active region 150 indicated by the dotted line in 10 surrounded region) by a positional error, etc., when stacking the internal electrode layers 153 and 154 impaired. Therefore, the resulting piezoelectric actuator has excellent durability and also has stabilized properties such as electrostatic capacity and offset amount.

Weiterhin weisen in den piezoelektrischen Einheiten die internen Elektrodenschichten freiliegende Elektrodenabschnitte auf, die an den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheiten freiliegen. Weiterhin sind die erste interne Elektrodenschicht und die zweite interne Elektrodenschicht derart aufgebaut, dass, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten perspektivisch in Stapelrichtung davon betrachtet werden, der freiliegende Elektrodenabschnitt der zweiten internen Elektrodenschicht nicht in dem Abschnitt freiliegt, an dem der freiliegende Elektrodenabschnitt der ersten internen Elektrodenschicht freiliegt, um ein Überlappen der freiliegenden Elektrodenabschnitte der ersten internen Elektrodenschicht und derjenige der zweiten Elektrodenschicht zu vermeiden.Farther have the internal electrode layers in the piezoelectric units exposed electrode portions on the side surfaces of the exposed to piezoelectric units. Furthermore, the first internal electrode layer and the second internal electrode layer such that when the first and second internal electrode layers perspective view in the stacking direction thereof, the exposed one Electrode portion of the second internal electrode layer not is exposed in the portion where the exposed electrode portion the first internal electrode layer is exposed to overlap the exposed electrode portions of the first internal electrode layer and to avoid that of the second electrode layer.

Das heißt, dass sowohl die freiliegenden Elektrodenabschnitte der ersten internen Elektrodenschicht als auch diejenigen der zweiten internen Elektrodenschicht nicht zu derselben Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheiten freiliegen. Dementsprechend wird es möglich, einen elektrischen Kurzschluss aufgrund einer Kriechentladung in den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheiten zu vermeiden.The is called, that both the exposed electrode sections of the first internal Electrode layer as well as those of the second internal electrode layer not to the same page surface the piezoelectric units are exposed. Accordingly, will it is possible an electrical short circuit due to a creeping discharge in the side surfaces to avoid the piezoelectric units.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSUMMARY THE DRAWINGS

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to the drawings. Show it:

1 eine auseinander gezogene perspektivische Darstellung eines piezoelektrischen Betätigungsglieds gemäß einem Beispiel 1, 1 an exploded perspective view of a piezoelectric actuator according to Example 1,

2 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie A-A in 1 genommen ist, 2 a sectional view taken along a line AA in 1 taken,

3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts in der Nähe eines Kopplungsabschnitts des piezoelektrischen Betätigungsglieds gemäß 2, 3 an enlarged sectional view of a portion in the vicinity of a coupling portion of the piezoelectric actuator according to 2 .

4 eine perspektivische Ansicht des Zustands, bei der interne Elektrodenschichten auf einen keramischen Ausgangsmaterial gemäß Beispiel 1 gedruckt sind, 4 a perspective view of the state in which internal electrode layers are printed on a ceramic starting material according to Example 1,

5 eine perspektivische Ansicht einer Schichtungsart, bei der Ausgangsmaterialien mit den internen Elektrodenschichten gemäß Beispiel 1 gestapelt sind, 5 a perspective view of a layering type, are stacked in the starting materials with the internal electrode layers according to Example 1,

6 eine perspektivische Ansicht des gestapelten Körpers gemäß Beispiel 1, 6 a perspective view of the stacked body according to Example 1,

7 eine perspektivische Ansicht der piezoelektrischen Einheit gemäß Beispiel 1, 7 a perspective view of the piezoelectric unit according to Example 1,

8 einen Satz schematischer Ansichten, die ein Anordnungsmuster der internen Elektrodenschichten darstellen, wenn die internen Elektrodenschichten eines Musters E6 von der Stapelrichtung der piezoelektrischen Einheiten gemäß Beispiel 2 betrachtet werden, 8th 12 is a schematic diagram showing a pattern of arrangement of the internal electrode layers when the internal electrode layers of a pattern E6 are observed from the stacking direction of the piezoelectric units of Example 2;

9 einen Satz schematischer Ansichten, eines Anordnungsmusters der internen Elektrodenschichten bei Betrachtung der internen Elektrodenschichten eines Musters E7 von der Stapelrichtung der piezoelektrischen Einheiten gemäß Beispiel 2, 9 FIG. 12 is a schematic diagram showing an arrangement pattern of the internal electrode layers when the internal electrode layers of a pattern E7 are viewed from the stacking direction of the piezoelectric units of Example 2; FIG.

10 einen Satz schematischer Ansichten, die ein Anordnungsmuster interner Elektrodenschichten bei Betrachtung der internen Elektrodenschichten eines Musters E8 von der Stapelrichtung der piezoelektrischen Einheiten gemäß Beispiel 3 darstellen, 10 FIG. 12 is a schematic diagram showing an arrangement pattern of internal electrode layers when the internal electrode layers of a pattern E8 are viewed from the stacking direction of the piezoelectric units of Example 3; FIG.

11 einen Satz schematischer Ansichten, die ein Anordnungsmuster der internen Elektrodenschichten bei Betrachtung der internen Elektrodenschichten eines Musters E9 von der Stapelrichtung der piezoelektrischen Einheiten gemäß Beispiel 3 darstellen, 11 12 is a schematic diagram showing a pattern of arrangement of the internal electrode layers when the internal electrode layers of a pattern E9 are viewed from the stacking direction of the piezoelectric units of Example 3,

12 einen Satz schematischer Ansichten, die ein Anordnungsmuster der internen Elektrodenschichten bei Betrachtung der internen Elektrodenschichten eines Musters E10 von der Stapelrichtung der piezoelektrischen Einheiten gemäß Beispiel 3 darstellen, 12 12 is a schematic diagram showing a pattern of arrangement of the internal electrode layers when the internal electrode layers of a pattern E10 are viewed from the stacking direction of the piezoelectric units of Example 3;

13 eine vergrößerte schematische Ansicht, die Endabschnitte der internen Elektrodenschichten darstellen, die in dem piezoelektrischen Keramikschichten gemäß Beispiel 4 geformt sind, 13 10 is an enlarged schematic view illustrating end portions of the internal electrode layers formed in the piezoelectric ceramic layers according to Example 4;

14 eine vergrößerte schematische Darstellung des Abschnitts, der durch einen gestrichelten Kreis in 13 eingegrenzt ist, 14 an enlarged schematic representation of the portion which is indicated by a dashed circle in 13 is limited

15 einen Graphen, der die Haltbarkeit der piezoelektrischen Betätigungsglieder (Muster E11 bis E16) gemäß einem Beispiel 4 darstellt, 15 FIG. 15 is a graph showing the durability of the piezoelectric actuators (patterns E11 to E16) according to Example 4; FIG.

16 einen Graphen, der die Haltbarkeit der piezoelektrischen Betätigungsglieder (Muster E11a bis E16a) gemäß Beispiel 4 veranschaulichen, 16 a graph illustrating the durability of the piezoelectric actuators (patterns E11a to E16a) according to Example 4,

17 eine schematische Darstellung der Beziehung eines Grenzabschnitts zwischen einem freiliegenden Elektrodenabschnitt und einem zurückgesetzten Abschnitt sowie eine externe Elektrode darstellt, wenn ein Muster E17 von dessen seitlichen Oberfläche gemäß einem Beispiel 5 betrachtet wird, 17 FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship of a boundary portion between an exposed electrode portion and a recessed portion and an external electrode when a pattern E17 is viewed from the side surface thereof according to Example 5; FIG.

18 ein Satz schematischer Ansichten, die die Beziehung zwischen dem freiliegenden Elektrodenabschnitt der internen Elektrodenschicht und der externen Elektrode bei Betrachtung der internen Elektrodenschicht des Beispiels E17 von der Stapelrichtung der piezoelektrischen Einheiten gemäß Beispiel 5 darstellen, 18 12 is a set of schematic views showing the relationship between the exposed electrode portion of the internal electrode layer and the external electrode when the internal electrode layer of Example E17 is viewed from the stacking direction of the piezoelectric units of Example 5;

19 eine Querschnittsansicht, die eine Stapelrichtung der piezoelektrischen Einheiten darstellt, die für die Herstellung eines Musters E18 gemäß einem Beispiel 6 verwendet werden, 19 12 is a cross-sectional view illustrating a stacking direction of the piezoelectric units used for producing a pattern E18 according to Example 6;

20 eine Querschnittsansicht, die eine Stapelrichtung des piezoelektrischen Betätigungsglieds gemäß einem Muster E18 gemäß dem Beispiel 6 darstellen, 20 12 is a cross-sectional view illustrating a stacking direction of the piezoelectric actuator according to a pattern E18 according to Example 6;

21 einen Graphen, der das Verhältnis zwischen der Stapelanzahl der piezoelektrischen Keramikschichten und der in dem piezoelektrischen Einheiten mechanischen Spannung darstellt, 21 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the stacking number of the piezoelectric ceramic layers and the stress in the piezoelectric unit. FIG.

22 die Beziehung zwischen einer Variationsbreite W eines zurückgesetzten Abschnitts und der in dem piezoelektrischen Einheiten erzeugten mechanischen Spannung, 22 the relationship between a variation width W of a recessed portion and the stress generated in the piezoelectric unit,

23 einen Graphen, der die Beziehung zwischen einer Stärke des elektrischen Feldes der äußersten Schicht zu einem elektrischen Koerzitivfeld der piezoelektrischen Einheit und eine piezoelektrische Konstante der äußersten Schicht darstellt, 23 FIG. 4 is a graph showing the relationship between an electric field intensity of the outermost layer and an electric coercive field of the piezoelectric unit and a piezoelectric constant of the outermost layer; FIG.

24 einen Graphen, der die Beziehung zwischen einer Stärke des elektrischen Feldes der piezoelektrischen Einheit und einem Versatzausmaß darstellt, 24 FIG. 6 is a graph showing the relationship between a strength of the electric field of the piezoelectric unit and an offset amount. FIG.

25 eine schematische Ansicht, die im Vergleich die internen Elektrodenschichten 153 und 154 und den piezoelektrischen aktiven Bereich 150 bei Anwendung einer Beziehung: B = O × A gemäß Beispiel 3 darstellt, 25 a schematic view, in comparison, the internal electrode layers 153 and 154 and the piezoelectric active region 150 when using a relationship: B = O × A in accordance with Example 3,

26 eine schematische Ansicht, die im Vergleich die internen Elektrodenschichten 153 und 154 und den piezoelektrisch aktiven Bereich 150 bei Anwendung der Beziehung: B = 0,5 × A gemäß Beispiel 3 darstellt, 26 a schematic view, in comparison, the internal electrode layers 153 and 154 and the piezoelectrically active region 150 using the relationship: B = 0.5 × A according to Example 3,

27 einen Graphen, der die Beziehung zwischen einem Wert äußerer Umfang B/äußerer Umfangung A und einer Variation der Eigenschaften (Charakteristiken) des piezoelektrischen Betätigungsglieds gemäß Beispiel 3 darstellt, und 27 a graph showing the relationship between an outer circumference B / outer circumference A value and a variation in the characteristics of the piezoelectric actuator of Example 3, and FIG

28 eine schematische Ansicht, die unterschiedliche Kombinationen eines Profilmusters der internen Elektrodenschichten 153 und 154 gemäß Beispiel 3 veranschaulicht. 28 a schematic view showing different combinations of a profile pattern of the internal electrode layers 153 and 154 illustrated in Example 3.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS

Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung der Erfindung wird die piezoelektrische Einheit durch Stapeln von nicht mehr als 50 Schichten piezoelektrischer keramischer Schichten hergestellt, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Dabei zeigt 21 Ergebnisse, die durch einen Simulationstest erhalten worden sind, der Beziehung zwischen der Stapelanzahl der piezoelektrischen Keramikschichten und der innerhalb der piezoelektrischen Einheit auftretenden Beanspruchung (mechanischen Spannung). Der Simulationstest wurde durch eine piezoelektrische Analyse unter Verwendung eines Finiten-Element-Verfahrens (FEM, finite element method) ausgeführt.According to the above-described first aspect of the invention, the piezoelectric unit is manufactured by stacking not more than 50 layers of piezoelectric ceramic layers as described above. It shows 21 Results obtained by a simulation test show the relationship between the stacking number of the piezoelectric ceramic layers and the stress (mechanical stress) occurring within the piezoelectric unit. The simulation test was carried out by a piezoelectric analysis using a finite element method (FEM).

Wie aus 21 hervorgeht, wird die innerhalb der Einheit auftretende mechanische Spannung im Allgemeinen mit Erhöhung der Anzahl der gestapelten piezoelektrischen Keramikschichten größer. Insbesondere tritt, wenn die Anzahl 50 überschreitet, eine große interne mechanische Spannung beim Anlegen der elektrischen Spannung auf. Als Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass Risse innerhalb der piezoelektrischen Einheit auftreten.How out 21 As a result, the stress occurring within the unit generally becomes larger as the number of stacked piezoelectric ceramic layers increases. In particular, when the number exceeds 50, a large internal stress occurs when the voltage is applied. As a result, cracks are likely to occur inside the piezoelectric unit.

Weiterhin erfüllen in dem Querschnitt der piezoelektrischen Einheit in Stapelrichtung die minimale Breite L und die Variationsbreite W an dem vorstehend beschriebenen zurückgesetzten Abschnitt die folgende Gleichung (1): 0,1 mm ≤ L ≤ 1,0 mm, W ≤ 0,5 mm (1) Further, in the cross section of the piezoelectric unit in the stacking direction, the minimum width L and the variation width W at the above-explained recessed portion satisfy the following equation (1): 0.1 mm ≤ L ≤ 1.0 mm, W ≤ 0.5 mm (1)

Zunächst sind die minimale Breite L und die Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.First, the minimum width L and the variation width W of the recessed portion are explained with reference to FIG 3 described.

3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht in Stapelrichtung des Teils des piezoelektrischen Betätigungsglieds gemäß der Erfindung, eines später beschriebenen Beispiels. Wie es in 3 gezeigt ist, weist das piezoelektrische Betätigungsglied 1 piezoelektrische Einheiten 15 auf, die jeweils durch abwechselndes Stapeln piezoelektrischer Keramikschichten 151 und interner Elektrodenschichten 153 und 154 hergestellt werden. 3 shows an enlarged cross-sectional view in the stacking direction of the part of the piezoelectric actuator according to the invention, an example described later. As it is in 3 is shown, the piezoelectric actuator 1 piezoelectric units 15 each by alternately stacking piezoelectric ceramic layers 151 and internal electrode layers 153 and 154 getting produced.

Ein zurückgesetzter Abschnitt 155 als der Bereich jeder internen Elektrodenschicht 153, 154, der zu der seitlichen Oberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 erstreckt ist, das heißt von dieser zurückgesetzt ist, ist teilweise um die interne Elektrodenschicht 153, 154 an den Stapelpositionen dieser Elektrodenschichten geformt.A recessed section 155 as the area of each internal electrode layer 153 . 154 leading to the lateral surface of the piezoelectric unit 15 extends, that is, is reset by this, is partially around the internal electrode layer 153 . 154 formed at the stacking positions of these electrode layers.

Die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts 155 kann durch den minimalen Wert des Abstands von der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit an den zurückgesetzten Abschnitt 155 bis zu dem Endabschnitt jeder internen Elektrodenschicht 153, 154 in dem Querschnitt des piezoelektrischen Betätigungsglieds in Stapelrichtung ausgedrückt werden.The minimum width L of the recessed portion 155 may be determined by the minimum value of the distance from the side surface of the piezoelectric unit to the recessed portion 155 to the end portion of each internal electrode layer 153 . 154 in the cross section of the piezoelectric actuator in the stacking direction.

Die Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts 155 kann durch die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert des Abstands von der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 an jedem zurückgesetzten Abschnitt zu dem Endabschnitt jeder internen Elektrodenschicht 153, 154 in dem Querschnitt des piezoelektrischen Betätigungsglieds 1 in Stapelrichtung ausgedrückt werden. In dem veranschaulichten zurückgesetzten Abschnitt, kann, wenn die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts geringer als 0,1 mm ist, das Auftreten von Rissen in einigen Fällen ungeachtet der Variationsbreite W nicht effektiv unterdrückt werden.The variation width W of the recessed portion 155 can be determined by the difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the side surface of the piezoelectric unit 15 at each recessed portion to the end portion of each internal electrode layer 153 . 154 in the cross section of the piezoelectric actuator 1 be expressed in the stacking direction. In the illustrated recessed portion, when the minimum width L of the recessed portion is less than 0.1 mm, the occurrence of cracks can not be effectively suppressed in some cases regardless of the variation width W.

Wenn demgegenüber die minimale Breite L 1,0 mm überschreitet, wird der piezoelektrisch aktive Bereich relativ klein im Vergleich zu derselben physikalischen Struktur und Verhalten der piezoelektrischen Vorrichtung, so dass die Versatzerzeugungskraft wahrscheinlich sich verringert.If In contrast, the minimum width L exceeds 1.0 mm, the piezoelectrically active region becomes relatively small in comparison to the same physical structure and behavior of the piezoelectric Device, so that the offset generation force is likely reduced.

22 zeigt die durch den Simulationstest erhaltenen Ergebnisse der Beziehung zwischen der Variationsbreite des zurückgesetzten Abschnitts und der innerhalb der piezoelektrischen Einheit auftretenden mechanischen Spannung. Der Simulationstest wurde durch eine piezoelektrische Analyse unter Verwendung eines Finite-Element-Verfahrens wie dasjenige gemäß 21 ausgeführt. 22 FIG. 12 shows the results obtained by the simulation test of the relationship between the variation width of the recessed portion and the stress occurring within the piezoelectric unit. The simulation test was carried out by a piezoelectric analysis using a finite element method like that according to FIG 21 executed.

Wie aus 22 hervorgeht, wird die innerhalb der Einheit auftretende mechanische Spannung die größer werdende Variationsbreite des zurückgesetzten Abschnitts allmählich größer. Insbesondere tritt, wenn die Variationsbreite 0,5 mm überschreitet, eine starke interne mechanische Spannung beim Anlegen der elektrischen Spannung auf. Als Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass Risse sich innerhalb der piezoelektrischen Einheit entwickeln.How out 22 As is apparent, the stress occurring within the unit gradually increases as the variation width of the recessed portion increases. In particular, when the variation width exceeds 0.5 mm, a large internal stress occurs when the voltage is applied. As a result, cracks are likely to develop within the piezoelectric unit.

Gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die nachstehende Gleichung (2) erfüllt ist. 0,2 mm ≤ L ≤ 0,6 mm, W ≤ 0,3 mm (2) According to the first aspect of the invention, it is preferable that the following equation (2) is satisfied. 0.2 mm ≤ L ≤ 0.6 mm, W ≤ 0.3 mm (2)

Die Funktionen und Wirkungen gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung können weiter bei Anwendung dieser Beziehung verbessert werden. Das heißt, dass die vorstehende Beziehung eine Variation der Flächen des piezoelektrisch aktiven Bereichs verhindern kann und ebenfalls die Eigenschaften wie die Versatzerzeugungsfähigkeit und dergleichen des piezoelektrischen Elements stabilisieren kann. Da die während des Anlegens der elektrischen Spannung erzeugte interne mechanische Spannung unterbunden werden kann, wird es möglich, die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Rissen in den piezoelektrischen Einheiten zu verringern.The Functions and effects according to the first Embodiment of the invention can continue to be improved upon application of this relationship. It means that the above relationship is a variation of the areas of the piezoelectrically active one Range and also properties such as offset generation capability and the like of the piezoelectric element can stabilize. Since the during the Applying the electrical voltage generated internal mechanical Voltage can be suppressed, it becomes possible the probability reduce the generation of cracks in the piezoelectric units.

Nachstehend ist eine zweite Ausgestaltung der Erfindung beschrieben.below a second embodiment of the invention is described.

Gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausgestaltung der Erfindung erfüllen die Länge A des äußeren Umfangs A und die Länge B des äußeren Umfangs B die Beziehung: B ≥ 0,5 × A, wobei der äußere Umfang A den äußeren Umfang eines piezoelektrisch aktiven Bereichs als ein Bereich darstellt, in der die erste interne Elektrodenschicht und die zweite interne Elektrodenschicht einander überlappen, und der äußere Umfang B einen Abschnitt darstellt, in dem eine der internen Elektrodenschichten mit einer größeren Fläche unter den ersten und zweiten internen Elektrodenschichten an dem äußeren Umfang A die Außenseite des äußeren Umfangs A abdeckt, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten aus der Stapelrichtung gesehen werden.According to the above described second embodiment of the invention fulfill the Length A the outer circumference A and the length B of the outer circumference B is the relationship: B ≥ 0.5 × A, where the outer circumference A the outer circumference represents a piezoelectrically active area as an area, in which the first internal electrode layer and the second internal Electrode layer overlap each other, and the outer circumference B illustrates a section in which one of the internal electrode layers with a larger area under the first and second internal electrode layers on the outer periphery A the outside the outer circumference A covers when the first and second internal electrode layers can be seen from the stacking direction.

Wenn B < 0,5 × A gilt, ist es wahrscheinlich, dass eine Variation der Fläche des überlappenden piezoelektrischen aktiven Bereichs (der durch die gestrichelte Linie in 10 eingegrenzten Region) durch einen Positionierfehler der internen Elektrodenschichten beim Stapeln usw. beeinträchtigt wird, und dass die elektrostatische Kapazität und das Versatzausmaß des piezoelektrischen Betätigungsglieds gelegentlich nicht stabilisiert werden kann.When B <0.5 × A, it is likely that a variation of the area of the overlapping piezoelectric active region (represented by the broken line in FIG 10 limited region) is affected by a positioning error of the internal electrode layers in stacking, etc., and that the electrostatic capacitance and the displacement amount of the piezoelectric actuator can occasionally not be stabilized.

Weiterhin ist es bei dem piezoelektrischen Betätigungsglied vorzuziehen, dass die Beziehung B ≥ 0,6 mm × A erfüllt ist. Bei Anwendung dieser Beziehung wird es möglich, eine Variation in der Fläche des piezoelektrischen aktiven Bereichs zu verringern, die durch eine Positionsabweichung während des Startens der internen Elektrodenschichten und anderer Gründe verursacht wird, und ebenfalls die Eigenschaften wie die elektrostatische Kapazität und das Versatzausmaß des piezoelektrischen Betätigungsglieds weiter zu stabilisieren.Farther it is preferable in the piezoelectric actuator that the relationship B ≥ 0.6 mm × A is satisfied. By applying this relationship, it becomes possible to have a variation in the area of the piezoelectric active region passing through a positional deviation during causing the starting of the internal electrode layers and other causes and also the properties such as the electrostatic capacity and the Offset amount of the piezoelectric actuator continue to stabilize.

Weiterhin ist es vorzuziehen, dass in dem piezoelektrischen Betätigungsglied die Beziehung B ≤ 0,75 × A erfüllt ist und dass die freiliegenden Elektrodenabschnitte der ersten internen Elektrodenschicht und diejenigen der zweiten internen Elektrodenschicht nicht in derselben Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit freiliegen. Da die Beziehung 0,6 × A ≤ B ≤ 0,75 × A erfüllt ist, können in diesem piezoelektrischen Betätigungsglied die Eigenschaften des piezoelektrischen Betätigungsglieds stabilisiert werden. Da weiterhin die freiliegenden Elektrodenabschnitte jeweils derart geformt sind, dass sie nicht in derselben Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheiten freiliegen, können die Effekte zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses aufgrund einer Kriechentladung und andere weiter verbessert werden.Farther it is preferable that in the piezoelectric actuator the relationship B ≦ 0.75 × A is satisfied and that the exposed electrode portions of the first internal Electrode layer and those of the second internal electrode layer not in the same page surface the piezoelectric unit exposed. Since the relationship 0.6 × A ≦ B ≦ 0.75 × A is satisfied, can in this piezoelectric actuator stabilizes the properties of the piezoelectric actuator become. Furthermore, since the exposed electrode sections each are shaped so that they are not in the same side surface of the Piezoelectric units can expose the effects to avoid an electrical short circuit due to a creeping discharge and others will be further improved.

Gemäß den ersten und zweiten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die interne Elektrodenschicht eine Variation oder Varianz an ihrer äußeren Kante aufweist, und dass die Breite D der Variation innerhalb von D ≤ 0,2 mm liegt.According to the first and second embodiments of the present invention, it is preferable the internal electrode layer indicates a variation or variance its outer edge and that the width D of the variation is within D ≦ 0.2 mm.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, zu vermeiden, dass Beanspruchung (Spannung) sich an dem äußeren Umfang der internen Elektrodenschicht konzentriert, wobei außerdem die Haltbarkeit des piezoelektrischen Betätigungsglieds weiter verbessert werden kann.According to this embodiment Is it possible, To avoid stress (strain) on the outer circumference the internal electrode layer is concentrated, wherein also the Durability of the piezoelectric actuator further improved can be.

Nachstehend ist die Variationsbreite D des äußeren Rands der internen Elektrodenschicht unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschrieben.Hereinafter, the variation width D of the outer edge of the internal electrode layer will be explained with reference to FIG 13 and 14 described.

Die interne Elektrodenschicht wird beispielsweise durch Siebdruck auf einem Ausgangsmaterial (green sheet) gebildet, das nach einem Brennen in eine piezoelektrische Keramikschicht umgewandelt wird. 13 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Teils der internen Elektrodenschicht 154, die auf der piezoelektrischen Keramikschicht 151 geformt ist, und 14 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Teils des äußeren Rands der internen Elektrodenschicht 154, die in 13 gezeigt ist (vergrößerte Ansicht des durch den gestrichelten Kreis in 13 umkreisten Bereichs).The internal electrode layer is formed, for example, by screen printing on a green sheet, which is converted into a piezoelectric ceramic layer after firing. 13 shows an enlarged view of the part of the internal electrode layer 154 on the piezoelectric ceramic layer 151 is shaped, and 14 shows an enlarged view of the part of the outer edge of the internal electrode layer 154 , in the 13 is shown (enlarged view of the by the dashed circle in 13 circled area).

Wie es in 13 und 14 gezeigt ist, ist der äußere Umfang der durch Siebdruck geformten internen Elektrodenschicht 154 usw. nicht linear, sondern zeigt eine gekrümmte Form mit einer gewissen Variation auf. Wie es in 14 gezeigt ist, ist die Breite einer Variation um eine Mittellinie 199 als die Mitte der Variation an dem äußeren Umfang der internen Elektrodenschicht 154 die vorstehend beschriebene Variationsbreite D. Das heißt, dass die Variationsbreite D den Variationsgrad an dem äußeren Umfang jeder internen Elektrodenschicht 154 darstellt.As it is in 13 and 14 is the outer periphery of the screen-printed internal electrode layer 154 etc. is not linear, but shows a curved shape with some variation. As it is in 14 is shown, the width of a variation is around a centerline 199 as the center of the variation on the outer circumference of the internal electrode layer 154 the variation width D described above. That is, the variation width D is the degree of variation at the outer circumference of each internal electrode layer 154 represents.

Wenn die Variationsbreite D größer als 0,2 mm ist, tritt eine große interne Beanspruchung (Spannung) beim Anlegen der elektrischen Spannung auf, und es ist wahrscheinlich, dass sich Risse innerhalb der piezoelektrischen Einheit entwickeln.If the variation width D is greater than 0.2 mm, a large occurs Internal stress (voltage) when applying the electrical voltage on, and it is likely that cracks within the piezoelectric Develop unity.

Weiterhin ist es vorzuziehen, dass die externe Elektrode vollständig den freiliegenden Elektrodenabschnitt abdeckt.Farther For example, it is preferable that the external electrode completely cover the covers exposed electrode section.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Variation der Kopplungsfläche des freiliegenden Elektrodenabschnitts mit der externen Elektrode zu verringern, um dadurch Versatzübergangseigenschaften zu stabilisieren. Weiterhin können nachteilige Effekte der äußeren Umgebung der internen Elektrodenschichten verhindert werden.According to this embodiment Is it possible, the variation of the coupling surface of the exposed electrode portion with the external electrode to thereby reduce offset transition characteristics. Furthermore you can adverse effects of the external environment the internal electrode layers are prevented.

Weiterhin ist bei dem piezoelektrischen Betätigungsglied vorzuziehen, dass der Abstand von dem Grenzabschnitt zwischen dem freiliegenden Elektrodenabschnitt auf der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit und dem zurückgesetzten Abschnitt zu der auf der Seitenoberfläche des zurückgesetzten Abschnitts der piezoelektrischen Einheit angeordneten externen Elektrode zumindest 0,2 mm im Hinblick auf den kürzesten Abstand entlang der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit ist.Farther is preferable in the piezoelectric actuator that the distance from the boundary portion between the exposed electrode portion on the side surface the piezoelectric unit and the recessed portion to the on the side surface of the reset Section of the piezoelectric unit disposed external electrode at least 0.2 mm in terms of the shortest distance along the side surface the piezoelectric unit is.

Wenn der Abstand von dem Grenzabschnitt zwischen dem freiliegenden Elektrodenabschnitt und dem zurückgesetzten Abschnitt zu der auf der Seitenoberfläche des zurückgesetzten Abschnitts angeordneten externen Elektrode geringer als 0,2 mm ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Kriechentladung auf der Oberfläche des piezoelektrischen Betätigungsglieds auftritt.When the distance from the boundary portion between the exposed electrode portion and the recessed portion to that arranged on the side surface of the recessed portion ex If the electrode is less than 0.2 mm, it is likely that a creeping discharge will occur on the surface of the piezoelectric actuator.

Weiterhin ist es vorzuziehen, dass das piezoelektrische Betätigungsglied durch Stapeln einer Vielzahl von vorstehend beschriebenen piezoelektrischen Einheiten aufgebaut ist.Farther it is preferable that the piezoelectric actuator by stacking a plurality of piezoelectric ones described above Units is constructed.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein weiter erhöhtes gewünschtes Versatzausmaß durch Stapeln der piezoelektrischen Einheiten erhalten werden, die das vorbestimmte Versatzausmaß aufweisen.According to this embodiment can be a more elevated desired Offset amount by stacking of the piezoelectric units which are the predetermined ones Have offset amount.

Weiterhin ist es vorzuziehen, dass die äußerste Schicht der piezoelektrischen Einheiten aktiv ist, das heißt, eine Aktivität aufweist.Farther it is preferable that the outermost layer the piezoelectric units is active, that is, one activity having.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das Versatzausmaß pro Einheitslänge des piezoelektrischen Betätigungsglieds in Stapelrichtung zu erhöhen, das durch Stapeln einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten aufgebaut ist, und das Auftreten von Rissen durch Verringern der internen mechanischen Spannung zu unterdrücken, die an der Schnittstelle zwischen der äußersten Schicht als die äußerste piezoelektrische Schicht und die interne Antriebsschicht auftritt.According to this embodiment Is it possible, the offset amount per unit length the piezoelectric actuator to increase in the stacking direction, This is constructed by stacking a plurality of piezoelectric units is, and the occurrence of cracks by reducing the internal to suppress mechanical stress those at the interface between the outermost layer as the outermost piezoelectric Layer and the internal drive layer occurs.

Es sei bemerkt, dass der hier verwendete Begriff "aktiv" bedeutet, dass die Feldstärke in der äußersten Schicht während des Betriebs das elektrische Koerzitivfeld in einem inneren Abschnitt der piezoelektrischen Einheit überschreitet.It It should be noted that the term "active" as used herein means that the field strength in the outermost layer while of the operation, the electrical coercive field in an inner section exceeds the piezoelectric unit.

Dies ist nachstehend weiter unter Bezug auf 23 beschrieben.This is further below with reference to 23 described.

23 zeigt einen Graphen, der Experimentergebnisse der Beziehung zwischen der elektrischen Feldstärke der piezoelektrischen Einheit für das elektrische Koerzitivfeld der piezoelektrischen Einheit und einer piezoelektrischen Konstante der piezoelektrischen Einheit darstellt. 23 FIG. 12 is a graph showing experimental results of the relationship between the electric field intensity of the piezoelectric unit piezoelectric unit for the piezoelectric unit and a piezoelectric constant of the piezoelectric unit. FIG.

In 23 stellt die Abszisse die elektrische Feldstärke der piezoelektrischen Einheit in Bezug auf die elektrische Koerzitivfeldstärke der piezoelektrischen Einheit {(Feldstärke)/(elektrische Koerzitivfeldstärke)} und stellt die Ordinate die piezoelektrische Konstante der piezoelektrischen Einheit dar.In 23 The abscissa represents the electric field strength of the piezoelectric unit with respect to the electric coercive force of the piezoelectric unit {(field strength) / (electric coercive force)}, and the ordinate represents the piezoelectric constant of the piezoelectric unit.

Wie aus 23 hervorgeht, wird die piezoelektrische Konstante der äußersten Schicht größer, wenn die Feldstärke der äußersten Schicht die elektrische Koerzitivfeldstärke der piezoelektrischen Einheit überschreitet. Das heißt, dass dies darstellt, dass die Keramikschicht als die äußerste Schicht aktiv wird.How out 23 As is apparent, when the field strength of the outermost layer exceeds the coercive electric field of the piezoelectric unit, the piezoelectric constant of the outermost layer becomes larger. That is, this represents that the ceramic layer becomes active as the outermost layer.

Nachstehend ist das elektrische Koerzitivfeld (die elektrische Koerzitivfeldstärke) unter Bezugnahme auf 24 beschrieben.Hereinafter, the coercive electric field (the electric coercive force) is explained with reference to FIG 24 described.

24 zeigt einen Graphen, der das vorstehend beschriebene elektrische Koerzitivfeld (Ec) beschreibt. In 24 stellt die Abszisse die der piezoelektrischen Einheit zugeführten Feldstärke dar, und stellt die Ordinate das Versatzausmaß dar. Es sei bemerkt, dass in diesem Graphen dieselbe Richtung der Feldstärke als Polarisationsrichtung positiv (+) ist, und eine Richtung, die entgegengesetzt zu der Polarisationsrichtung ist, ist negativ (–). 24 Fig. 10 is a graph describing the above-described electric coercive field (Ec). In 24 The abscissa represents the field strength supplied to the piezoelectric unit, and the ordinate represents the offset amount. It should be noted that in this graph, the same direction of the field strength as the polarization direction is positive (+), and a direction opposite to the polarization direction, is negative (-).

Gemäß 24 wird die Feldstärke der piezoelektrischen Einheit von einem Punkt A als Startpunkt in derselben Richtung wie die Polarisationsrichtung beaufschlagt, und deren Wert wird allmählich erhöht. Das Versatzausmaß der piezoelektrischen Einheit erhöht sich mit dem Anstieg der Feldstärke. Es sei bemerkt, dass das Versatzausmaß durch Messen des Versatzes in Stapelrichtung geschafft werden kann, wenn eine vorbestimmte elektrischen Spannung angelegt wird und die Versatzeinheitslänge in der Stapelrichtung als Versatzausmaß verwendet wird. Dieses Versatzausmaß kann unter Verwendung einer Laserversatzmessvorrichtung und einer elektrostatischen Kapazitätsversatzmessvorrichtung gemessen werden.According to 24 is applied to the field strength of the piezoelectric unit from a point A as a starting point in the same direction as the polarization direction, and whose value is gradually increased. The amount of displacement of the piezoelectric unit increases with the increase of the field strength. It should be noted that the offset amount can be made by measuring the offset in the stacking direction when a predetermined voltage is applied and the offset unit length in the stacking direction is used as the offset amount. This offset amount can be measured by using a laser displacement meter and an electrostatic capacity displacement meter.

Wenn danach die Feldstärke einen Punkt B erreicht, wird die Feldstärke allmählich verringert. Der Versatzausmaß verringert sich allmählich zu dieser Zeit mit einem Abfall der Feldstärke. Die Feldstärke wird allmählich und kontinuierlich in der zu der Polarisationsrichtung entgegen gesetzten Richtung verringert, selbst nachdem die Feldstärke Null (0) erreicht. Das Versatzausmaß verringert sich mit kleiner werdender Feldstärke weiter. Wenn die Feldstärke einen Punkt C erreicht, ändert sich das Versatzausmaß abrupt, um anzusteigen. Der Absolutwert der Feldstärke an diesem Punkt ist die elektrische Koerzitivfeldstärke Ec, auf die sich in der vorliegenden Erfindung bezogen wird.If then the field strength reaches a point B, the field strength is gradually reduced. The offset amount is reduced gradually at this time with a drop in field strength. The field strength is gradually and continuously in the direction opposite to the polarization direction set direction decreases, even after the field strength is zero (0) reached. The offset amount is reduced continue with decreasing field strength. When the field strength is one Reached point C, changes the amount of offset is abrupt, to increase. The absolute value of the field strength at this point is the electrical coercive field strength Ec referred to in the present invention.

Nach Erreichen eines Punktes D wird die Feldstärke erneut erhöht. Das Versatzausmaß verringert sich diesmal mit dem Anstieg der Feldstärke. Wenn die Feldstärke weiter in die Polarisationsrichtung nach Erreichen von Null (0) erhöht wird, ändert diese sich abrupt zu einem Anstieg. Da der Punkt B und der Punkt C in einigen Fällen unterschiedlich sind, ist die elektrische Koerzitivfeldstärke beim Anlegen der elektrischen Spannung in der Zuleitpolarisationsrichtung entgegen gesetzten Richtung als Ec gemäß der vorliegenden Erfindung definiert.To Reaching a point D, the field strength is increased again. The Reduced offset amount This time with the increase in field strength. If the field strength continues is increased in the polarization direction after reaching zero (0), it changes abruptly to a rise. Since the point B and the point C in some make are different, is the electrical coercive force when applying the electrical voltage in the Zuleitpolarisationsrichtung opposite set direction as Ec according to the present Invention defined.

Es sei bemerkt, dass, wie es in 24 gezeigt ist, wenn die Feldstärke weiter erhöht wird, der Zustand schließlich den Zustand erreicht, der im Wesentlichen derselbe wie der Punkt B ist, und danach ein ähnliches Verhalten zeigt.It should be noted that, as it is in 24 is shown, when the field strength is further increased, the state finally reaches the state which is substantially the same as the point B, and thereafter exhibits a similar behavior.

Die äußerste Schicht der piezoelektrischen Einheiten kann mit unterschiedlichen Verfahren behandelt werden, um die äußerste Schicht in den aktiven Zustand zu versetzen. Ein geeignetes Verfahren weist ein Verfahren zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die äußerste Schicht auf, an die normalerweise keine elektrische Spannung angelegt wird. Als Ergebnis kann die äußerste Schicht in eine piezoelektrische aktive Schicht umgewandelt werden, wenn die elektrische Spannung angelegt wird.The outermost layer The piezoelectric units can be used with different methods be treated to the outermost layer to put into the active state. A suitable method has a method of applying an electric voltage to the outermost layer to which normally no electrical voltage is applied. As a result, the outermost layer be converted into a piezoelectric active layer, if the electrical voltage is applied.

Weiterhin ist es vorzuziehen, dass die vorstehend beschriebene piezoelektrische Keramikschicht aus einem PZT-Material gebildet ist.Farther it is preferable that the above-described piezoelectric Ceramic layer is formed of a PZT material.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, hervorragende Eigenschaften des PZT-Materials, das heißt, allgemein Oxide mit einer Perovskitstruktur des Typs Pb(Zr, Ti)O3, um dadurch das Leistungsvermögen des piezoelektrischen Betätigungsglieds wie des Injektors zu verbessern.According to this embodiment, it is possible to improve excellent properties of the PZT material, that is, generally, oxides having a perovskite structure of the Pb (Zr, Ti) O 3 type , thereby improving the performance of the piezoelectric actuator such as the injector.

Bei der Umsetzung der Erfindung kann zumindest eine aus Ag, Pd, Cu, Ni, Au und Pt ausgewählte Metallart bei der Erzeugung der internen Elektrodenschicht verwendet werden. Das Metall kann alleine oder in Kombination verwendet werden.at At least one of Ag, Pd, Cu, Ni, Au and Pt selected metal species be used in the generation of the internal electrode layer. The metal can be used alone or in combination.

Zusätzlich ist es vorzuziehen, dass das vorstehend beschriebene piezoelektrische Betätigungsglied für den Injektor verwendet wird.In addition is it is preferable that the above-described piezoelectric Actuator for the injector is used.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann eine hervorragende Haltbarkeit des piezoelektrischen Betätigungsglieds in dem Injektor geboten werden.According to this embodiment can excellent durability of the piezoelectric actuator be offered in the injector.

BEISPIELEEXAMPLES

Beispiel 1example 1

Nachstehend ist ein piezoelektrisches Betätigungsglied gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 8 beschrieben.Hereinafter, a piezoelectric actuator according to the preferred embodiment of the invention with reference to 1 to 8th described.

Wie es in 1 bis 3 gezeigt ist, weist das piezoelektrische Betätigungsglied 1 gemäß diesem Beispiel piezoelektrische Einheiten 15 auf, die durch abwechselndes Stapeln piezoelektrischer Keramikschichten 151 und interner Elektrodenschichten 153 und 154 hergestellt werden.As it is in 1 to 3 is shown, the piezoelectric actuator 1 according to this example piezoelectric units 15 by alternately stacking piezoelectric ceramic layers 151 and internal electrode layers 153 and 154 getting produced.

Jede piezoelektrische Einheit 15 wird durch Stapeln von nicht mehr als 50 Schichten piezoelektrischer Keramikschichten 151 hergestellt, und weist, wie es veranschaulicht ist, ein paar externer Elektroden 5 und 6 mit unterschiedlichen Potentialen an deren Seitenoberfläche auf. Jede der internen Elektrodenschichten 153 und 154 weist einen freiliegenden Elektrodenabschnitt 158 und 159 auf, der an der Seite der piezoelektrischen Einheit 15 freiliegt, und ist über den freiliegenden Elektrodenabschnitt 158 oder 159 mit einem aus dem Paar der externen Elektroden 5 und 6 verbunden. Weiterhin sind, wie es dargestellt ist, die externen Elektroden 5 und 6 als Verbindungsgegenstück des freiliegenden Elektrodenabschnitts 158 oder 159 abwechselnd für jede Schicht geändert.Each piezoelectric unit 15 is made by stacking not more than 50 layers of piezoelectric ceramic layers 151 and, as illustrated, has a few external electrodes 5 and 6 with different potentials on the side surface. Each of the internal electrode layers 153 and 154 has an exposed electrode portion 158 and 159 on the side of the piezoelectric unit 15 is exposed, and is over the exposed electrode portion 158 or 159 with one of the pair of external electrodes 5 and 6 connected. Furthermore, as illustrated, the external electrodes 5 and 6 as a connection counterpart of the exposed electrode portion 158 or 159 changed alternately for each shift.

Weiterhin ist ein zurückgesetzter Abschnitt als Aussparungsregion, in der jede interne Elektrodenschicht 153, 154 ausgespart ist, das heißt nicht zu der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 durchgeführt (erstreckt) ist, teilweise um jede interne Elektrodenschicht 153 und 154 geformt.Further, a recessed portion is a recess region in which each internal electrode layer 153 . 154 is recessed, that is not to the side surface of the piezoelectric unit 15 is performed, partially around each internal electrode layer 153 and 154 shaped.

Wie es in 3 gezeigt ist, erfüllen in dem Querschnitt des piezoelektrischen Betätigungsglieds 1 in Stapelrichtung die minimale Breite L als der minimale Wert des Abstands von der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 an jedem zurückgesetzten Abschnitt 155 bis zu dem Endabschnitt jeder internen Elektrodenschicht 153 und 154 und die Variationsbreite W als die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert des Abstands von der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 an jedem zurückgesetzten Abschnitt 155 zu jeder internen Elektrodenschicht 153 und 154 die folgende Beziehung (1): 0,1 mm ≤ L ≤ 1,0 mm, W ≤ 0,5 mm (1) As it is in 3 is shown in the cross section of the piezoelectric actuator 1 in the stacking direction, the minimum width L as the minimum value of the distance from the side surface of the piezo electrical unit 15 at each recessed section 155 to the end portion of each internal electrode layer 153 and 154 and the variation width W as the difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the side surface of the piezoelectric unit 15 at each recessed section 155 to each internal electrode layer 153 and 154 the following relationship ( 1 ): 0.1 mm ≤ L ≤ 1.0 mm, W ≤ 0.5 mm (1)

Das piezoelektrische Betätigungsglied 1 gemäß diesem Beispiel ist ausführlich unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.The piezoelectric actuator 1 according to this example is described in detail with reference to 1 to 3 described.

Wie es in 1 bis 3 gezeigt ist, wird das piezoelektrische Betätigungsglied 1 gemäß diesem Beispiel durch Stapeln von zwanzig (20) piezoelektrischer Einheiten 15 hergestellt, um dadurch Kopplungsabschnitte 13 zu formen. Jede piezoelektrische Einheit 15 wird durch abwechselndes Stapeln der piezoelektrischen Keramikschichten 151, die aus dem PZT-Material geformt sind, und der internen Elektrodenschichten 153 und 154 hergestellt, die aus Ag und Pd geformt sind. Die Anzahl des Stapelns der piezoelektrischen Keramikschichten 151, die als die piezoelektrischen Vorrichtungen in jeder piezoelektrischen Einheit 15 aktiv sind, beträgt 20, obwohl dies in den Zeichnungen zur erleichterten Vorbereitung der Zeichnungen nicht dargestellt ist.As it is in 1 to 3 is shown, the piezoelectric actuator 1 according to this example, by stacking twenty (20) piezoelectric units 15 made to thereby coupling portions 13 to shape. Each piezoelectric unit 15 is by alternately stacking the piezoelectric ceramic layers 151 formed of the PZT material and the internal electrode layers 153 and 154 made of Ag and Pd. The number of stacking of the piezoelectric ceramic layers 151 as the piezoelectric devices in each piezoelectric unit 15 are active, is 20, although this is not shown in the drawings for ease of preparation of the drawings.

Jede der internen Elektrodenschichten 153 und 154 weist den freiliegenden Elektrodenabschnitt 158 und 159 auf, der an der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 freiliegt. Zumindest ein Teil der freiliegenden Elektrodenabschnitte 158 und 159 sind abwechselnd elektrisch in Stapelrichtung mit den externen Elektroden 5 und 6 mit zueinander unterschiedlichen Potentialen verbunden, und derart an der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 geformt, dass sie zwischen den freiliegenden Elektrodenabschnitten 158 und 150 angeordnet sind. Daher sind benachbarte zwei interne Elektrodenschichten 153 und 154 innerhalb des piezoelektrischen Betätigungsglieds 1 mit Elektroden verbunden, die zueinander unterschiedliche Potentiale aufweisen. Gemäß dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die externen Elektroden 5 und 6 aus Ag gebildet, jedoch ist ebenfalls die Verwendung von Pd, Cu, Ni, Au oder Pt oder zumindest eine Art davon, außer Ag, möglich.Each of the internal electrode layers 153 and 154 has the exposed electrode portion 158 and 159 on the side surface of the piezoelectric unit 15 exposed. At least part of the exposed electrode sections 158 and 159 are alternately electrically in the stacking direction with the external electrodes 5 and 6 connected to mutually different potentials, and so on the side surface of the piezoelectric unit 15 shaped them between the exposed electrode sections 158 and 150 are arranged. Therefore, adjacent ones are two internal electrode layers 153 and 154 within the piezoelectric actuator 1 connected to electrodes having mutually different potentials. According to the illustrated embodiment, the external electrodes are 5 and 6 formed from Ag, however, it is also possible to use Pd, Cu, Ni, Au or Pt, or at least one kind thereof except Ag.

Die externen Elektroden 5 und 6 mit zueinander unterschiedlichen Potentialen können zueinander unterschiedliche Formen aufweisen, so dass deren Polaritäten leicht durch das Auge unterschieden werden kann.The external electrodes 5 and 6 with mutually different potentials may have different shapes to each other, so that their polarities can be easily distinguished by the eye.

Weiterhin weist, wie es in 2 und 3 gezeigt ist, jede piezoelektrische Einheit 15 die zurückgesetzten Abschnitte 155 auf, an denen die piezoelektrischen Schichten 151 in gegenseitigem Kontakt derart gelangen, dass sie nicht auf den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheiten 15 freiliegen, sondern die internen Elektrodenschichten 153 und 154 an den Stapelpositionen der internen Elektrodenschichten 153 und 154 nicht vorhanden sind. Wie es in 3 gezeigt ist, ist jeder zurückgesetzte Abschnitt 155 im Wesentlichen auf derselben Ebene wie jede interne Elektrodenschicht 153 und 154 geformt, und die Breite jedes zurückgesetzten Abschnitts 155 weist eine Variation auf. Die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts 155 und deren Variationsbreite W erfüllen die nachstehende Beziehung (1) 0,1 mm ≤ L ≤ 1,0 mm, W ≤ 0,5 mm (1) Furthermore, as it says in 2 and 3 is shown, each piezoelectric unit 15 the recessed sections 155 on, where the piezoelectric layers 151 come in mutual contact such that they do not on the side surfaces of the piezoelectric units 15 but the internal electrode layers 153 and 154 at the stacking positions of the internal electrode layers 153 and 154 are not available. As it is in 3 is shown, every reset section 155 essentially at the same level as each internal electrode layer 153 and 154 shaped, and the width of each recessed section 155 has a variation. The minimum width L of the recessed portion 155 and their variation width W satisfy the following relation (1) 0.1 mm ≤ L ≤ 1.0 mm, W ≤ 0.5 mm (1)

Nachstehend ist das Herstellungsverfahren des piezoelektrischen Betätigungsglieds gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 4 bis 7 beschrieben.Hereinafter, the manufacturing method of the piezoelectric actuator according to this embodiment is explained with reference to FIG 4 to 7 described.

Das piezoelektrische Betätigungsglied gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung eines Ausgangsmaterialplattenverfahrens (green sheet method) erzeugt werden, das allgemein herkömmlich bei der Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Betätigungsglieds verwendet wird. Das Ausgangsmaterial bzw. die Ausgangsmaterialplatte (green sheet) wird in der nachstehend beschriebenen Weise vorbereitet.The piezoelectric actuator according to this embodiment can be measured using a starting material plate method (green Sheet method), which is generally conventional in the production a layered piezoelectric actuator is used. The starting material or the starting material plate (green sheet) is prepared in the manner described below.

Zunächst werden Bleioxid-, Zirkonoxid-, Titanoxid-, Niobiumoxid-, Strontiumkarbonatpulver und dergleichen als Hauptstartmaterialien für das piezoelektrische Material in Abhängigkeit von der gewünschten Zusammensetzung durch ein bekanntes Verfahren gewichtet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Materialien derart vorbereitet, dass die endgültige Zusammensetzung ein sog. PZT (Blei-Zirkon-Titanat) wird, wobei ebenfalls die Startmaterialien in eine Zusammensetzung gemischt werden, die um 1 bis 2 % reicher im Bleich als die stöichiometrische Zusammensetzung ist, unter Berücksichtigung der Verdampfung des Bleis. Diese Startmaterialien werden in einem Mischer trocken gemischt und dann bei 800 bis 950°C kalziniert.First, be Lead oxide, zirconia, titania, niobium oxide, strontium carbonate powder and the like as main starting materials for the piezoelectric material dependent on from the desired Composition weighted by a known method. According to this embodiment the materials are prepared so that the final composition a so-called. PZT (lead zirconium titanate) is, where also the starting materials be mixed in a composition that richer by 1 to 2% in bleach than the stoichiometric Composition is, taking into account the evaporation of the lead. These starting materials are in one Mix mixer dry and then calcined at 800 to 950 ° C.

Danach werden destilliertes Wasser und ein Dispergiermittel zu den kalzinierten Pulvern hinzugefügt, um eine Aufschlämmung vorzubereiten, die dann nass unter Verwendung einer Mediumrührmühle pulverisiert wird.After that Distilled water and a dispersant are among the calcined Added powders to a slurry which is then wet pulverized using a medium mixer.

Nachdem das Ergebnis (das Pulver) getrocknet und entfettet ist, wird ein Lösemittel, ein Bindemittel, ein Weichmacher, ein Dispergiermittel usw. hinzugefügt, und die resultierende Mischung wird in einer Kugelmühle gemischt. Die Aufschlämmung wird dann im Vakuum (in vacuo) entschäumt (de-foamed), und ihre Viskosität wird gesteuert, während sie mit einem Rührer in einer Vakuumausrüstung gerührt wird.After this the result (the powder) is dried and degreased, becomes one Solvents a binder, a plasticizer, a dispersing agent, etc. are added, and the resulting mixture is mixed in a ball mill. The slurry will then defoamed in vacuo (de-foamed), and their viscosity is controlled while she with a stirrer in a vacuum equipment touched becomes.

Danach wird die Aufschlämmung in Ausgangsmaterial (green sheet) mit einer vorbestimmten Dicke unter Verwendung eines Abstreifgeräts (doctor blade apparatus) geformt.After that gets the slurry in starting material (green sheet) having a predetermined thickness below Use of a scraper (doctor blade apparatus).

Dann wird das wiederhergestellte (recovered) Ausgangsmaterial entweder durch ein Pressgerät (eine Stanze) ausgestanzt oder wird durch ein Messer geschnitten, um rechteckige Körper mit einer vorbestimmten Größe zu erhalten.Then becomes the recovered source material either by a pressing device punched out or cut by a knife, around rectangular bodies with a predetermined size.

Danach wird, wie es in 4 gezeigt ist, eine Silber/Palladiumpaste (die nachstehend als Ag/Pd-Paste bezeichnet ist) mit einem Verhältnis von Silber zu Palladium von 7:3 beispielsweise auf eine der Oberflächen des geformten Ausgangsmaterials 7 siebgedruckt. 4 zeigt ein Beispiel für das Ausgangsmaterial nach Druck des Metallmusters. Dabei diese Paste unter Verwendung eines Metalls wie Ag, Pd, Cu, Ni, Au oder Pt oder zumindest einer Metallart vorbereitet werden, die aus diesen Metallen ausgewählt ist.After that, as it is in 4 is shown, a silver / palladium paste (hereinafter referred to as Ag / Pd paste) having a ratio of silver to palladium of 7: 3, for example, on one of the surfaces of the molded starting material 7 screen printed. 4 shows an example of the starting material after printing the metal pattern. In so doing, this paste is prepared using a metal such as Ag, Pd, Cu, Ni, Au or Pt, or at least one kind of metal selected from these metals.

Ein Muster der Ag/Pd-Paste, die etwas kleiner als die Oberfläche des Ausgangsmaterials 7 ist, wird auf eine im Wesentlichen gesamte Oberfläche des Ausgangsmaterials geformt, um dieses als interne Elektrodenschicht 153 (154) zu verwenden. Ein elektrodenfreier Abschnitt 75, der frei von der internen Elektrode 153 (154) ist, ist auf eine der gegenüberliegenden Seiten der Oberflächen des Ausgangsmaterials angeordnet. Das heißt, dass die interne Elektrodenschicht 153 (154) eines der Enden auf den gegenüberliegenden Seiten des Ausgangsmaterials nicht erreicht, sondern nur das andere Ende erreicht. Bei Formung der internen Elektrodenschichten 153 (154) wird das gewünschte Ausgangsmaterial 7 (die gewünschtes Ausgangsmaterialplatte) 7 erhalten.A pattern of Ag / Pd paste that is slightly smaller than the surface of the starting material 7 is formed on a substantially entire surface of the starting material to this as an internal electrode layer 153 ( 154 ) to use. An electrode-free section 75 , which free from the internal electrode 153 ( 154 ) is disposed on one of the opposite sides of the surfaces of the starting material. That is, the internal electrode layer 153 ( 154 ) does not reach one of the ends on the opposite sides of the starting material, but only reaches the other end. When forming the internal electrode layers 153 ( 154 ) becomes the desired starting material 7 (the desired starting material plate) 7 receive.

Gemäß dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird eine vorbestimmte Stapelanzahl von Ausgangsmaterialien 7 entsprechend der erforderlichen Spezifikation des Versatzausmaßes des piezoelektrischen Betätigungsglieds 1 vorbereitet. Eine erforderliche Zahl von Ausgangsmaterialplatten, auf denen keine internen Elektrodenschichten 153 (154) gedruckt sind, wird ebenfalls vorbereitet.According to the illustrated embodiment, a predetermined stack number of starting materials 7 according to the required specification of the displacement amount of the piezoelectric actuator 1 prepared. A required number of raw material plates on which no internal electrode layers 153 ( 154 ) are also prepared.

Danach werden die Ausgangsmaterialien, bei denen jeweils die internen Elektrodenschichten 153 (154) darauf gedruckt sind, gestapelt, wie es in 5 gezeigt ist. Dabei werden die Ausgangsmaterialien 7 derart gestapelt, dass die Elektroden freie Abschnitte 75 abwechselnd auf der linken und auf der rechten Seite positioniert werden, wie es veranschaulicht ist.Thereafter, the starting materials, each containing the internal electrode layers 153 ( 154 ) are stacked on it, as it is in 5 is shown. This will be the starting materials 7 stacked so that the electrodes have free sections 75 be alternately positioned on the left and on the right, as illustrated.

Dabei sei bemerkt, dass in 5 die internen Elektrodenschichten, deren elektrodenfreier Abschnitt auf der linken Seite angeordnet ist, als interne Elektrodenschichten 153 dargestellt sind, und die internen Elektrodenschichten, deren elektrodenfreier Abschnitt auf der rechten Seite angeordnet ist, als interne Elektrodenschichten 154 dargestellt sind.It should be noted that in 5 the internal electrode layers whose electrode-free portion is disposed on the left side as internal electrode layers 153 and the internal electrode layers whose electrode-free portion is disposed on the right side as internal electrode layers 154 are shown.

Ein gestapelter Körper (Stapelkörper) 70, der aus insgesamt 30 Schichten der Ausgangsmaterialplatten besteht, wird hergestellt, wie es in 6 gezeigt ist, indem einundzwanzig (21) Platten der Ausgangsmaterialplatten 7, auf denen interne Elektrodenschichten 153 und 154 geformt sind, gestapelt werden, woraufhin ein Anbringen von Ausgangsmaterialplatten ohne interne Elektrodenschichten 153 und 154 auf und unter die gestapelten Ausgangsmaterialplatten 7 folgt. Es sei bemerkt, dass in 6 der Stapelkörper 70 zur vereinfachten Darstellung derart gezeigt ist, dass die Stapelanzahl weggelassen ist.A stacked body (stacked body) 70 , which consists of a total of 30 layers of raw material plates, is made as in 6 is shown by twenty-one (21) plates of the starting material plates 7 on which internal electrode layers 153 and 154 are formed, stacked, followed by attaching starting material plates without internal electrode layers 153 and 154 on and under the stacked starting material plates 7 follows. It should be noted that in 6 the pile body 70 for ease of illustration is shown such that the stack number is omitted.

Danach wird der Stapelkörper 70 wärmegepresst, wird dann bei 400 bis 700°C in einem elektrischen Ofen entfettet, wird bei 900 bis 1200°C gebrannt und wird dann in eine gewünschte Form poliert. Gemäß diesem Beispiel wird ein Anfasen (Abkanten) (C-Anfasen) von 1 mm an den Ecken mit einer Größe von 7 mm2 und einer Dicke des Stapelkörpers in Stapelrichtung auf 1,8 mm eingestellt. Als Ergebnis wird jede Ausgangsmaterialplatte 7 in die piezoelektrische Keramikschicht 151 umgewandelt, und wird der zurückgesetzte Abschnitt 155 an dem elektrodenfreien Abschnitt geformt, wobei auf diese Weise die piezoelektrische Einheit 15 abwechselnd gestapelte piezoelektrische Keramikschichten 151 und interne Elektrodenschichten 153 sowie 154 aufweist, wie es in 7 gezeigt ist. Obwohl in 7 zur vereinfachten Darstellung die Anzahl der gestapelten Schichten nicht angegeben ist, weist die piezoelektrische Einheit 15 zwanzig (20) Schichten der aktiven piezoelektrischen Schichten als piezoelektrische Vorrichtungen auf. Zwanzig (20) piezoelektrische Einheiten 15 werden in dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt.Thereafter, the stack body 70 is heat-pressed, then is degreased at 400 to 700 ° C in an electric furnace, is fired at 900 to 1200 ° C and is then polished to a desired shape. According to this example, chamfering (C-chamfering) of 1 mm at the corners having a size of 7 mm 2 and a thickness of the stacked body in the stacking direction is set to 1.8 mm. As a result, each raw material plate becomes 7 in the piezoelectric ceramic layer 151 converted, and becomes the reset section 155 formed on the electrode-free portion, in this way the piezoelectric unit 15 alternately stacked piezoelectric ceramic layers 151 and internal electrode layers 153 such as 154 has, as it is in 7 is shown. Although in 7 for simplicity, the number of stacked layers is not indicated, the piezoelectric unit 15 twenty (20) layers of the active piezoelectric layers as piezoelectric devices. Twenty ( 20 ) Piezoelectric units 15 are prepared in the process described above.

Nach der Erzeugung der zwanzig (20) piezoelektrischen Einheiten 15 werden diese gestapelt, um das piezoelektrische Betätigungsglied 1 gemäß 1 bis 3 zu erhalten. Die Herstellung ist nachstehend beschrieben.After the generation of the twenty (20) piezoelectric units 15 These are stacked to the piezoelectric actuator 1 according to 1 to 3 to obtain. The preparation is described below.

Zunächst werden aus Ag hergestellte externe Elektroden 5 und 6 derart geformt, dass sie die Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheiten 15 einklemmen.First, external electrodes are made of Ag 5 and 6 shaped so as to be the side surface of the piezoelectric units 15 pinch.

Die externe Elektrode 5 wird an der Position jeder piezoelektrischen Einheit 15 geformt, an der die interne Elektrodenschicht 153 mit einem der Pole freiliegt, um eine Verbindung mit jeder internen Elektrodenschicht 153 herzustellen.The external electrode 5 becomes at the position of each piezoelectric unit 15 shaped at which the internal electrode layer 153 with one of the poles exposed to connect to each internal electrode layer 153 manufacture.

Die externe Elektrode wird an der Position jeder piezoelektrischen Einheit 15 geformt, an der die interne Elektrodenschicht 153 mit dem anderen Pol freiliegt, um eine Verbindung mit jeder internen Elektrodenschicht 154 herzustellen.The external electrode becomes at the position of each piezoelectric unit 15 shaped at which the internal electrode layer 153 with the other pole exposed to connect to each internal electrode layer 154 manufacture.

Danach wird durch Anlegen einer Gleichspannung über die externen Elektroden 5 und 6 an die internen Elektrodenschichten 153 und 154 der piezoelektrischen Einheit 15 mit den daran geformten externen Elektroden 5 und 6 eine Polarisation induziert.Thereafter, by applying a DC voltage across the external electrodes 5 and 6 to the internal electrode layers 153 and 154 the piezoelectric unit 15 with the external electrodes formed thereon 5 and 6 induces a polarization.

Danach werden, wie es in 1 bis 3 gezeigt ist, zwanzig (20) piezoelektrische Einheiten 15, die wie vorstehend beschrieben polarisiert worden sind, über die Kopplungsoberfläche 156 (vgl. 7) aufeinander gestapelt, um das piezoelektrische Betätigungsglied 1 gemäß 1 bis 3 zu erzeugen. Das resultierende piezoelektrische Betätigungsglied wird als "Muster E1" bezeichnet.After that, as it is in 1 to 3 is shown, twenty (20) piezoelectric units 15 , which have been polarized as described above, via the coupling surface 156 (see. 7 ) are stacked one on top of the other about the piezoelectric actuator 1 according to 1 to 3 to create. The resulting piezoelectric actuator is referred to as "pattern E1".

In dem piezoelektrischen Betätigungsglied 1 als Muster E1 betrug die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts 155 0,3 mm, und betrug die Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts 155 0,5 mm.In the piezoelectric actuator 1 as the pattern E1, the minimum width L of the recessed portion 155 was 0.3 mm, and the variation width W of the recessed portion 155 was 0.5 mm.

Gemäß diesem Beispiel werden andere piezoelektrische Betätigungsglieder in derselben Weise wie die Herstellung des Musters E1 mit der Voraussetzung (proviso) hergestellt, dass die Anzahl der gestapelten piezoelektrischen Keramikschichten, die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts und deren Variationsbreite W geändert werden. Die resultierenden Produkte werden als "Muster E2 bis E5", "Muster Es1 bis Es4" und "Muster C1 bis C4" bezeichnet. Die Einzelheiten dieser Muster sind in Tabelle 1 zusammengefasst.According to this Example will be other piezoelectric actuators in the same Way of making the pattern E1 with the proviso made such that the number of stacked piezoelectric ceramic layers, the minimum width L of the reset Section and its variation width W are changed. The resulting Products are called "patterns E2 to E5 "," patterns Es1 to Es4 "and" patterns C1 to C4 " Details of these patterns are summarized in Table 1.

Nach der Erzeugung dieser Muster wird an jedes der Muster E1 bis E5, der Muster Es1 bis Es4 und der Muster C1 bis C4 eine elektrische Spannung angelegt, um die Haltbarkeit und Stabilität jedes Musters gemäß dem nachstehenden Verfahren zu untersuchen.To the generation of these patterns is applied to each of the patterns E1 to E5, the patterns Es1 to Es4 and the patterns C1 to C4 an electrical Voltage applied to the durability and stability of each Pattern according to the following Procedure to investigate.

Zunächst werden zehn (10) Muster jedes der Muster E1 bis E5 und der Muster C1 bis C4 bereitgestellt, und werden Betriebstest 4 × 108 mal durch Anlegen einer positiven Antriebsspannung von 150 V ohne Anlegen einer negativen elektrischen Spannung ausgeführt. Die Muster werden beobachtet, um zu bestimmen, ob ein Kurzschluss während des Betriebs der Muster erzeugt wurde oder nicht. Muster, die keinen Kurzschluss in jedem Test erfahren haben, werden als

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beurteilt, Muster, die einen Kurzschluss in irgendeinem der zwischen 2 × 108 mal bis 4 × 108 mal ausgeführten Tests erfahren haben, werden als O beurteilt, und Muster, die einen oder mehrere Kurzschlüsse vor den 2 × 108-ten Betrieb erfahren haben, werden als X beurteilt.First, ten (10) patterns of each of the patterns E1 to E5 and the patterns C1 to C4 are provided, and operating tests are carried out 4 × 10 8 times by applying a positive drive voltage of 150 V without applying a negative electric voltage. The patterns are observed to determine whether or not a short circuit has been generated during operation of the patterns. Patterns that have not been short-circuited in each test are called
Figure 00340001
, patterns that have undergone a short circuit in any of the tests performed between 2 × 10 8 times to 4 × 10 8 times are judged to be O, and patterns that undergo one or more shorts before the 2 × 10 8th operation have, are judged as X.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefasst.The Results are summarized in Table 1.

Tabelle 1

Figure 00350001
Table 1
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Aus Tabelle 1 geht hervor, dass die Muster E1 bis E5 und die Muster Es1 bis Es4 nicht mehr als 50 piezoelektrische Keramikschichten aufweisen, und dass die minimale Breite L und die Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts innerhalb des Bereichs von 0,1 mm ≤ L ≤ 1,0 mm und W ≤ 0,5 mm jeweils liegen. Die Muster E1 bis E5 und die Muster Es1 bis Es4 erfahren keinen Kurzschluss während des Betriebs bis zum 2 × 108-ten Mal und sind hervorragend in Hinblick auf Haltbarkeit und Betriebstabilität.As is apparent from Table 1, the patterns E1 to E5 and the patterns Es1 to Es4 have not more than 50 piezoelectric ceramic layers, and the minimum width L and the variation width W of the recessed portion are within the range of 0.1 mm ≦ L ≦ 1.0 mm and W ≤ 0.5 mm respectively. The patterns E1 to E5 and the patterns Es1 to Es4 do not short-circuit during operation to 2 × 10 8 times, and are excellent in durability and operational stability.

Insbesondere erfahren die Muster Es1, Es3 und Es4, in denen die minimale Breite L und die Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts auf dem Bereich von 0,2 mm ≤ L ≤ 0,6 mm und W ≤ 0,3 mm jeweils eingestellt wurden, keinen Kurzschluss während des Betriebs bis zum dem 4 × 108-ten Mal, und zeigen daher eine noch hervorragenderere Haltbarkeit und Stabilität.Specifically, the patterns Es1, Es3, and Es4 in which the minimum width L and the variation width W of the recessed portion are set to be in the range of 0.2 mm ≦ L ≦ 0.6 mm and W ≦ 0.3 mm, respectively, none Short circuit during operation up to the 4 × 10 8th time, and therefore show even more excellent durability and stability.

In den Mustern E1 bis E9 und den Mustern Es1 bis Es4 weist jede piezoelektrische Einheit 50 nicht mehr als 50 piezoelektrische Keramikschichten auf. Daher kann das Auftreten von Rissen innerhalb der piezoelektrischen Einheit wirksam unterdrückt werden.In the patterns E1 to E9 and the patterns Es1 to Es4, each piezoelectric unit 50 no more than 50 piezoelectric ceramic layers. Therefore, the occurrence of cracks within the piezoelectric unit can be effectively suppressed.

Demgegenüber weisen die Muster C1 und C2 eine größere Anzahl von piezoelektrischen Einheiten auf, die 50 Schichten überschreiten. Weiterhin sind in den Mustern C3 und C4 die minimale Breite L und die Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts jeweils außerhalb des Bereichs von 0,1 mm ≤ L ≤ 1,0 mm und W ≤ 0,5 mm. In den Mustern C1 bis C4 tritt ein Kurzschluss während des Betriebs bis zum 2 × 108-ten Mal in allen Mustern auf, so dass Haltbarkeit und Stabilität nicht ausreichend sind.On the other hand, the patterns C1 and C2 have a larger number of piezoelectric units exceeding 50 layers. Further, in the patterns C3 and C4, the minimum width L and the variation width W of the recessed portion are each outside the range of 0.1 mm ≦ L ≦ 1.0 mm and W ≦ 0.5 mm. In the patterns C1 to C4, a short circuit occurs during operation to 2 × 10 8 times in all patterns, so that durability and stability are not sufficient.

Beispiel 2Example 2

Dieses Beispiel soll die Herstellung zweier piezoelektrischer Betätigungsglieder 1 (die nachstehend als Muster E6 und E7 bezeichnet sind) durch abwechselndes Stapeln piezoelektrischer Keramikschichten 151 und interner Elektrodenschichten 153 sowie 154 wie gemäß 1 in derselben Weise wie die in Beispiel 1 unter der Bedingung erläutern, dass das Positionsverhältnis und die Formen der piezoelektrischen Keramikschichten, der internen Elektrodenschichten und der externen Elektroden geändert sind.This example is intended to produce two piezoelectric actuators 1 (hereinafter referred to as E6 and E7 patterns) by alternately stacking piezoelectric ceramic layers 151 and internal electrode layers 153 such as 154 as per 1 in the same manner as in Example 1 on the condition that the positional relationship and the shapes of the piezoelectric ceramic layers, the internal electrode layers and the external electrodes are changed.

8 und 9 zeigen jeweils ein Anordnungsmuster der internen Elektrodenschichten 153 und 154 in Bezug auf die piezoelektrischen Keramikschichten 151 und die externen Elektroden 5 und 6 bei den gemäß diesem Beispiel hergestellten piezoelektrischen Betätigungsgliedern. 8th and 9 each show an arrangement pattern of the internal electrode layers 153 and 154 with respect to the piezoelectric ceramic layers 151 and the external electrodes 5 and 6 in the piezoelectric actuators made according to this example.

Die piezoelektrischen Betätigungsglieder gemäß diesem Beispiel werden wie in 1 und in derselben Weise wie gemäß Beispiel 1 unter der Bedingung hergestellt, dass die internen Elektrodenschichten 153 und 154 derart geformt werden, dass die freiliegenden Elektrodenabschnitte 158 und 159 der internen Elektrodenschichten 153 und 154 lediglich an den Verbindungsabschnitten mit den externen Elektroden 5 und 6 vorhanden sind, und der zurückgesetzte Abschnitt 155 die internen Elektrodenschichten 153 und 154 umgeben, wie es in 8 und 9 gezeigt ist. Die auf diese Weise hergestellten Produkte werden als "Muster E6 und E7" jeweils bezeichnet.The piezoelectric actuators according to this example, as in 1 and in the same manner as in Example 1 under the condition that the internal electrode layers 153 and 154 be formed such that the exposed electrode sections 158 and 159 the internal electrode layers 153 and 154 only at the connection portions with the external electrodes 5 and 6 are present, and the recessed section 155 the internal electrode layers 153 and 154 surrounded as it is in 8th and 9 is shown. The products made in this way are referred to as "E6 and E7" respectively.

In den Mustern E6 und E7 sind die internen Elektrodenschichten 153 und 154 im Wesentlichen in derselben Form wie die piezoelektrische Keramikschicht 151 hergestellt, jedoch ist deren Größe kleiner als diejenige der Keramikschicht 151, wie es in 8 und 9 dargestellt ist.In patterns E6 and E7 are the internal electrode layers 153 and 154 substantially in the same shape as the piezoelectric ceramic layer 151 however, its size is smaller than that of the ceramic layer 151 as it is in 8th and 9 is shown.

Wenn die freiliegenden Elektrodenabschnitte 158 und 159 vollständig mit den externen Elektroden 5 und 6 wie in den Mustern E6 und E7 abgedeckt sind, wird eine Variation der Kopplungsflächen mit den externen Elektroden klein, können Versatzübergangseigenschaften stabilisiert werden und können piezoelektrische Betätigungsglieder mit einer höheren Stabilität erhalten werden.When the exposed electrode sections 158 and 159 completely with the external electrodes 5 and 6 As covered in the patterns E6 and E7, variation of the coupling areas with the external electrodes becomes small, offset transition characteristics can be stabilized, and piezoelectric actuators having higher stability can be obtained.

Beispiel 3Example 3

Dieses Beispiel soll ein piezoelektrisches Betätigungsglied gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung erläutern.This Example is a piezoelectric actuator according to the second Explain embodiment of the invention.

Das piezoelektrische Betätigungsglied gemäß diesem Beispiel ist das piezoelektrische Betätigungsglied 1 mit den piezoelektrischen Einheiten 15, die durch abwechselndes Stapeln der piezoelektrischen Schichten 151 und der internen Elektrodenschichten 153 sowie 154 geformt sind, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 2 beschrieben ist. Jede der piezoelektrischen Einheiten 15 weist ein Paar externer Elektroden 5 und 6 mit zueinander unterschiedlichen Potentialen an deren Seitenoberflächen auf.The piezoelectric actuator according to this example is the piezoelectric actuator 1 with the piezoelectric units 15 by alternately stacking the piezoelectric layers 151 and the internal electrode layers 153 such as 154 are shaped as described above with reference to 1 to 2 is described. Each of the piezoelectric units 15 has a pair of external electrodes 5 and 6 with mutually different potentials on the side surfaces.

Die internen Elektrodenschichten 153 und 154 weisen jeweils die freiliegenden Elektrodenabschnitte 158 und 155 auf, die zu den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheit 15 sich erstrecken. Die freiliegenden Elektrodenabschnitte 158 und 159 sind mit einer aus dem Paar der externen Elektroden 5 und 6 verbunden, und die externen Elektroden 5 und 6 wechseln schichtweise.The internal electrode layers 153 and 154 each have the exposed electrode sections 158 and 155 on, leading to the side surfaces of the piezoelectric unit 15 extend. The exposed electrode sections 158 and 159 are with one of the pair of external electrodes 5 and 6 connected, and the external electrodes 5 and 6 shift in layers.

10 zeigt die musterartig geformten internen Elektrodenschichten 153 und 154, wenn das piezoelektrische Betätigungsglied gemäß diesem Beispiel aus der Stapelrichtung betrachtet wird. 10 shows the pattern-shaped internal electrode layers 153 and 154 when the piezoelectric actuator according to this example is viewed from the stacking direction.

Wie es in 10 gezeigt ist, ist der zurückgesetzte Abschnitt 155 als eine Aussparungsregion jeder internen Elektrodenschicht 153 und 154 von der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit teilweise um jede interne Elektrodenschicht 153, 154 geformt.As it is in 10 is shown is the recessed section 155 as a recess region of each internal electrode layer 153 and 154 from the side surface of the piezoelectric unit partially around each internal electrode layer 153 . 154 shaped.

Eine aus dem Paar der externen Elektroden wird als "erste externe Elektrode 5" bezeichnet, und die andere externe Elektrode wird als "zweite externe Elektrode 6" bezeichnet. Die mit der ersten externen Elektrode 5 verbundene interne Elektrodenschicht wird als "erste interne Elektrodenschicht 153" bezeichnet, und die mit der zweiten externen Elektrode 6 verbundene interne Elektrodenschicht wird als "zweite interne Elektrodenschicht 154" bezeichnet. Gemäß diesem Beispiel weisen die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 eine derartige Anordnung auf, dass die zweite interne Elektrodenschicht 154 an der Seitenoberfläche, an der die erste interne Elektrodenschicht 153 freiliegt, nicht freiliegt, um ein gegenseitiges Überlappen der freiliegenden Elektrodenabschnitte 158 und 159 zu vermeiden, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 aus der Stapelrichtung betrachtet werden.One of the pair of external electrodes is referred to as a "first external electrode 5 "and the other external electrode is referred to as a" second external electrode 6 The one with the first external electrode 5 connected internal electrode layer is called "first internal electrode layer 153 "and with the second external electrode 6 connected internal electrode layer is called "second internal electrode layer 154 ' designated. According to this example, the first and second internal electrode layers 153 and 154 such an arrangement that the second internal electrode layer 154 on the side surface where the first internal electrode layer 153 is exposed, not exposed, to overlap the exposed electrode sections 158 and 159 to avoid when the first and second internal electrode layers 153 and 154 from the stacking direction.

Die Fläche einer der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 ist größer als die Fläche der anderen internen Elektrodenschicht. Es sei bemerkt, dass gemäß diesem Beispiel die interne Elektrodenschicht mit der größeren Fläche die zweite interne Elektrodenschicht 154 ist, und dass diejenige mit der kleineren Fläche die erste interne Elektrodenschicht 153 ist, wie es in 10 dargestellt ist.The area of one of the first and second internal electrode layers 153 and 154 is larger than the area of the other internal electrode layer. It should be noted that according to this example, the larger area internal electrode layer is the second internal electrode layer 154 is, and that one with the smaller area the first internal electrode layer 153 is how it is in 10 is shown.

Wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 aus der Stapelrichtung betrachtet werden, wird der äußere Umfang (Umfang) der piezoelektrischen aktiven Region 150, in der sich die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 einander überlappen, als "äußerer Umfang A" bezeichnet. In diesem äußeren Umfang A wird der Abschnitt, der mit der internen Elektrodenschicht mit der größeren Fläche (der zweiten internen Elektrodenschicht 154) der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 bis zu der Außenseite des äußeren Rands A als "äußerer Umfang B" bezeichnet. Dann erfüllen die Länge A des äußeren Rands A und die Länge B des äußeren Rands B die Beziehung: B ≥ 0,5 × A.When the first and second internal electrode layers 153 and 154 from the stacking direction, becomes the outer circumference (circumference) of the piezoelectric active region 150 in which the first and second internal electrode layers 153 and 154 overlap each other, referred to as "outer circumference A". In this outer circumference A, the portion formed with the larger-area internal electrode layer (the second internal electrode layer 154 ) of the first and second internal electrode layers 153 and 154 to the outside of the outer edge A is called "outer circumference B". Then, the length A of the outer edge A and the length B of the outer edge B satisfy the relationship: B ≥ 0.5 × A.

Das Herstellungsverfahren des piezoelektrischen Betätigungsglieds 1 gemäß diesem Beispiel ist dasselbe wie dasjenige gemäß Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass die Formen der internen Elektrodenschichten 153 und 154 geändert sind, wie es in 10 gezeigt ist. Das resultierende Betätigungsglied wird als "Muster E8" bezeichnet.The manufacturing method of the piezoelectric actuator 1 according to this example, the same as that according to Example 1 except that the shapes of the internal electrode layers 153 and 154 are changed, as is in 10 is shown. The resulting actuator is referred to as "pattern E8".

Gemäß dem Beispiel 8 sind die erste interne Elektrodenschicht 153 und die zweite interne Elektrodenschicht 154 derart geformt, dass der Überlappungsabschnitt der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 (die Region, die durch die gestrichelte Linie umgeben ist und durch schräge Linien ausgestrichen ist), das heißt, die piezoelektrisch aktive Region 150, die als die piezoelektrische Vorrichtung aktiv ist, im Wesentlichen quadratisch wird.According to Example 8, the first internal electrode layer 153 and the second internal electrode layer 154 shaped such that the overlapping portion of the first and second internal electrode layers 153 and 154 (the region surrounded by the dashed line and crossed by oblique lines), that is, the piezoelectrically active region 150 , which is active as the piezoelectric device, becomes substantially square.

Wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 aus der Stapelrichtung betrachtet werden, erfüllen unter der Annahme, dass der äußere Umfang der piezoelektrisch aktiven Region 150 als "äußerer Umfang A" bezeichnet wird und in diesem äußeren Umfang A der Abschnitt, der mit der internen Elektrodenschicht mit der größeren Fläche (der zweiten internen Elektrodenschicht 154) der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 bis zu der Außenseite des äußeren Rands A abgedeckte Abschnitt als "äußerer Umfang B" bezeichnet wird, die Länge A des äußeren Rands A und die Länge B des äußeren Rands B die Beziehung B ≥ 0,5 × A.When the first and second internal electrode layers 153 and 154 from the stacking direction, assuming that the outer circumference of the piezoelectrically active region 150 is referred to as "outer circumference A", and in this outer circumference A, the portion connected to the larger-area internal electrode layer (the second internal electrode layer 154 ) of the first and second internal electrode layers 153 and 154 to the outside of the outer edge A covered portion is referred to as "outer circumference B", the length A of the outer edge A and the length B of the outer edge B, the relationship B ≥ 0.5 × A.

Es sei bemerkt, dass 10 sowie 11 und 12, auf die sich später bezogen wird, die Anordnung der gemusterten ersten und zweiten internen Elektrodenschichten relativ zu den piezoelektrischen Keramikschichten und den externen Elektrodenschichten zeigen, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten aus der Stapelrichtung gesehen werden. In jeder Zeichnung stellt ein Pfeil den äußeren Umfang B dar. Obwohl dieser Pfeil tatsächlich den äußeren Umfang A (der durch die gepunktete bzw. gestrichelte Linie in 10 dargestellte Abschnitt) überlappt, ist dieser zur vereinfachten Darstellung etwas verschoben.It should be noted that 10 such as 11 and 12 As will be referred to later, the arrangement of the patterned first and second internal electrode layers relative to the piezoelectric ceramic layers and the external electrode layers will be exhibited when the first and second internal electrode layers are viewed from the stacking direction. In each drawing, an arrow represents the outer circumference B. Although this arrow is actually the outer circumference A (indicated by the dotted or dashed line in FIG 10 overlapped portion), this is slightly shifted for ease of illustration.

Gemäß diesem Beispiel werden zusätzlich zu der Herstellung des Musters E8 piezoelektrische Betätigungsglieder mit unterschiedlichen Mustern der internen Elektrodenschichten gegenüber denjenigen des Musters E8 wie in 11 und 12 gezeigt hergestellt und werden als "Muster E9" (11) sowie "Muster E10" ( 12) bezeichnet. Die Muster E9 und E10 sind dieselben wie das Muster E8 unter der Bedingung, dass die Muster der internen Elektrodenschichten geändert sind.According to this example, in addition to the production of the pattern E8, piezoelectric actuators having different patterns of the internal electrode layers are compared with those of the pattern E8 as in FIG 11 and 12 shown and are referred to as "pattern E9" ( 11 ) and "sample E10" ( 12 ) designated. The patterns E9 and E10 are the same as the pattern E8 on the condition that the patterns of the internal electrode layers are changed.

In den Mustern E8 bis E10 liegt die zweite interne Elektrodenschicht 154 an der Seitenoberfläche nicht frei, an der die erste interne Elektrodenschicht 153 freiliegt, damit sich die freiliegenden Elektrodenabschnitte 158 der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 nicht einander überlappen, wie es in 10 bis 12 gezeigt ist.In the patterns E8 to E10 is the second internal electrode layer 154 not free on the side surface where the first internal electrode layer 153 exposed so that the exposed electrode sections 158 the first and second internal electrode layers 153 and 154 do not overlap each other as it is in 10 to 12 is shown.

Weiterhin erfüllen in den Mustern E8 bis E10 die Länge A des äußeren Rands A und die Länge B des äußeren Rands B die Beziehung: B ≥ 0,5 × A.Farther fulfill in the patterns E8 to E10 the length A of the outer edge A and the length B of the outer edge B is the relationship: B ≥ 0.5 × A.

Als Ergebnis können die piezoelektrischen Betätigungsglieder der Muster E8 bis E10 das Auftreten einer Kriechentladung an ihren Seitenoberflächen vermeiden.When Result can the piezoelectric actuators the pattern E8 to E10 the occurrence of a creeping discharge at their side surfaces avoid.

Weiterhin wird eine Variation in der Fläche der piezoelektrisch aktiven Region 150 (der durch die gestrichelte Linie umgebende und durch Schräglinien in 10 bis 12 ausgestrichene Bereich) als der Bereich, in der zwei interne Elektrodenschichten 153 und 154 einander überlappen, nicht leicht durch Positionierfehler beeinträchtigt, wenn die internen Elektrodenschichten 153 und 154 gestapelt werden. Daher weisen die piezoelektrischen Betätigungsglieder der Muster E8 bis E10 eine hervorragende Haltbarkeit und extrem hohe Stabilität der Eigenschaften wie elektrostatischer Kapazität und Versatzausmaß auf.Furthermore, a variation in the area of the piezoelectric active region becomes 150 (which is surrounded by the dashed line and by diagonal lines in 10 to 12 dashed area) as the area in which two internal electrode layers 153 and 154 overlap each other, not easily affected by positioning errors when the internal electrode layers 153 and 154 be stacked. Therefore, the piezoelectric actuators of the patterns E8 to E10 have excellent durability and extremely high stability of properties such as electrostatic capacitance and displacement amount.

Weiterhin ergeben sich, wenn die internen Elektrodenschichten 153 und 154 derart geformt sind, dass eine dieser internen Elektrodenschichten eine größere Oberflächenfläche aufweist und ein äußerer Umfang A der piezoelektrisch aktiven Region 150 die Beziehung äußerer Umfang B = 0,5 × A erfüllt, nützliche Effekte wie die Blockierung von negativen Beeinträchtigungen, beispielsweise eine Positionierabweichung während des Stapelns der internen Elektrodenschichten 153 und 154. Das heißt beispielsweise, dass im vergleich zu dem piezoelektrischen Betätigungsglied mit den internen Elektrodenschichten 153 und 154 mit im Wesentlichen demselben Aufbau es möglich wird, in diesem piezoelektrischen Betätigungsglied die nachteiligen Wirkungen wie eine Positionierabweichung während des Stapelns auf etwa die Hälfte oder weniger zu verringern.Furthermore, when the internal electrode layers 153 and 154 are formed such that one of these internal electrode layers has a larger surface area and an outer circumference A of the piezoelectric active region 150 the relationship outer circumference B = 0.5 × A satisfies useful effects such as the blocking of negative deterioration, for example, a positioning deviation during stacking of the internal electrode layers 153 and 154 , That is, for example, that compared to the piezoelectric actuator having the internal electrode layers 153 and 154 With substantially the same structure, it becomes possible to reduce the adverse effects such as positioning deviation during stacking to about half or less in this piezoelectric actuator.

Wenn beispielsweise die internen Elektrodenschichten 153 und 154 im Wesentlichen mit demselben Aufbau geformt sind, wie es in 25 gezeigt ist, wird die Fläche der piezoelektrischen aktiven Region 150 im Wesentlichen verringert, falls eine Stapelabweichung der internen Elektrodenschicht 154 in Bezug auf die interne Elektrodenschicht 153 bewirkt wird. Es sei bemerkt, dass in 25(a) die veranschaulichte piezoelektrisch aktive Region 150 sich in idealen Stapelbedingungen befindet, und es daher keine Stapelabweichung zwischen den internen Elektrodenschichten 153 und 154 gibt. Weiterhin zeigen 25(b) und 26(c) die piezoelektrisch aktiven Bereiche 150 mit variierten Flächen, die als Ergebnis einer Positionsabweichung auf beiden Richtungsseiten (Seite a+ und Seite a–) der Richtung der diagonalen a in den internen Elektrodenschichten 153 und 154 mit dem im Wesentlichen quadratischen Aufbau.For example, if the internal electrode layers 153 and 154 are formed substantially with the same structure, as in 25 is shown, the area of the piezoelectric active region 150 substantially reduced if stacking deviation of the internal electrode layer 154 with respect to the internal electrode layer 153 is effected. It should be noted that in 25 (a) the illustrated piezoelectrically active region 150 is in ideal stacking conditions, and therefore there is no stacking deviation between the internal electrode layers 153 and 154 gives. Continue to show 25 (b) and 26 (c) the piezoelectrically active areas 150 with varied areas resulting from a positional deviation on both sides of the direction (side a + and side a-) of the direction of the diagonal a in the internal electrode layers 153 and 154 with the essentially square construction.

Demgegenüber zeigt 26 die Anordnung der internen Elektrodenschichten 153 und 154, bei der eine dieser internen Elektrodenschichten, d. h. die interne Elektrodenschicht 153, eine größere Fläche aufweist und sie die Beziehung äußerer Umfang B = 0,5 × A in Bezug auf den äußeren Umfang A der piezoelektrisch aktiven Region 150 erfüllt, zusammen mit einer Variation der Fläche der piezoelektrisch aktiven Region 150, die durch eine Stapelabweichung bewirkt wird. Es sei bemerkt, dass in 26(a) sich die veranschaulichte piezoelektrisch aktive Region 150 in idealer Stapelbedingung befindet, und es daher keine Stapelabweichung zwischen den internen Elektrodenschichten 153 und 154 gibt. In den veranschaulichten Stapelbedingungen sind die internen Elektrodenschichten 153 und 154 mit dem im Wesentlichen quadratischen Aufbau mit Überlagerung von zwei Seiten und einer Ecke davon gestapelt sind. Weiterhin zeigen 26(b) und 26(c) eine Variation der Fläche der piezoelektrisch aktiven Bereiche 150, die verursacht wird, wenn eine Positionsabweichung in beiden Richtungsseiten (Seite a+ und Seite a–) der Richtung der Diagonalen a in den internen Elektrodenschichten 153 und 154 mit den im Wesentlichen quadratischen Aufbau bewirkt wird.In contrast, shows 26 the arrangement of the internal electrode layers 153 and 154 in which one of these internal electrode layers, ie the internal electrode layer 153 , has a larger area and it has the relationship outer circumference B = 0.5 × A with respect to the outer circumference A of the piezoelectric active region 150 met, along with a variation of the area of the piezoelectrically active region 150 which is caused by a stack deviation. It should be noted that in 26 (a) the illustrated piezoelectrically active region 150 is in an ideal stacking condition, and therefore there is no stacking deviation between the internal electrode layers 153 and 154 gives. In the illustrated stacking conditions, the internal electrode layers are 153 and 154 are stacked with the substantially square structure with superimposition of two sides and one corner thereof. Continue to show 26 (b) and 26 (c) a variation of the area of the piezoelectrically active areas 150 which is caused when a positional deviation in both direction sides (side a + and side a-) of the direction of the diagonal a in the internal electrode layers 153 and 154 is effected with the substantially square structure.

Wie es in 26(b) gezeigt ist, wird, wenn eine Stapelabweichung in einer Richtung der Diagonalen a, d. h. in der Richtung a+, in der internen Elektrodenschicht 154 verursacht wird, die Fläche der piezoelektrisch aktiven Region 150 wie bei der vorstehend unter Bezugnahme auf 25 beschriebenen piezoelektrisch aktiven Region 150 verringert wird. Jedoch wird, wie es in 26(c) gezeigt ist, die Fläche der piezoelektrisch aktiven Region 150 nicht variiert, selbst wenn eine Stapelabweichung in der anderen Richtung der Diagonalen a, d. h. der Richtung a- in der internen Elektrodenschicht 154 verursacht wird.As it is in 26 (b) is shown, when a stack deviation in a direction of the diagonal a, ie in the direction a +, in the internal electrode layer 154 caused the area of the piezoelectrically active region 150 as with the above with reference to 25 described piezoelectrically active region 150 is reduced. However, as it is in 26 (c) shown is the area of the piezoelectrically active region 150 does not vary, even if a stack deviation in the other direction of the diagonal a, ie the direction a- in the internal electrode layer 154 is caused.

Das heißt, wenn eine der internen Elektrodenschichten 153 und 154 derart ausgelegt ist, dass sie eine größere Fläche aufweist, und die internen Elektrodenschichten 153 und 154 derart geformt sind, dass sie die Beziehung: äußerer Umfang B = 0,5 × A erfüllen, wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann die Richtung der Stapelabweichung, die eine Variation der piezoelektrisch aktiven Region bewirken kann, lediglich auf eine Signalrichtung gesteuert werden. Es kann nämlich im Gegensatz zu den internen Elektrodenschichten 153 und 154 mit dem im Wesentlichen gleichen Aufbau gemäß 25 die Wahrscheinlichkeit der Verringerung der piezoelektrisch aktiven Region aufgrund einer Stapelabweichung auf etwa die Hälfte oder weniger verringert werden.That is, if one of the internal electrode layers 153 and 154 is designed to have a larger area, and the internal electrode layers 153 and 154 are shaped so as to satisfy the relationship: outer circumference B = 0.5 × A as described above, the direction of the stack deviation which can cause variation of the piezoelectric active region can be controlled only in one signal direction. It can namely, in contrast to the internal electrode layers 153 and 154 with the substantially same structure according to 25 the likelihood of reducing the piezoelectric active region due to stack deviation is reduced to about one half or less.

Weiterhin zeigt 27 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Wert von (äußerer Umfang B/äußerer Umfang A) der piezoelektrisch aktiven Region 150 und eine Variation der Eigenschaften des piezoelektrischen Betätigungsglieds zeigt, die bei einer Stapelabweichung zwischen den internen Elektrodenschichten 153 und 154 verursacht werden. In 27 ist der Wert von (äußerer Umfang B/äußerer Umfang A) auf der Abszisse aufgetragen, und die Variation der Eigenschaften ist auf der Ordinate aufgetragen. Es sei bemerkt, dass die Variation der Eigenschaften (%) durch Dividieren der Eigenschaften (elektrostatische Kapazität) des Betätigungsglieds, bei dem eine Stapelabweichung verursacht wurde, durch die entsprechenden Eigenschaften des Betätigungsglieds berechnet wurde, bei dem keine Stapelabweichung verursacht wurde. Weiterhin entsprechen die Buchstaben (A) bis (F) in 27 den Buchstaben (A) bis (F) gemäß 28, in der verschiedene Kombinationen der Profilmuster der internen Elektrodenschichten 153 und 154 jeweils dargestellt sind. Wie es in 28(A) bis 28(F) gezeigt ist, sind die internen Elektrodenschichten 153 und 154 mit unterschiedlichen Kombinationen der Profilmuster gestapelt. In den 28(A) bis 28(F) zeigt die linke Seite eine Kombination der internen Elektrodenschichten 153 und 154 unter idealen Stapelbedingungen, wohingegen die rechte Seite eine Kombination der internen Elektrodenschichten 153 und 154 mit einer Stapelabweichung zeigt.Further shows 27 a graph showing a relationship between the value of (outer circumference B / outer circumference A) of the piezoelectric active region 150 and shows a variation in the characteristics of the piezoelectric actuator that results in stacking between the internal electrode layers 153 and 154 caused. In 27 the value of (outer circumference B / outer circumference A) is plotted on the abscissa, and the variation of the properties is plotted on the ordinate. It should be noted that the variation of the properties (%) by dividing the characteristics (electrostatic capacity) of the actuator in which a stack deviation was caused was calculated by the corresponding characteristics of the actuator in which no stack deviation was caused. Furthermore, the letters (A) to (F) correspond to 27 the letters (A) to (F) according to 28 in which different combinations of the profile patterns of the internal electrode layers 153 and 154 are each shown. As it is in 28 (A) to 28 (F) are shown are the internal electrode layers 153 and 154 stacked with different combinations of tread patterns. In the 28 (A) to 28 (F) the left side shows a station wagon nation of the internal electrode layers 153 and 154 under ideal stacking conditions, whereas the right side is a combination of the internal electrode layers 153 and 154 with a stack deviation points.

Wie aus 27 hervorgeht, kann mit Anstieg des Werts von (äußerer Umfang B/äußerer Umfang A) eine Variation der Eigenschaften wirksam blockiert werden. Insbesondere kann, falls der Wert von (äußerer Umfang B/äußerer Umfang A) auf 0,6 oder mehr erhöht wird, das heißt, wenn die Gleichung: B ≥ 0,6 × A erfüllt wird, die Variation der Eigenschaften auf 5 % oder weniger verringert werden. Falls weiterhin der Wert von (äußerer Umfang B/äußerer Umfang A) auf den Bereich von nicht weniger als 0,6 bis nicht mehr als 0,75 eingestellt wird, wodurch die Beziehung 0,6 × A ≤ B ≤ 0,75 × A erfüllt ist und die erste interne Elektrodenschicht 153 und die zweite interne Elektrodenschicht 154 derart aufgebaut sind, dass die freiliegenden Elektrodenabschnitte jeder der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten 153 und 154 nicht auf derselben Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit freiliegen, wird es möglich, die Wirkungen der Vermeidung des elektrischen Kurzschließens aufgrund einer Kriechentladung weiter zu verbessern, wobei eine Variation der Eigenschaften effektiver blockiert wird.How out 27 As a result, as the value of (outer circumference B / outer circumference A) increases, a variation of the properties can be effectively blocked. In particular, if the value of (outer circumference B / outer circumference A) is increased to 0.6 or more, that is, if the equation: B ≥ 0.6 × A is satisfied, the variation of the characteristics can be made to 5% or be reduced less. Further, if the value of (outer circumference B / outer circumference A) is set in the range of not less than 0.6 to not more than 0.75, whereby the relationship 0.6 × A ≦ B ≦ 0.75 × A is satisfied and the first internal electrode layer 153 and the second internal electrode layer 154 are constructed such that the exposed electrode portions of each of the first and second internal electrode layers 153 and 154 are not exposed on the same side surface of the piezoelectric unit, it becomes possible to further enhance the effects of avoiding the electric shorting due to creeping discharge, thereby more effectively blocking a variation in the characteristics.

Beispiel 4Example 4

Dieses Beispiel soll ein piezoelektrisches Betätigungsglied erläutern, das eine Variation an dem äußeren Umfang der internen Elektrodenschicht aufweist.This Example is intended to explain a piezoelectric actuator, the a variation on the outer circumference having the internal electrode layer.

Das piezoelektrische Betätigungsglied gemäß diesem Beispiel kann durch das Ausgangsmaterialplattenverfahren (green sheet method) in derselben Weise wie gemäß Beispiel 1 hergestellt werden. Die Form der internen Elektrodenschicht, die in der piezoelektrischen Keramikschicht geformt wird, ist dieselbe wie die Form von Muster E6 gemäß Beispiel 2 (vgl. 8).The piezoelectric actuator according to this example can be produced by the green sheet method in the same manner as in Example 1. The shape of the internal electrode layer formed in the piezoelectric ceramic layer is the same as the shape of the pattern E6 of Example 2 (see FIG. 8th ).

Sechs (6) piezoelektrische Betätigungsglieder werden durch das Siebdruckverfahren durch Ändern der minimalen Breite L und der Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts in derselben Weise wie gemäß Beispiel 1 hergestellt. Die resultierenden Muster werden "Muster E11 bis E16" genannt. Die minimale Breite L und die Variationsbreite W jedes Musters sind in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengefasst.six (6) piezoelectric actuators are screen printed by changing the minimum width L and the variation width W of the recessed portion in the same Way as example 1 produced. The resulting patterns are called "patterns E11 to E16". The minimum width L and the variation width W of each pattern is shown in the table below 2 summarized.

Weiterhin werden sechs (6) piezoelektrische Betätigungsglieder in derselben Weise wie die Muster E11 bis E16 unter der Bedingung hergestellt, dass die Größe des Siebgitters (screen mesh) zur Bildung der internen Elektrodenschichten auf der Ausgangsmaterialplatte der piezoelektrischen Keramikschicht in dem Ausgangsmaterialplattenverfahren geändert ist. Die resultierenden Muster werden als "Muster E11a bis E16a" bezeichnet.Farther become six (6) piezoelectric actuators in the same Way as the patterns E11 to E16 produced under the condition that the size of the sieve grid (screen mesh) to form the internal electrode layers on the Starting material plate of the piezoelectric ceramic layer in the starting material plate method changed is. The resulting patterns are referred to as "patterns E11a to E16a".

Wie es in 13 und 14 gezeigt ist, ist die äußere Kante jeder internen Elektrodenschicht 154 nicht linear, sondern weist eine Kurvenform mit einer gewissen Variation in jedem der Muster E11 bis E16 und den Mustern E11a bis E16a auf. Wenn die Breite der Variation, das heißt die Variationsbreite D gemessen wird, beträgt diese 0,2 mm in allen Mustern E11 bis E16, und beträgt 0,4 mm in allen Mustern E11a bis E16a.As it is in 13 and 14 is the outer edge of each internal electrode layer 154 not linear, but has a waveform with some variation in each of the patterns E11 to E16 and the patterns E11a to E16a. When the width of the variation, that is, the variation width D is measured, it is 0.2 mm in all patterns E11 to E16, and is 0.4 mm in all the patterns E11a to E16a.

Die Messung der Variation der äußeren Kante der internen Elektrodenschicht wird durch eine Dimensionsabmessung unter Verwendung von SEM-Photographien (SEM = Abtastelektronenmikroskop, Scanning Electron Microscope) durchgeführt.The Measurement of the variation of the outer edge the internal electrode layer is defined by a dimensional dimension using SEM photographs (SEM = scanning electron microscope, Scanning Electron Microscope).

Tabelle 2 zeigt die Einzelheiten der Muster E11 bis E16 und der Muster E11a bis E16a.table Fig. 2 shows the details of the patterns E11 to E16 and the pattern E11a to E16a.

Gemäß diesem Beispiel wurden die 4 × 108 Betriebstests der Muster E11 bis E16 und der Muster E11a bis E16a durch Anlegen einer elektrischen Spannung an jedes Muster in derselben Weise wie gemäß Beispiel durchgeführt. Die Muster wurden beobachtet, um zu bestimmen, ob während des Betriebs der Muster Kurzschlüsse erzeugt worden sind oder nicht. Muster, die keinen Kurzschluss in jedem Test erfahren haben, werden als

Figure 00480001
beurteilt, Muster, die in irgendeinem Test zwischen dem 2 × 108-ten Test und dem 4 × 108-ten Test einen Kurzschluss erfahren, werden als O beurteilt, und Muster, die einen oder mehrere Kurzschlüsse vor den 2 × 108-ten Betrieb erfahren, werden als X beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.According to this example, the 4 x 10 8 operation tests of the patterns E11 to E16 and the patterns E11a to E16a were performed by applying an electric voltage to each pattern in the same manner as in the example. The patterns were observed to determine whether shorts were generated during operation of the pattern or not. Patterns that have not been short-circuited in each test are called
Figure 00480001
For example, samples that short-circuit in any test between the 2 × 10 8th test and the 4 × 10 8 th test are judged to be O, and patterns that cause one or more shorts to occur before the 2 × 10 8 test . experienced operations are assessed as X. The results are summarized in Table 2.

Tabelle 2

Figure 00490001
Table 2
Figure 00490001

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, zeigte keines der Muster E11 bis E16 und der Muster E11a bis E16a einen Kurzschluss bis zur 2,0 × 108-ten Ausführung des Betriebs, weshalb diese eine hohe Haltbarkeit aufweisen.As is apparent from Table 2, none of the patterns E11 to E16 and the patterns E11a to E16a showed a short circuit to the 2.0 x 10 8th execution of the operation, and therefore they have a high durability.

Jedoch trat zwischen der 2 × 108-ten und der 4 × 108-ten Ausführung des Betriebs in den Mustern E11a und E13a bis E16a ein Kurzschluss auf.However, a short circuit occurred between the 2 × 10 8th and the 4 × 10 8th operation in the patterns E11a and E13a to E16a.

Im Gegensatz dazu zeigen die Muster E11, und E13 bis E16, die dieselbe minimale Breite L und dieselbe Variationsbreite W wie die Muster E11a und E13a bis E16a aufweisen, jedoch unterschiedliche Variationsbreiten D aufweisen, keinen Kurzschluss bis zu der 4 × 108-ten Ausführung des Betriebs und weisen eine höhere Haltbarkeit auf.In contrast, the patterns E11, and E13 to E16 having the same minimum width L and the same variation width W as the patterns E11a and E13a to E16a but having different variation widths D do not show a short circuit up to the 4 × 10 8th embodiment of operation and have a higher durability.

Zur weiteren Untersuchung dieser Ergebnisse sind die Ergebnisse von Tabelle 2 in 15 und 16 aufgetragen. 15 zeigt die Ergebnisse der Muster E11 bis E16, bei denen die Variationsbreite D der internen Elektrodenschichten 0,2 mm beträgt.For further investigation of these results, the results of Table 2 in 15 and 16 applied. 15 Fig. 12 shows the results of the patterns E11 to E16 in which the variation width D of the internal electrode layers is 0.2 mm.

16 zeigt die Ergebnisse der Muster E11a bis E16a, bei denen die Variationsbreite D der internen Elektrodenschicht 0,4 mm beträgt. 16 Fig. 12 shows the results of the patterns E11a to E16a in which the variation width D of the internal electrode layer is 0.4 mm.

In 15 und 16 stellt die Abszisse die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts dar, und stellt die Ordinate die Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts dar. Es sei bemerkt, dass in 15 und 16

Figure 00500001
die Muster darstellt, die keinen Kurzschluss erfahren haben, O die Muster darstellt, bei denen ein Kurzschluss zwischen der 2 × 108-ten Ausführung bis zu der 4 × 108-ten Ausführung des Tests darstellt, und stellt X die Muster dar, die vor der 2 × 108-ten Ausführung einen oder mehrere Kurzschlüsse erfahren haben.In 15 and 16 The abscissa represents the minimum width L of the recessed portion, and the ordinate represents the variation width W of the recessed portion. It should be noted that in FIG 15 and 16
Figure 00500001
represents the patterns that have not been shorted, O represents the patterns in which a short circuit between the 2 × 10 8th embodiment up to the 4 × 10 8th execution of the test represents, and X represents the patterns that represent have experienced one or more short circuits before the 2 × 10 8 -th execution.

Wie aus 15 und 16 hervorgeht, erfahren die piezoelektrischen Betätigungsglieder gemäß diesem Beispiel (Muster E11 bis E16 und Muster E11a bis E16a) keinen Kurzschluss selbst bei der hohen Anzahl von Betriebsdurchführungen von 2 × 108 keinen Kurzschluss und weisen eine hervorragende Haltbarkeit auf, wenn die minimale Breite L des zurückgesetzten Abschnitts und deren Variationsbreite W innerhalb der durch die gestrichelten Linien in 15 und 16 umgebenen Bereiche fällt.How out 15 and 16 5, the piezoelectric actuators according to this example (patterns E11 to E16 and patterns E11a to E16a) do not short-circuit even in the high number of operation passes of 2 × 10 8, and have excellent durability when the minimum width L of the reset Section and its variation width W within the by the dashed lines in 15 and 16 surrounded areas falls.

Wie jedoch aus 16 hervorgeht, erfahren, wenn die Anzahl der Betriebsdurchführungen erhöht wird, die Muster E11a und E13a bis E16a Kurzschlüsse, bevor die Anzahl der Durchführungen des Betriebs auf 4 × 108 mal erhöht wird.How, however, out 16 3, E11a and E13a to E16a undergo short circuits before the number of times of operation is increased to 4 × 10 8 times.

Demgegenüber erfahren, wie es aus 15 hervorgeht, die Muster E11, E14 und E15 keine Kurzschlüsse selbst bis zur 4 × 108-ten Ausführung des Betriebs, da sie dieselbe minimale Breite L und dieselbe Variationsbreite W des zurückgesetzten Abschnitts wie in den Mustern E11a, E14a und E15a, jedoch eine Variationsbreite D der internen Elektrodenschicht von 0,2 mm aufweisen.In contrast, learn how it looks 15 8 , the patterns E11, E14 and E15 do not short-circuit even to the 4 × 10 8th operation, since they have the same minimum width L and the same variation width W of the recessed portion as in the patterns E11a, E14a and E15a, but a variation width D of the internal electrode layer of 0.2 mm.

Wie aus dem Vorhergehenden hervorgeht, kann die Haltbarkeit der piezoelektrischen Betätigungsglieder weiter durch Halten der Variationsbreite D der internen Elektrodenschichten innerhalb von 0,2 mm verbessert werden.As From the foregoing, the durability of the piezoelectric can actuators by further holding the variation width D of the internal electrode layers be improved within 0.2 mm.

Beispiel 5Example 5

Dieses Beispiel soll ein piezoelektrisches Betätigungsglied erläutern, bei dem der Abstand von einem Grenzabschnitt zwischen dem freiliegenden Elektrodenabschnitt und dem zurückgesetzten Abschnitt der piezoelektrischen Einheit zu der an der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit auf der Seite des zurückgesetzten Abschnitts angeordneten externen Elektrode auf zumindest 0,2 mm als der kürzeste Abstand entlang der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit eingestellt ist.This Example is intended to explain a piezoelectric actuator, in the distance from a boundary section between the exposed Electrode section and the reset Section of the piezoelectric unit to that on the side surface of piezoelectric unit disposed on the side of the recessed portion external electrode to at least 0.2 mm as the shortest distance along the side surface the piezoelectric unit is set.

Wie es in 17 und 18 gezeigt ist, wird das in 1 gezeigte piezoelektrische Betätigungsglied 1 durch Anordnen der internen Elektrodenschichten 153 und 154 sowie der externen Elektroden 5 und 6 an dem resultierenden piezoelektrischen Betätigungsglied derart hergestellt, dass der Abstand c von dem Grenzabschnitt 8 zwischen dem freiliegenden Elektrodenabschnitt 159, der nicht mit den externen Elektroden 5 und 6 verbunden ist, und dem zurückgesetzten Abschnitt 155 zu den an den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheit 15 angeordneten externen Elektroden 5 und 6 auf der Seite des zurückgesetzten Abschnitts 15 zumindest 0,2 mm als der kürzeste Abstand entlang der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 beträgt, wobei der Rest des Aufbaus derselbe wie bei Muster E8 von Beispiel 3 ist. Dieses Muster wird als "Muster E17" bezeichnet.As it is in 17 and 18 is shown in the 1 shown piezoelectric actuator 1 by arranging the internal electrode layers 153 and 154 and the external electrodes 5 and 6 on the resulting piezoelectric actuator made such that the distance c from the boundary portion 8th between the exposed electrode portion 159 that does not work with the external electrodes 5 and 6 connected and the recessed section 155 to the on the side surfaces of the piezoelectric unit 15 arranged external electrodes 5 and 6 on the side of the reset section 15 at least 0.2 mm as the shortest distance along the side surface of the piezoelectric unit 15 is the remainder of the construction the same as in the sample E8 of Example 3. This pattern is called "Pattern E17".

17 zeigt teilweise die Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 in dem piezoelektrischen Betätigungsglied als Muster E17, und 18 zeigt das Anordnungsmuster der internen Elektrodenschichten 153 und 154 in Bezug auf die piezoelektrische Keramikschicht 151 und die externen Elektroden 5 und 6 bei dem Muster E17. 17 partially shows the side surface of the piezoelectric unit 15 in the piezoelectric actuator as pattern E17, and 18 shows the arrangement pattern of the internal electrode layers 153 and 154 with respect to the piezoelectric ceramic layer 151 and the external electrodes 5 and 6 in the pattern E17.

In dem Muster E17 weist die interne Elektrodenschicht 153, die mit einer der externen Elektroden 5 verbunden ist, keinen freiliegenden Elektrodenabschnitt 158 außer an dem Abschnitt auf, an dem sie mit der externen Elektrode 5 verbunden ist, wie es in 18 gezeigt ist.In the pattern E17, the internal electrode layer 153 connected to one of the external electrodes 5 is connected, no exposed electrode portion 158 except at the section where it connects to the external electrode 5 connected as it is in 18 is shown.

Die interne Elektrodenschicht 154, die mit der anderen externen Elektrode 6 verbunden ist, weist die freiliegenden Elektrodenabschnitte 159 an anderen Abschnitten als die Seitenoberflächen auf, an denen die externen Elektroden 5 und 6 geformt sind.The internal electrode layer 154 connected to the other external electrode 6 is connected, has the exposed electrode sections 159 at portions other than the side surfaces on which the external electrodes 5 and 6 are shaped.

Daher ist, wie es in 17 und 18 gezeigt ist, die an einer anderen Seitenoberfläche als die Seitenoberflächen, an der die externen Elektroden 5 und 6 geformt sind, freiliegende interne Elektrodenschicht die interne Elektrodenschicht 154, die mit der externen Elektrode 6 verbunden ist.Therefore, as it is in 17 and 18 shown on a side surface other than the side surfaces on which the external electrodes 5 and 6 are exposed internal electrode layer, the internal electrode layer 154 connected to the external electrode 6 connected is.

Weiterhin beträgt bei dem Muster E17 der Abstand c von dem Grenzabschnitt 8 zwischen dem freiliegenden Elektrodenabschnitt 159, der nicht mit den externen Elektroden 5 und 6 verbunden ist, und dem zurückgesetzten Abschnitt 155 zu der auf der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15 angeordneten Elektrode 5 zumindest 0,2 mm als der kürzeste Abstand entlang der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit 15.Further, in the pattern E17, the distance c from the boundary portion 8th between the exposed electrode portion 159 that does not work with the external electrodes 5 and 6 connected and the recessed section 155 to the on the side surface of the piezoelectric unit 15 arranged electrode 5 at least 0.2 mm as the shortest distance along the side surface of the piezoelectric unit 15 ,

Somit wird es möglich, das Auftreten einer Kriechentladung auf den Seitenoberflächen des piezoelektrischen Betätigungsglieds wirksam zu verhindern, wenn die internen Elektrodenschichten 153 und 154 und die externen Elektrodenschichten 5 und 6 derart angeordnet sind, wie es vorstehend beschrieben worden ist.Thus, it becomes possible to effectively prevent the occurrence of creeping discharge on the side surfaces of the piezoelectric actuator when the internal electrode layers 153 and 154 and the external electrode layers 5 and 6 arranged as described above.

Beispiel 6Example 6

Dieses Beispiel soll die Herstellung eines piezoelektrischen Betätigungsglieds erläutern, bei dem die äußerste Schicht der piezoelektrischen Einheit Aktivität aufweist.This Example is the production of a piezoelectric actuator explain, where the outermost layer the piezoelectric unit has activity.

Zunächst wird, wie es in 19 gezeigt ist, die piezoelektrische Einheit 15 ähnlich zu derjenigen gemäß Beispiel 1 vorbereitet. Die piezoelektrische Einheit 15 wird durch abwechselndes Stapeln piezoelektrischer Keramikschichten 151 und interne Elektrodenschichten 153 und 154 hergestellt. Eine interne Elektrodenschicht wird auf der Oberfläche der äußersten Schicht 152 der piezoelektrischen Keramikschichten 151 in der piezoelektrischen Einheit 15 geformt.First, as it is in 19 is shown, the piezoelectric unit 15 similar to that prepared according to Example 1. The piezoelectric unit 15 is made by alternately stacking piezoelectric ceramic layers 151 and internal electrode layers 153 and 154 produced. An internal electrode layer becomes on the surface of the outermost layer 152 the piezoelectric ceramic layers 151 in the piezoelectric unit 15 shaped.

Danach werden zwei externe Elektroden 5 und 6 mit unterschiedlichen Potentialen derart geformt, dass sie die Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheit 15 zwischen sich aufnehmen, wie es in 20 gezeigt ist. Die externe Elektrode 5 ist elektrisch mit der internen Elektrodenschicht 153 verbunden, und die externe Elektrode 6 ist elektrisch mit der internen Elektrodenschicht 154 verbunden.After that, two external electrodes 5 and 6 formed with different potentials such that they are the side surfaces of the piezoelectric unit 15 between them as it is in 20 is shown. The external electrode 5 is electrically connected to the internal electrode layer 153 connected, and the external electrode 6 is electrically connected to the internal electrode layer 154 connected.

Weiterhin weist die externe Elektrode 5 einen Hauptkörperabschnitt 51, der an der Seitenoberfläche des piezoelektrischen Betätigungsglieds 1 angeordnet ist, und einen Verzweigungsabschnitt 53 auf, der derart geformt ist, dass er sich im Wesentlichen im rechten Winkel aus dem Hauptkörperabschnitt 51 erstreckt und die äußerste Schicht 152 der piezoelektrischen Einheit 15 bedeckt.Furthermore, the external electrode 5 a main body section 51 attached to the side surface of the piezoelectric actuator 1 is arranged, and a branching section 53 shaped to be substantially perpendicular to the main body portion 51 extends and the outermost layer 152 the piezoelectric unit 15 covered.

Danach werden die piezoelektrischen Einheiten 15 derart aufeinander gestapelt, dass, wenn die Verzweigungsabschnitte 53 der externen Elektroden 5 einander überlappen, und die Hauptkörperabschnitte 51 der externen Elektroden 5 und die externen Elektroden 6 auf derselben Seitenoberfläche nach Stapeln positioniert werden, um das piezoelektrische Betätigungsglied zu erhalten. Das resultierende Betätigungsglied wird als "Muster E18" bezeichnet.After that, the piezoelectric units become 15 stacked up so that when the branching sections 53 the external electrodes 5 overlap each other, and the main body sections 51 the external electrodes 5 and the external electrodes 6 be positioned on the same side surface after stacking to obtain the piezoelectric actuator. The resulting actuator is referred to as "pattern E18".

In dem Muster E18 sind die Verzweigungsabschnitte 53 der externen Elektroden 5 zwischen piezoelektrischen Einheiten 15 angeordnet, wie es in 20 gezeigt ist.In the pattern E18 are the branch portions 53 the external electrodes 5 between piezoelectric units 15 arranged as it is in 20 is shown.

In dem resultierenden piezoelektrischen Betätigungsglied erfährt die äußerste Schicht 152 jeder piezoelektrischen Einheit 15 ebenfalls einen Versatz, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird, und wird piezoelektrisch aktiv. Als Ergebnis kann das Versatzausmaß pro Einheitslängen des piezoelektrischen Betätigungsglieds in Stapelrichtung erhöht werden und kann somit das piezoelektrische Betätigungsglied eine größere Antriebskraft zeigen.In the resulting piezoelectric actuator, the outermost layer undergoes 152 every piezoelectric unit 15 also an offset when an electrical voltage is applied, and becomes piezoelectrically active. As a result, the amount of displacement per unit length of the piezoelectric actuator in the stacking direction can be increased, and thus the piezoelectric actuator can exhibit a larger driving force.

Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist ein piezoelektrisches Betätigungsglied (1) piezoelektrische Einheiten (15) auf, die jeweils durch abwechselndes Stapeln einer piezoelektrischen Keramikschicht (151) und einer internen Elektrodenschicht (153 oder 154) hergestellt sind. Die piezoelektrische Einheit (15) ist durch Stapeln von nicht mehr als 50 piezoelektrischen Keramikschichten (151) gebildet. Die piezoelektrische Einheit (15) weist an ihren Seitenoberflächen ein paar externer Elektroden (5, 6) mit unterschiedlichen Potentialen auf. Die interne Elektrodenschicht (153, 154) weist einen freiliegenden Elektrodenabschnitt (158, 159) auf, der an den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheit (15) freiliegt. Die interne Elektrodenschicht ist über den freiliegenden Elektrodenabschnitt (158, 159) mit einer aus dem Paar der externen Elektroden (5, 6) verbunden, und das Verbindungsgegenstück des freiliegenden Elektrodenabschnitts ist abwechselnd für jede Schicht gewechselt. Ein zurückgesetzter Abschnitt (155) als eine Aussparungsregion der internen Elektrodenschicht (153, 154), die sich nicht zu der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit (15) erstreckt, ist teilweise in einem Randabschnitt der internen Elektrodenschicht (153, 154) geformt. Eine minimale Breite (L) des zurückgesetzten Abschnitts (155) und deren Variationsbreite (W) erfüllen die Beziehung 0,1 mm ≤ L ≤ 1,0 mm und W ≤ 0,5 mm.As described above, a piezoelectric actuator (FIG. 1 ) piezoelectric units ( 15 ), each by alternately stacking a piezoelectric ceramic layer ( 151 ) and an internal electrode layer ( 153 or 154 ) are made. The piezoelectric unit ( 15 ) is by stacking not more than 50 piezoelectric ceramic layers ( 151 ) educated. The piezoelectric unit ( 15 ) has on its side surfaces a few external electrodes ( 5 . 6 ) with different potentials. The internal electrode layer ( 153 . 154 ) has an exposed electrode portion ( 158 . 159 ) located on the side surfaces of the piezoelectric unit ( 15 ) is exposed. The internal electrode layer is over the exposed electrode portion ( 158 . 159 ) with one of the pair of external electrodes ( 5 . 6 ), and the connection counterpart of the exposed electrode portion is alternately changed for each layer. A reset section ( 155 ) as a recess region of the internal electrode layer ( 153 . 154 ) that do not interfere with the side surface of the piezoelectric unit ( 15 ) is partially in an edge portion of the internal electrode layer (FIG. 153 . 154 ) shaped. A minimum width (L) of the recessed portion ( 155 ) and their variation width (W) satisfy the relationship 0.1 mm ≦ L ≦ 1.0 mm and W ≦ 0.5 mm.

Claims (12)

Piezoelektrisches Betätigungsglied mit piezoelektrischen Einheiten, die durch abwechselndes Stapeln einer piezoelektrischen Keramikschicht und einer internen Elektrodenschicht hergestellt werden, wobei die piezoelektrische Einheit durch Stapeln von nicht mehr als 50 Schichten der piezoelektrischen Keramikschichten gebildet wird und ein Paar externer Elektroden mit unterschiedlichen Potentialen an deren Seitenoberflächen aufweist, die internen Elektrodenschichten freiliegende Elektrodenabschnitte aufweist, die zu den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheiten freiliegen und durch die freiliegenden Elektrodenabschnitte mit einer aus dem Paar der externen Elektrodenschichten verbunden sind, und die externe Elektrode als ein Verbindungsgegenstück der freiliegenden Elektrodenabschnitte abwechselnd für jede Schicht gewechselt wird, ein zurückgesetzter Abschnitt als eine Aussparungsregion der internen Elektrodenschicht, die nicht zu der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit erstreckt ist, teilweise in einem Randabschnitt der internen Elektrodenschicht geformt ist, und eine minimale Breite L, die als minimaler Wert eines Abstands von der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit an dem zurückgesetzten Abschnitt zu einem Endabschnitt jeder internen Elektrodenschicht definiert ist, und eine Variationsbreite W, die als Differenz zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert des Abstands von der Seitenoberfläche jeder piezoelektrischen Einheit an jedem zurückgesetzten Abschnitt zu jeder internen Elektrodenschicht definiert ist, im Querschnitt des piezoelektrischen Betätigungsglieds in einer Stapelrichtung die folgende Beziehung (1) erfüllt: 0,1 mm ≤ L ≤ 1,0 mm, W ≤ 0,5 mm (1) A piezoelectric actuator having piezoelectric units formed by alternately stacking a piezoelectric ceramic layer and an internal electrode layer, the piezoelectric unit being formed by stacking not more than 50 layers of the piezoelectric ceramic layers and having a pair of external electrodes having different potentials on the side surfaces thereof; the internal electrode layers has exposed electrode portions exposed to the side surfaces of the piezoelectric units and connected to one of the pair of external electrode layers through the exposed electrode portions, and a recessed one alternating as a connection counterpart of the exposed electrode portions for each layer Portion as a recess region of the internal electrode layer which is not to the side surface of the piezoelectric Ein and a minimum width L, which is defined as a minimum value of a distance from the side surface of the piezoelectric unit at the recessed portion to an end portion of each internal electrode layer, and a variation width W, which is defined as the difference between a maximum value and a minimum value of the distance from the side surface of each piezoelectric unit at each recessed portion to each internal electrode layer in the cross section of the piezoelectric actuator in a stacking direction satisfies the following relationship (1): 0.1 mm ≤ L ≤ 1.0 mm, W ≤ 0.5 mm (1) Piezoelektrisches Betätigungsglied nach Anspruch 1, wobei die minimale Breite L und die Variationsbreite W die folgende Beziehung (2) erfüllen: 0,2 mm ≤ L ≤ 0,6 mm, W ≤ 0,3 mm (2) A piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the minimum width L and the variation width W satisfy the following relationship (2): 0.2 mm ≤ L ≤ 0.6 mm, W ≤ 0.3 mm (2) Piezoelektrisches Betätigungsglied mit piezoelektrischen Einheiten, die durch abwechselndes Stapeln einer piezoelektrischen Keramikschicht und einer internen Elektrodenschicht hergestellt werden, wobei die piezoelektrische Einheit durch Stapeln ein Paar externer Elektroden mit unterschiedlichen Potentialen an deren Seitenoberflächen aufweist, die internen Elektrodenschichten freiliegende Elektrodenabschnitte aufweist, die zu den Seitenoberflächen der piezoelektrischen Einheiten freiliegen und durch die freiliegenden Elektrodenabschnitte mit einer aus dem Paar der externen Elektrodenschichten verbunden sind, und die externe Elektrode als ein Verbindungsgegenstück der freiliegenden Elektrodenabschnitte abwechselnd für jede Schicht gewechselt wird, ein zurückgesetzter Abschnitt als eine Aussparungsregion der internen Elektrodenschicht, die nicht zu der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit erstreckt ist, teilweise in einem Randabschnitt der internen Elektrodenschicht geformt ist, und unter der Annahme, dass eine aus dem Paar der externen Elektroden eine erste externe Elektrode ist, die andere eine zweite Elektrode ist, die mit der ersten externen Elektrode verbundene interne Elektrodenschicht eine erste interne Elektrodenschicht und die mit der zweiten externen Elektrode verbundene interne Elektrodenschicht eine zweite interne Elektrodenschicht sind, die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten derart aufgebaut sind, dass der freiliegende Elektrodenabschnitt der zweiten internen Elektrodenschicht nicht in dem Abschnitt der piezoelektrischen Einheit freiliegt, auf dem der freiliegende Elektrodenabschnitt der ersten internen Elektrodenschicht freiliegt, um ein Überlappen der freiliegenden Elektrodenabschnitte der ersten internen Elektrodenschicht mit denjenigen der zweiten internen Elektrodenschicht zu vermeiden, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten perspektivisch in Stapelrichtung betrachtet werden, die Fläche von entweder den ersten oder den zweiten internen Elektrodenschichten größer als die Fläche der anderen internen Elektrodenschicht ist, und eine Länge A eines äußeren Umfangs A und eine Länge B eines äußeren Umfangs B die Beziehung B ≥ 0,5 × A erfüllen, wobei der äußere Umfang A den äußeren Umfang einer piezoelektrisch aktiven Region darstellt, die als Region definiert ist, in der die erste interne Elektrodenschicht und die zweite interne Elektrodenschicht sich einander überlappen, und der äußere Umfang B einen Abschnitt darstellt, in dem diejenige interne Elektrodenschicht mit der größeren Fläche der ersten und zweiten internen Elektrodenschichten an dem äußeren Umfang A das äußere des äußeren Umfangs A abdeckt, wenn die ersten und zweiten internen Elektrodenschichten perspektivisch in Stapelrichtung betrachtet werden.Piezoelectric actuator with piezoelectric Units created by alternately stacking a piezoelectric Ceramic layer and an internal electrode layer produced be, where the piezoelectric unit by stacking Pair of external electrodes with different potentials at their side surfaces having, the internal electrode layers have exposed electrode sections that faces the side surfaces of the piezoelectric Units are exposed and through the exposed electrode sections connected to one of the pair of external electrode layers and the external electrode as a connection counterpart of the exposed ones Alternating electrode sections for each layer, one recessed Portion as a recess region of the internal electrode layer, not to the page surface the piezoelectric unit is extended, partially in one Edge portion of the internal electrode layer is formed, and under Assuming that one of the pair of external electrodes has a first external electrode is, the other is a second electrode, the internal electrode layer connected to the first external electrode first internal electrode layer and with the second external Electrode connected internal electrode layer a second internal Electrode layer, the first and second internal electrode layers such are built that the exposed electrode portion of the second internal electrode layer not in the portion of the piezoelectric Unit is exposed, on which the exposed electrode section the first internal electrode layer is exposed to overlap the exposed electrode portions of the first internal electrode layer to avoid with those of the second internal electrode layer, when the first and second internal electrode layers are in perspective be viewed in the stacking direction, the area of either the first or the second internal electrode layers larger than the area of the other internal electrode layer is, and a length A of an outer circumference A and a length B of an outer circumference B satisfy the relationship B ≥ 0.5 × A, where the outer circumference A the outer circumference represents a piezoelectrically active region that defines as a region in which the first internal electrode layer and the second internal one Electrode layer overlap each other, and the outer circumference B represents a section in which the internal electrode layer with the larger area of the first and second internal electrode layers on the outer periphery A the outer of the outer circumference A covers when the first and second internal electrode layers be considered in perspective in the stacking direction. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach Anspruch 3, wobei die Länge A des äußeren Umfangs A und die Länge B des äußeren Umfangs B die Beziehung B ≥ 0,6 × A erfüllen.A piezoelectric actuator according to claim 3, wherein the length A of the outer circumference A and the length B of the outer circumference B satisfy the relationship B ≥ 0.6 × A. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach Anspruch 4, wobei die Länge A des äußeren Umfangs A und die Länge B des äußeren Umfangs B die Beziehung B ≤ 0,75 × A erfüllen, und die freiliegenden Elektrodenabschnitte der ersten internen Elektrodenschicht und die freiliegenden Elektrodenabschnitte der zweiten internen Elektrodenschicht nicht auf derselben Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit freiliegen.Piezoelectric actuator according to claim 4, where the length A of the outer circumference A and the length B of the outer circumference B satisfy the relationship B ≤ 0.75 × A, and the exposed electrode portions of the first internal electrode layer and the exposed electrode portions of the second internal Electrode layer not on the same side surface of the exposed piezoelectric unit. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die interne Elektrodenschicht eine Variation an einer äußeren Kante der internen Elektrodenschicht aufweist, und eine Variationsbreite D als D ≤ 0,2 mm definiert ist.Piezoelectric actuator according to one of claims 1-5, wherein the internal electrode layer is a variation on an outer edge the internal electrode layer, and a variation width D as D ≤ 0.2 mm is defined. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die externe Elektrode vollständig die freiliegenden Elektrodenabschnitte abdeckt.Piezoelectric actuator according to one of claims 1 to 6, wherein the external electrode completely the exposed electrode sections covers. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Abstand von einer Grenze zwischen dem freiliegenden Elektrodenabschnitt und dem zurückgesetzten Abschnitt auf der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit zu der externen Elektrode, die auf der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit angeordnet ist, auf der Seite des zurückgesetzten Abschnitts zumindest 0,2 mm beträgt, was als kürzester Abstand entlang der Seitenoberfläche der piezoelektrischen Einheit gemessen wird.Piezoelectric actuator according to one of claims 1 to 7, being a distance from a boundary between the exposed Electrode section and the reset Section on the page surface the piezoelectric unit to the external electrode, on the page surface the piezoelectric unit is arranged on the side of the reset Section is at least 0.2 mm, which as shortest Distance along the side surface the piezoelectric unit is measured. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Vielzahl von gestapelten piezoelektrischen Einheiten.Piezoelectric actuator according to one of claims 1 to 8, with a plurality of stacked piezoelectric units. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach Anspruch 9, wobei die äußerste Schicht der gestapelten piezoelektrischen Einheiten eine Aktivität aufweist.Piezoelectric actuator according to claim 9, the outermost layer the stacked piezoelectric units has an activity. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die piezoelektrische Keramikschicht aus einem PZT-Material gebildet ist.Piezoelectric actuator according to one of claims 1 to 10, wherein the piezoelectric ceramic layer of a PZT material is formed. Piezoelektrisches Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das piezoelektrische Betätigungsglied für eine Einspritzvorrichtung verwendet wird.Piezoelectric actuator according to one of claims 1 to 11, wherein the piezoelectric actuator for an injection device is used.
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