TWI554487B - 壓電材料、壓電元件、及電子裝置 - Google Patents

壓電材料、壓電元件、及電子裝置 Download PDF

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松田堅義
大志万香菜子
林潤平
渡邉□之
田中秀典
齋藤宏
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佳能股份有限公司
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Description

壓電材料、壓電元件、及電子裝置
本發明涉及一種壓電材料，特別是無鉛壓電材料。本發明還涉及包含該壓電材料的壓電元件、多層壓電元件、液體排出頭、液體排出裝置、超音波馬達、光學設備、振動裝置、除塵裝置、攝像裝置和電子設備。
壓電材料通常為ABO3鈣鈦礦型金屬氧化物，如鋯鈦酸鉛(以下稱作“PZT”)。然而，由於PZT包含鉛作為A位元點元素，其對環境的影響是有爭議的。因此，存在對無鉛鈣鈦礦型金屬氧化物的壓電材料的需求。
已知鈦酸鋇為無鉛鈣鈦礦型金屬氧化物的壓電材料。另外，為了改進特性，開發了基本組成為鈦酸鋇的材料。
日本專利特開案2009-215111公開了藉由用Ca替換鈦酸鋇的部分A位元點和用Zr替換部分B位元點而具有改進的鈦酸鋇的在室溫下的壓電常數的壓電材料。日本專利特開案2010-120835公開了藉由將Mn、Fe或Cu 添加至藉由用Ca替換鈦酸鋇的部分A位元點得到的材料而具有改進的鈦酸鋇的在室溫下的機械品質因子的壓電材料。
然而，已知技術的壓電材料存在有在裝置驅動溫度範圍(-30℃至50)℃的高溫區域之壓電常數低，而在低溫區域之機械品質因子低的問題。為了解決上述問題，進行了本發明，並提供一種在裝置驅動溫度範圍內具有令人滿意的壓電常數和機械品質因子的無鉛壓電材料。
本發明還提供包含該壓電材料的壓電元件、多層壓電元件、液體排出頭、液體排出裝置、超音波馬達、光學設備、振動裝置、除塵裝置、攝像裝置和電子設備。
根據本發明的壓電材料包括含有式1所示鈣鈦礦型金屬氧化物的主成分，由Mn組成的第一副成分，和由Bi或Bi和Li組成的第二副成分，其中基於100重量份金屬氧化物，以金屬計，Mn的含量為0.040重量份或更多至0.500重量份或更少；和基於100重量份金屬氧化物，以金屬計，Bi的含量為0.042重量份或更多至0.850重量份或更少，Li的含量為0.028重量份或更少(包括0重量份)。
(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3...(1)，(其中，0.030x<0.090，0.030y0.080，和0.9860a1.0200)。
根據本發明的壓電元件至少包括第一電極、壓電材料部和第二電極。構成所述壓電材料部的壓電材料是本發明的壓電材料。
根據本發明的多層壓電元件由交替層壓的壓電材料層和各自包括內部電極的電極層組成。壓電材料層由本發明的壓電材料製成。
根據本發明的液體排出頭至少包括包含含有本發明的壓電元件或多層壓電元件的振動部的液室，和與液室連通的排出口。
根據本發明的液體排出裝置包括用於輸送記錄介質的輸送部和本發明的液體排出頭。
根據本發明的超音波馬達至少包括含有本發明的壓電元件或多層壓電元件的振動體，和與振動體接觸的移動體。
根據本發明的光學設備包括在驅動部中的本發明的超音波馬達。
根據本發明的振動裝置包括包含設置有本發明的壓電元件或多層壓電元件的隔膜的振動體。
根據本發明的除塵裝置包括設置有本發明的振動裝置的振動部。
根據本發明的攝像裝置至少包括本發明的除塵裝置和攝像元件單元。除塵裝置的隔膜設置在攝像元件單元的光接收面側。
本發明的電子設備包括含有本發明的壓電元 件或多層壓電元件的壓電聲學組件。
本發明的進一步特徵將從以下參考圖式的示例性實施方案的描述變得顯而易見。
本發明可提供在裝置驅動溫度範圍(-30℃至50)℃內具有令人滿意的壓電常數和機械品質因子的無鉛壓電材料。本發明可提供具有特別優異的機械品質因子的壓電材料。
本發明還可提供包含該壓電材料的壓電元件、多層壓電元件、液體排出頭、液體排出裝置、超音波馬達、光學設備、振動裝置、除塵裝置、攝像裝置和電子設備。
1‧‧‧第一電極
2‧‧‧壓電材料部
3‧‧‧第二電極
51‧‧‧第一電極
53‧‧‧第二電極
54‧‧‧壓電材料層
55‧‧‧內部電極
101‧‧‧壓電元件
102‧‧‧液室
103‧‧‧隔膜
104‧‧‧液室隔壁
105‧‧‧排出口
106‧‧‧連通孔
107‧‧‧共通液室
108‧‧‧緩衝層
200‧‧‧快門單元
201‧‧‧振動器
202‧‧‧轉子
203‧‧‧輸出軸
204‧‧‧振動器
205‧‧‧轉子
206‧‧‧加壓彈簧
300‧‧‧本體底座
310‧‧‧除塵裝置
320‧‧‧隔膜
330‧‧‧板狀壓電元件
331‧‧‧壓電材料
332‧‧‧第一電極
333‧‧‧第二電極
336‧‧‧第一電極面
337‧‧‧第二電極面
400‧‧‧攝像單元
501‧‧‧第一電極
503‧‧‧第二電極
504‧‧‧壓電材料層
505‧‧‧內部電極
505a‧‧‧內部電極
505b‧‧‧內部電極
506a‧‧‧外部電極
506b‧‧‧外部電極
601‧‧‧照相機本體
602‧‧‧底座部
605‧‧‧鏡盒
606‧‧‧主鏡
702‧‧‧聚焦透鏡
711‧‧‧可拆卸底座
712‧‧‧固定筒
712a‧‧‧底座側端面
712b‧‧‧外徑部
713‧‧‧直進引導筒
713a‧‧‧前引導槽
713b‧‧‧圓周溝槽
714‧‧‧前透鏡組筒
715‧‧‧凸輪環
715a‧‧‧凸輪槽
715b‧‧‧缺口部
716‧‧‧後透鏡組筒
717a‧‧‧凸輪滾子
717b‧‧‧凸輪滾子
718‧‧‧軸螺釘
719‧‧‧輥
720‧‧‧旋轉傳遞環
720f‧‧‧軸
722‧‧‧被驅動輥
722a‧‧‧大直徑部
722b‧‧‧小直徑部
724‧‧‧手動聚焦環
724a‧‧‧前側端面
724b‧‧‧底座側端面
724c‧‧‧內徑部
725‧‧‧超音波馬達
725b‧‧‧定子
725c‧‧‧轉子
726‧‧‧波形墊圈
727‧‧‧滾珠座圈
728‧‧‧聚焦鈕
729‧‧‧連合構件
732‧‧‧墊圈
733‧‧‧低摩擦片
881‧‧‧噴墨記錄設備
882‧‧‧外殼
883‧‧‧外殼
884‧‧‧外殼
885‧‧‧外殼
887‧‧‧外殼
890‧‧‧恢復部
891‧‧‧記錄部
892‧‧‧滑架
896‧‧‧裝置主體
897‧‧‧自動供給部
898‧‧‧排出口
899‧‧‧傳送部
901‧‧‧光學裝置
908‧‧‧釋放按鈕
909‧‧‧頻閃燈發光部
912‧‧‧揚聲器
914‧‧‧麥克風
916‧‧‧輔光部
931‧‧‧數位相機本體
932‧‧‧變焦桿
933‧‧‧電源按鈕
1011‧‧‧第一電極
1012‧‧‧壓電材料
1013‧‧‧第二電極
2011‧‧‧金屬彈性環
2012‧‧‧壓電元件
2013‧‧‧有機黏合劑
2041‧‧‧板狀金屬彈性體
2042‧‧‧壓電元件
圖1是說明本發明壓電元件的構造的實施方案的示意圖。
圖2A和2B是說明本發明多層壓電元件的構造的實施方案的截面示意圖。
圖3A和3B是說明本發明液體排出頭的構造的實施方案的示意圖。
圖4是說明本發明液體排出裝置的實施方案的示意圖。
圖5是說明本發明液體排出裝置的實施方案的示意圖。
圖6A和6B是說明本發明超音波馬達的構造 的實施方案的示意圖。
圖7A和7B是說明本發明光學設備的實施方案的示意圖。
圖8是說明本發明光學設備的實施方案的示意圖。
圖9A和9B是說明當使用本發明的振動裝置作為除塵裝置時的實施方案的示意圖。
圖10A至10C是說明在本發明除塵裝置中的壓電元件的構造的示意圖。
圖11A和11B是說明本發明除塵裝置的振動原理的示意圖。
圖12是說明本發明攝像裝置的實施方案的示意圖。
圖13是說明本發明攝像裝置的實施方案的示意圖。
圖14是說明本發明電子設備的實施方案的示意圖。
圖15是顯示本發明實施例7中壓電元件的相對介電常數的溫度依賴性的圖。
現在將描述本發明的實施方案。
根據本發明的壓電材料包括含有式1所示鈣鈦礦型金屬氧化物的主成分，由Mn組成的第一副成分， 和由Bi或Bi和Li組成的第二副成分，其中基於100重量份金屬氧化物，以金屬計，Mn的含量為0.040重量份或更多至0.500重量份或更少；和基於100重量份金屬氧化物，以金屬計，Bi的含量為0.042重量份或更多至0.850重量份或更少，Li的含量為0.028重量份或更少(包括0重量份)。
(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3...(1)，(其中，0.030x<0.090，0.030y0.080，和0.9860a1.0200)。
(鈣鈦礦型金屬氧化物)
在本發明中，鈣鈦礦型金屬氧化物是指如在Iwanami Dictionary of Physics and Chemistry，第5版(Iwanami Shoten，1998年2月20日出版)中描述之具有為理想的立方晶體結構的鈣鈦礦結構的金屬氧化物。具有鈣鈦礦結構的金屬氧化物通常用化學式：ABO3表示。在鈣鈦礦型金屬氧化物中，元素A和B分別以離子形式佔據稱作A位點和B位元點的特定的單位晶格的位置。例如，在立方晶系的單位晶格中，元素A位於立方體的頂點，元素B位於立方體的體心位置。元素O以氧的陰離子形式佔據面心位置。
在式1所示的金屬氧化物中，位於A位點的金屬元素為Ba和Ca，位於B位點的金屬元素為Ti和Zr。然而，部分Ba和Ca原子可位於B位點。類似地，部分Ti和Zr原子可位於A位點。
式1中B位元點上的元素與元素O的莫耳比基本上為1：3，但該莫耳比可輕微偏移，只要鈣鈦礦結構為金屬氧化物的主相即可。這種情況包含在本發明的範圍內。
金屬氧化物的鈣鈦礦結構可藉由結構分析如X射線衍射或電子束衍射來確認。
(壓電材料的主成分)
在本發明的壓電材料中，“a”表示式1中A位點處Ba和Ca的莫耳量與B位點處Ti和Zr的莫耳量之比，在0.9860a1.0200範圍內。如果“a”值小於0.9860，則構成壓電材料的晶粒趨於異常生長，從而降低材料的機械強度。相反，如果“a”值大於1.0200，則晶粒生長所需的溫度過高，使得在常規的燒成爐中不可能燒結。這裡，“不可能燒結”是指得不到足夠的密度，或在壓電材料中形成大量孔隙或缺陷。
在式1中，表示B位點處Zr的莫耳比的“y”在0.030y0.080範圍內。“y”值大於0.080會降低居里溫度，從而得不到充分的高溫耐久性，“y”值小於0.030在裝置驅動溫度範圍內提供不充分的壓電性質。
在式1中，表示A位點處Ca的莫耳比的“x”在0.030x<0.090的範圍內。“x”值不小於0.090在裝置驅動溫度範圍內提供不充分的壓電性質，和“x”值小於0.030在裝置驅動溫度範圍內提供不充分的機械品質因子。
在說明書全文中，術語“居里溫度(Tc)”是指材料的鐵電性消失的溫度。通常，壓電材料的壓電性質也在Tc或更高的溫度下消失。Tc可藉由直接測量在改變溫度的同時鐵電性消失的溫度來測定，或者可從藉由在改變溫度的同時採用小的AC電場測量相對介電常數確定的顯示最大相對介電常數的溫度來測定。
根據本發明的壓電材料的組成可藉由任意方法來測量。該方法的例子包括X射線螢光分析、ICP發射光譜分析和原子吸收光譜法。任意這些方法均可計算壓電材料中包含的各元素的重量比和組成比。
(壓電材料的第一副成分)
第一副成分由Mn組成。基於100重量份鈣鈦礦型金屬氧化物，以金屬計，Mn的含量為0.040重量份或更多至0.500重量份或更少。
這裡，副成分的“以金屬計”的含量係由副成分的重量與假定為100的金屬氧化物的總重量之比表示，所述金屬氧化物的總重量藉由採用例如X射線螢光分析(XRF)、ICP發射光譜分析或原子吸收光譜法測量壓電材料，並將構成式1所示金屬氧化物的各元素由測量的各金屬的含量換算為元素的氧化物而求得。
包含上述範圍內的Mn的本發明壓電材料可在全部裝置驅動溫度範圍內具有改進的機械品質因子，而不損害壓電常數。這裡，機械品質因子表示當以振動器形式 評價壓電材料時由振動導致的彈性損失。以阻抗測量中共振曲線的銳度觀察機械品質因子的值。即，機械品質因子表示振動器共振的銳度。機械品質因子越高意味著振動導致的能量損失越小。高絕緣性和高機械品質因子保證了當藉由施加電壓驅動包含壓電材料的壓電元件時，壓電元件的長期可靠性。
如果Mn的含量小於0.040重量份，則在裝置驅動溫度範圍內的溫度下，機械品質因子降至低於400。低機械品質因子提高了用於驅動作為共振裝置的包含壓電材料和一對電極的壓電元件的電力消耗。機械品質因子優選為400或更高，更優選500或更高，最優選600或更高。在該範圍內，在裝置的實際驅動中未發生明顯的電力消耗的增加。相反，大於0.500重量份的Mn含量降低壓電材料的絕緣性。例如，壓電材料在1kHz頻率下的介電損耗可為大於0.006或電阻率可小於1GΩ．cm。介電損耗可採用阻抗分析儀測量。0.006或更小的介電損耗即使在採用壓電材料作為元件並向該元件施加高電壓的情況下，也能穩定運行。具有至少1GΩ．cm電阻率的壓電材料可被極化並可作為壓電元件被驅動。電阻率更優選為50GΩ．cm或更大。
可僅在B位點存在Mn。Mn的價數可以是4+。通常，Mn的價數可以為4+、2+或3+。當晶體包含傳導電子(如晶體具有氧缺陷的情況，或A位元點被供體元素佔據的情況)時，Mn的價數從4+降低至3+或2+捕獲 傳導電子，以增強絕緣電阻。另外，基於離子半徑的觀點，具有4+價數的Mn可容易地代替作為B位點主成分的Ti。
相反，當Mn的價數低於4+，例如為2+時，Mn充當受體。如果Mn在鈣鈦礦結構晶體中作為受體存在，則在晶體中產生空穴，或在晶體中形成氧空位。
如果大部分Mn原子具有2+或3+的價數，那麼空穴不能僅藉由引入氧空位而完全補償，導致絕緣電阻下降。從而，大部分Mn原子應具有4+價。然而，極少量的具有低於4+的價數的Mn原子可在鈣鈦礦結構的B位元點作為受體存在，並可形成氧空位。具有2+或3+價的Mn和氧空位形成缺陷偶極(defect dipole)，可增強壓電材料的機械品質因子。
(壓電材料的第二副成分)
第二副成分由Bi或Bi和Li組成。基於100重量份金屬氧化物，以金屬計，Bi的含量為0.042重量份或更多至0.850重量份或更少，Li的含量為0.028重量份或更少(包括0重量份)。
包含上述範圍內的Bi或Bi和Li的本發明的壓電材料可具有極大地改進的機械品質因子，而不損害特別是在低溫下的壓電常數。認為大部分三價Bi原子位於A位元點，部分Bi原子位於B位元點或晶粒邊界處。即使晶體具有斜方晶的晶體結構，位於A位元點的Bi也可 提供足夠的機械品質因子。當晶體具有正方晶的晶體結構時，位於B位元點的Bi具有不同於Ti或Zr的價數(主要為四價)的價數。因此，缺陷偶極被引入以使得產生內部電場。從而，在斜方晶的和正方晶的晶體結構的二者中，均可得到足夠的機械品質因子。即，本發明的壓電材料包含適宜量的Bi，從而可在裝置驅動溫度範圍內，具有足夠的機械品質因子。小於0.042重量份的Bi含量在低溫(如-30)℃下提供小於400的機械品質因子，從而是不期望的。
相反，高於0.850重量份的Bi含量提供不足的壓電性質，從而是不期望的。基於在裝置驅動溫度範圍(-30℃至50)℃內實現更高的機械品質因子和壓電常數的觀點，Bi含量更優選為0.100重量份或更多至0.850重量份或更少，最優選0.100重量份或更多至0.480重量份或更少。高於0.028重量份的Li含量提供不足的壓電性質，從而是不期望的。當Li含量為0.028重量份或更少時，壓電性質不會劣化，並可在比不含Li的情況更低的溫度下進行燒結。
Bi不限於金屬Bi，Bi的形式可以是任意的形式，只要Bi組分包含在壓電材料中即可。例如，Bi可以是在A位點或B位點中固溶的，或可以包含在晶粒邊界中(以下，稱作晶界)。Bi組分可以例如金屬、離子、氧化物、金屬鹽或配合物的形式包含在壓電材料中。
Li不限於金屬Li，Li的形式可以是任意的形 式，只要Li組分包含在壓電材料中即可。例如，Li可以是在A位點或B位點中固溶的，或可以包含在晶界中。Li組分可以例如金屬、離子、氧化物、金屬鹽或配合物的形式包含在壓電材料中。
(壓電材料的第三副成分)
根據本發明的壓電材料可包含由Mg組成的第三副成分，基於100重量份式1所示鈣鈦礦型金屬氧化物，以金屬計，第三副成分的含量優選為0.10重量份或更少(不包括0重量份)。包含上述範圍內的Mg的壓電材料可改進機械品質因子。
如果Mg含量大於0.10重量份，則在裝置驅動溫度範圍內的某些溫度下，機械品質因子降至小於400。低的機械品質因子提高了用於驅動作為共振裝置的包含壓電材料和一對電極的壓電元件的電力消耗。機械品質因子更優選為500或更高，最優選600或更高。基於獲得更高的機械品質因子的觀點，Mg的含量優選為0.05重量份或更少。
Mg的形式不限於金屬Mg，只要Mg組分包含在壓電材料中即可。例如，Mg可以為在A位點或B位點中固溶的，或可包含在晶界中。Mg組分可以例如金屬、離子、氧化物、金屬鹽或配合物的形式包含在壓電材料中。
(壓電材料的第四副成分)
根據本發明的壓電材料可包含含有Si和B中至少一者的第四副成分，基於100重量份式1所示鈣鈦礦型金屬氧化物，以金屬計，第四副成分的含量優選為0.001重量份或更多至4.000重量份或更少，更優選0.003重量份或更多至2.000重量份或更少。
第四副成分包含Si和B中的至少一者。B和Si在壓電材料的晶界處偏析。從而，降低晶界中流動的洩漏電流以提高電阻率。以0.001重量份或更多的含量包含第四副成分的壓電材料具有高的電阻率以改進絕緣性。以不低於4.000重量份的含量包含第四副成分的壓電材料降低介電常數，導致壓電性質下降，從而是不期望的。基於100重量份鈣鈦礦型金屬氧化物，Si的含量更優選為0.003重量份或更多至1.000重量份或更少。B含量更優選為0.001重量份或更多至1.000重量份或更少。
在多層壓電元件中，設置在電極之間的壓電材料薄，從而需要對高電場具有耐久性。根據本發明的壓電材料具有特別優異的絕緣性，從而，可適當地施加至該多層壓電元件中。
根據本發明的壓電材料可以與包含在商購可得的Ti原料中之為不可避免組分的Nb相當的量包含Nb，以與包含在商購可得的Zr原料中之為不可避免組分的Hf相當的量包含Hf。
根據本發明的壓電材料可包含式1所示的鈣 鈦礦型金屬氧化物、第一副成分、第二副成分、第三副成分和第四副成分，以使得其總和為98.5mol%或更多。壓電材料可包含90mol%或更多，更優選95mol%或更多的量的式1所示鈣鈦礦型金屬氧化物作為主成分。
(晶粒的粒徑和圓當量直徑)
在根據本發明的壓電材料中，構成壓電材料的晶粒具有0.5μm或更大至10μm或更小的平均圓當量直徑。平均圓當量直徑是指大量晶粒的圓當量直徑的平均值。當晶粒的平均圓當量直徑在該範圍內時，本發明的壓電材料可具有令人滿意的壓電性質和機械強度。小於0.5μm的平均圓當量直徑可能會提供不足的壓電性質，而大於10μm的平均圓當量直徑可能會降低機械強度。平均圓當量直徑可在0.5μm或更大至4.5μm或更小的範圍內。
在本發明中，術語“圓當量直徑”表示通常在顯微鏡觀察中使用的“圓當量面積直徑”，並表示具有與晶粒的投影面積相同面積的理想圓的直徑。在本發明中，圓當量直徑可藉由任意方法測量。例如，圓當量直徑可藉由採用偏光顯微鏡或掃描電子顯微鏡拍攝的壓電材料表面的拍攝圖像的影像處理來決定。由於最佳放大率依賴於物件的粒徑而變化，因此可根據直徑適當地採用光學顯微鏡或電子顯微鏡。圓當量直徑可由研磨面或截面代替材料的表面來決定。
(相對密度)
本發明的壓電材料可具有93%或更高至100%或更低的相對密度。
相對密度是實際測量的密度與由壓電材料的晶格常數以及壓電材料構成元素的原子量計算的理論密度之比。晶格常數可藉由例如X射線衍射分析來測量。所述密度可藉由例如阿基米德法來測量。
小於93%的相對密度可能會提供不足的壓電性質和機械品質因子，或者可能會降低機械強度。
本發明的壓電材料可具有95%或更高至100%或更低，更優選97%或更高至100%或更低的相對密度。
(生產壓電材料的方法)
根據本發明的壓電材料可藉由任意方法來生產。現在將描述典型的方法。
(壓電材料的原料)
壓電材料可採用常規方法藉由由例如包含組成元素的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽或草酸鹽的固體粉末形成生坯，並在常壓下燒結生坯而生產。原料由金屬化合物如Ba化合物、Ca化合物、Ti化合物、Zr化合物、Mn化合物、Bi化合物、Li化合物、Mg化合物、B化合物以及Si化合物構成。
可使用的Ba化合物的例子包括氧化鋇、碳酸 鋇、草酸鋇、乙酸鋇、硝酸鋇、鈦酸鋇、鋯酸鋇、鋯鈦酸鋇和鈦鋯酸鋇。作為這些Ba化合物，可使用商購可得的高純度化合物(如99.99%或更高的純度)。
可使用的Ca化合物的例子包括氧化鈣、碳酸鈣、草酸鈣、乙酸鈣、鈦酸鈣、鋯酸鈣和鈦酸鈣。作為這些Ca化合物，可使用商購可得的高純度化合物(如純度為99.99%或更高)。
可使用的Ti化合物的例子包括氧化鈦、鈦酸鋇、鋯鈦酸鋇和鈦酸鈣。當這些Ti化合物包含鹼土金屬如鋇和鈣時，可使用商購可得的高純度化合物(如99.99%或更高的純度)。
可使用的Zr化合物的例子包括氧化鋯、鋯酸鋇、鋯鈦酸鋇和鋯酸鈣。當這些Zr化合物包含鹼土金屬如鋇和鈣時，可使用商購可得的高純度化合物(如99.99%或更高的純度)。
可使用的Mn化合物的例子包括碳酸錳、氧化錳、二氧化錳、乙酸錳和四氧化三錳。
可使用的Bi化合物的例子包括氧化鉍和鉍酸鋰。
可使用的Li化合物的例子包括碳酸鋰和鉍酸鋰。
可使用的Mg化合物的例子包括碳酸鎂、氧化鎂、氫氧化鎂、過氧化鎂和氯化鎂。
可使用的Si化合物的例子包括二氧化矽。
可使用的B化合物的例子包括氧化硼。
在根據本發明的壓電材料中，可採用任意原料來調節顯示在A位元點處Ba和Ca的莫耳量與在B位點處Ti和Zr的莫耳量之比的“a”。可藉由採用Ba化合物、Ca化合物、Ti化合物和Zr化合物中任一者調節“a”來獲得相同的效果。
(造粒粉和生坯)
生坯是藉由使固體粉末成型而製備的固體。成型方法的例子包括單軸加壓、冷靜壓加壓、熱靜壓加壓、澆鑄和擠出。生坯可由造粒粉生產。由造粒粉形成的生坯的燒結具有燒結體晶粒的尺寸分佈易於均勻化的優點。基於增強燒結體的絕緣性的觀點，生坯可包含含有Si和B中至少一者的第四副成分。
壓電材料的原料粉可藉由任意方法造粒。基於提供具有更均勻粒徑的造粒粉的觀點，可採用噴霧乾燥。
可在造粒中使用的黏結劑的例子包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和丙烯酸類樹脂。從提高生坯密度的觀點，基於100重量份壓電材料的原料粉，可用於造粒的黏結劑的量優選為1至10重量份，更優選2至5重量份。
(燒結)
生坯可藉由任意方法燒結。
燒結的例子包括在電爐中燒結、在煤氣爐中燒結、通電加熱法、微波燒結法、毫米波燒結法和熱等靜壓(HIP)。電爐和煤氣爐可以是連續爐或間歇爐。
燒結可在任意溫度下進行，和可採用使各化合物反應並足以進行晶體生長的溫度。基於將粒徑控制在0.5至10μm範圍內的觀點，燒結溫度優選為1100℃或更高至1400℃或更低，更優選1100℃或更高至1350℃或更低。在該溫度範圍內燒結的壓電材料表現出令人滿意的壓電性能。為了穩定再現藉由燒結製備的壓電材料的性質，燒結在上述範圍內的恆定溫度下進行2至48小時。儘管可採用例如兩階段燒結的燒結，但考慮到生產率，可採用不涉及快速溫度變化的方法。
將藉由燒結製備的壓電材料研磨，然後可在1000℃或更高的溫度下熱處理。儘管機械研磨在壓電材料內部產生殘餘應力，但在1000℃或更高的熱處理緩和了殘餘應力，從而進一步增強壓電材料的壓電性質。熱處理還具有消除在晶界處析出的原料粉如碳酸鋇的作用。熱處理可進行任意時間，例如1小時或更長。
(壓電元件)
圖1是說明本發明壓電元件的構造的實施方案的示意圖。根據本發明的壓電元件至少包括第一電極1、壓電材料部2和第二電極3。構成壓電材料部2的壓 電材料是本發明的壓電材料。
根據本發明的壓電材料可藉由製成至少具有第一電極和第二電極的壓電元件來評價其壓電性質。第一和第二電極各自為厚度約5nm至10μm的導電層。各電極可由通常用於壓電元件的任意材料製成。材料的例子包括金屬如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag和Cu及其化合物。
第一和第二電極可各自由這些材料中任一者製成，或可以各自為由兩種或更多種這些材料製成的多層。第一和第二電極可由不同材料製成。
第一和第二電極可由任意方法生產，並可藉由例如焙燒金屬糊、濺射或氣相沉積來形成。可將第一和第二電極各自圖案化成期望的形狀。
(極化處理)
在壓電元件中，可沿相同方向對準(align)各極化軸。沿相同方向對準的極化軸提高壓電元件的壓電常數。
壓電元件可採用任意方法極化。極化處理可在大氣中或在聚矽氧油內進行。極化溫度可以是60℃至150℃。極化的最佳條件依賴於構成元件的壓電材料的組成而輕微變化。極化處理施加的電場可以是800V/mm至2.0kV/mm。
(壓電常數和機械品質因子的測量)
壓電元件的壓電常數和機械品質因子可藉由由採用商購可得的阻抗分析儀測量的共振頻率和反共振頻率，基於電子資訊技術產業協會標準(Electronic Materials Manufacturers Association Standard)(JEITA EM-4501)計算而決定。該方法以下稱作共振-反共振法。
(多層壓電元件)
現在將描述本發明的多層壓電元件。
根據本發明的多層壓電元件由交替層壓的壓電材料層和各自包含內部電極的電極層組成。壓電材料層由本發明的壓電材料製成。
圖2A和2B是說明本發明多層壓電元件的構造的實施方案的截面示意圖。根據本發明的多層壓電元件由交替層壓的壓電材料層54和包含內部電極55的電極層構成。壓電材料層54由本發明的壓電材料製成。除內部電極55外，電極還可包括外部電極，如第一電極51和第二電極53。
圖2A顯示了本發明的多層壓電元件的構造，其中由交替堆疊的兩層壓電材料層54和一層內部電極55組成的層壓結構設置在第一電極51和第二電極53之間。壓電材料層和內部電極的數量沒有限制，可如圖2B所示而增加。圖2B所示的多層壓電元件包括如下的層壓結構，該層壓結構由設置在第一電極501和第二電極503之 間的交替層壓的9層壓電材料層504和8層內部電極505(505a或505b)組成。多層壓電元件包括用於使交替設置的內部電極短路的外部電極506a和外部電極506b。
內部電極55、505和外部電極506a、506b的尺寸和形狀不必須與壓電材料層54、504相同，並可分割成兩個或更多個片。
內部電極55、505和外部電極506a、506b、第一電極51、501、和第二電極53、503各自為具有約5nm至10μm厚度的導電層，並可由通常用於壓電元件的任意材料製成。材料的例子包括金屬如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag和Cu；及其化合物。內部電極55、505和外部電極506a、506b可各自由這些材料中的任意一種或由這些材料的兩種或更多種的混合物或合金製成，或者可以各自是這些材料的兩種或更多種製成的多層。這些電極可由彼此不同的材料製成。
內部電極55和505各自包含Ag和Pd，以使得Ag的含量M1與Pd的含量M2的重量比M1/M2優選為0.25M1/M24.0，更優選0.3M1/M23.0。小於0.25的重量比M1/M2不利地提高內部電極的燒結溫度，而高於4.0的重量比M1/M2不期望地形成島狀內部電極，使得表面不均勻。
基於廉價的電極材料的觀點，內部電極55、505可包含Ni和Cu的至少一者。在包含Ni和Cu的至少一者的內部電極55、505的情況下，可將本發明的多層壓 電元件在還原性氣氛中燒製。
如圖2B所示，可將包括內部電極505的多個電極相互短路以調節驅動電壓的相位。例如，可採用外部電極506a使內部電極505a和第一電極501短路。可採用外部電極506b使內部電極505b和第二電極503短路。可交替設置內部電極505a和內部電極505b。對電極之間短路的形式沒有特別限制。可將用於短路的電極或配線設置在多層壓電元件的側面上。可選擇地，可採用在為了貫通壓電材料層504而形成的通孔的內側設置的導電材料而使電極短路。
(液體排出頭)
現在描述本發明的液體排出頭。
根據本發明的液體排出頭至少包括設置有包含壓電元件或多層壓電元件的振動部的液室和與液室連通的排出口。
圖3A和3B是說明本發明液體排出頭的構造的實施方案的示意圖。如圖3A和3B所示，本發明的液體排出頭包括本發明的壓電元件101。壓電元件101至少包括第一電極1011、壓電材料1012和第二電極1013。如圖3B所示使壓電材料1012任選地圖案化。
圖3B是液體排出頭的示意圖。液體排出頭包括排出口105、獨立液室102、將獨立液室102與對應的排出口105連接的連通孔106、液室隔壁104、共通液室 107、隔膜103和壓電元件101。圖3B所示的壓電元件101各自具有矩形形狀，但也可具有例如橢圓型、圓形或平行四邊形等任意形狀。通常，壓電材料1012具有沿著獨立液室102形狀的形狀。
現在將參考圖3A詳細描述本發明液體排出頭中壓電元件101的附近。圖3A是沿圖3B所示壓電元件的寬度方向的截面視圖。壓電元件101的截面是矩形，但也可是梯形或反梯形。
在圖中，使用第一電極1011作為下部電極，和使用第二電極1013作為上部電極。第一電極1011和第二電極1013的佈置不限於此。例如，可使用第一電極1011作為下部電極或上部電極。同樣，可使用第二電極1013作為上部電極或下部電極。另外，在隔膜103和下部電極之間可設置緩衝層108。這些名稱上的差異是由於生產所述裝置的方法差異導致的，並且在任意這些情況下，均可獲得本發明的效果。
在液體排出頭中，隔膜103藉由壓電材料1012的伸縮而上下振動，並向獨立液室102中的液體施加壓力。結果，液體從排出口105排出。本發明的液體排出頭可用在印表機中，或可應用於電子裝置的生產。
隔膜103可具有1.0μm或更大至15μm或更小，優選1.5μm或更大至8μm或更小的厚度。隔膜可由任意材料製成。例如，隔膜可由Si製成，和隔膜的Si可摻雜有硼或磷。另外，隔膜上的緩衝層或電極層可以是隔 膜的一部分。緩衝層108可具有5nm或更大至300nm或更小，優選10nm或更大至200nm或更小的厚度。排出口105具有5μm或更大至40μm或更小的尺寸作為圓當量直徑。排出口105的形狀可以是圓形或星型、正方形或三角形。
(液體排出裝置)
現在將描述本發明的液體排出裝置。本發明的液體排出裝置包括被轉印物載置部(object-holding portion)和液體排出頭。
圖4和5所示的噴墨記錄設備是本發明液體排出裝置的一個例子。圖5顯示了除去外殼882-885和887狀態下的圖4所示液體排出裝置(噴墨記錄設備)881。噴墨記錄設備881包括用於將作為被轉印物的記錄紙自動供給至裝置主體896的自動供給部897。噴墨記錄設備881進一步包括：作為被轉印物載置部的輸送部899，其用於將從自動供給部897供給的記錄紙輸送至預定的記錄位置，然後將記錄紙從記錄位置輸送至排出口(ejection port)898；記錄部891，其用於在輸送至記錄位置的記錄紙上進行記錄；和恢復部890，其用於對記錄部891進行恢復處理。記錄部891設置有容納本發明的液體排出頭並以往復運動在滑軌上移動的滑架892。
在此噴墨記錄設備中，滑架892根據電腦發出的電信號在滑軌上滑動，並藉由向夾持壓電材料的電極 施加驅動電壓而使壓電材料位移。壓電材料的位移經圖3B所示的隔膜103向個別的液室102施加壓力，從而從排出口105排出墨以實施列印。
在本發明的液體排出裝置中，可在高速下均勻排出液體並降低裝置尺寸。
上述例子是印表機，但本發明的液體排出裝置不僅可用作包括噴墨記錄設備的列印設備如傳真機、多功能機或影印機中，還可用作工業應用的液體排出裝置和物件的繪圖設備。
另外，使用者可根據用途選擇期望的被轉印物。也可以採用使得液體排出頭相對於放置在作為載置部的臺上的被轉印物移動的構造。
(超音波馬達)
現在將描述本發明的超音波馬達。根據本發明的超音波馬達至少包括包含壓電元件或多層壓電元件的振動體，以及與振動體接觸的移動體。
圖6A和6B是本發明超音波馬達的構造的實施方案的示意圖。圖6A顯示了本發明的壓電元件為單板的超音波馬達。該超音波馬達包括振動器201，借助於由彈簧(未顯示)施加的壓力與振動器201的滑動表面接觸的轉子202，和與轉子202一體設置的輸出軸203。振動器201由金屬彈性體環2011、本發明的壓電元件2012和用於將壓電元件2012黏接至彈性體環2011的有機黏合劑 (如環氧或氰基丙烯酸酯黏合劑)2013組成。本發明的壓電元件2012由第一電極、第二電極(二者均未顯示)和設置在第一電極和第二電極之間的壓電材料構成。
當向本發明的壓電元件施加相位差為π/2的奇數倍的交流電壓時，在振動器201中產生彎曲行波(bending travelling wave)，並且在振動器201的滑動面上的各點以橢圓運動方式移動。壓向振動器201的滑動面的轉子202受到來自振動器201的摩擦力，以沿與彎曲行波相反的方向轉動。被驅動的物體(未顯示)與輸出軸203連接，並藉由轉子202的轉動力驅動。被施加電壓的壓電材料藉由橫向壓電作用而伸縮。當彈性材料如金屬與壓電元件接觸時，彈性材超音料藉由壓電材料的伸縮而彎曲。這裡描述的超音波馬達利用了該原理。
圖6B顯示了包含具有層壓結構的壓電元件的超音波馬達的例子。振動器204由板狀金屬彈性體2041和設置在彈性體之間的多層壓電元件2042組成。多層壓電元件2042由多個層壓的(多層)壓電材料(未顯示)構成，並包括在層壓的壓電材料外面上的第一和第二電極以及在層壓的壓電材料之間的內部電極。金屬彈性體2041用螺栓相互連接以固定在彈性體之間的壓電元件2042，形成振動器204。
當將相位不同的交流電壓施加至多層壓電元件2042上時，振動器204產生兩個相互垂直的振動。此兩個振動組合以產生用於驅動振動器204的端部的圓形振 動。振動器204在上部設置有圓周溝槽以增大用於驅動的振動的位移。轉子205借助於加壓彈簧206與振動器204壓接以產生驅動用摩擦力。轉子205藉由軸承旋轉支承。
(光學設備)
現在將描述本發明的光學設備。本發明的光學設備在其驅動部中包含超音波馬達。
圖7A和7B是作為本發明光學設備的實施方案的單鏡頭反光照相機的可交換透鏡鏡筒的主截面視圖。圖8是作為本發明光學設備的實施方案的單鏡頭反光照相機的可交換透鏡鏡筒的分解透視圖。固定筒712、直進引導筒713和前透鏡組鏡筒714與照相機一起固定在可拆卸底座711上。這些筒是可交換透鏡鏡筒的固定構件。
直進引導筒713設置有用於聚焦透鏡702的沿光軸方向的前引導槽713a。採用軸螺釘718將沿直徑方向向外突出的凸輪滾子(cam roller)717a和717b固定至保持聚焦透鏡702的後透鏡組鏡筒716。凸輪滾子717a安裝在前引導槽713a中。
凸輪環715可轉動地安裝在直進引導筒713的內周中。直進引導筒713與凸輪環715之間的相對位移藉由將固定至凸輪環715的輥719安裝在直進引導筒713的圓周溝槽713b內以沿光軸方向來限定。凸輪環715設置有用於聚焦透鏡702的凸輪槽715a，和凸輪滾子717b也安裝在凸輪槽715a內。
旋轉傳遞環720設置在固定筒712的外周側，並藉由滾珠座圈727保持以使可相對於固定筒712在固定的位置處轉動。旋轉傳遞環720具有由旋轉傳遞環720徑向延伸的軸720f，且被驅動輥722藉由軸720f可轉動地保持。被驅動輥722的大直徑部722a與手動聚焦環724的底座側端面724b接觸。被驅動輥722的小直徑部722b與接合構件729接觸。將6個被驅動輥722等間隔設置在旋轉傳遞環720的外周上，每個被驅動輥如上所述設置。
將低摩擦片(墊圈構件)733設置在手動聚焦環724的內徑部處以夾持在固定筒712的底座側端面712a和手動聚焦環724的前側端面724a之間。低摩擦片733的外徑面為環狀，並安裝在手動聚焦環724的內徑部724c中，且手動聚焦環724的內徑部724c進一步安裝在固定筒712的外徑部712b中。低摩擦片733降低了用於使手動聚焦環724相對於固定筒712圍繞光軸作相對轉動的轉動環機構中的摩擦。
被驅動輥722的大直徑部722a和手動聚焦環的底座側端面724a使用藉由用於將超音波馬達725壓向鏡頭前方的波紋墊圈726的力所施加的壓力而相互接觸。類似地，將被驅動輥722的小直徑部722b和接合構件729藉由用於將超音波馬達725壓向鏡頭前方的波紋墊圈726的力而相互接觸。波紋墊圈726藉由與固定筒712卡口式連接的墊圈732在向底座方向的移動受到限制。藉由 波紋墊圈726產生的彈力(偏壓力)傳遞至超音波馬達725，並進一步傳遞至被驅動輥722，從而還藉由手動聚焦環724充當對固定筒712的底座側端面712a的加壓力。即，組裝手動聚焦環724以使之經低摩擦片733壓向固定筒712的底座側端面712a。
從而，當藉由控制器(未顯示)驅動超音波馬達725以使之相對於固定筒712轉動時，由於接合構件729與被驅動輥722的小直徑部722b摩擦接觸，被驅動輥722圍繞軸720f轉動。被驅動輥722圍繞軸720f的轉動導致了旋轉傳遞環720圍繞光軸轉動(自動聚焦操作)。
當將圍繞光軸的轉動力從手動操作輸入部(未顯示)施加至手動聚焦環724時，手動聚焦環724的底座側端面724b與被驅動輥722的大直徑部722a壓接。結果，被驅動輥722藉由摩擦力圍繞軸720f轉動。被驅動輥722的大直徑部722a圍繞軸720f的轉動使得旋轉傳遞環720圍繞光軸轉動。此時，轉子725c和定子725b的摩擦保持力阻止了超音波馬達725轉動(手動聚焦操作)。
旋轉傳遞環720設置有在彼此相對的位置的兩個聚焦鈕728。聚焦鈕728安裝在在形成於凸輪環715的端部處的缺口部715b中。從而，旋轉傳遞環720藉由自動聚焦操作或手動聚焦操作圍繞光軸的轉動經由聚焦鈕728傳遞至凸輪環715，以使得凸輪環圍繞光軸轉動。結果，藉由凸輪滾子717a和前引導槽713a限制轉動的後透鏡組鏡筒716藉由凸輪滾子717b沿凸輪環715的凸輪槽 715a移動。由此，驅動聚焦透鏡702進行聚焦操作。
這裡，已描述作為本發明光學設備的例子的單鏡頭反光照相機的可交換透鏡鏡筒。本發明可應用於任何在驅動部中具有超音波馬達的光學設備，例如袖珍相機、電子靜態照相機或具有照相機的可攜式終端，而不管照相機的種類。
(振動裝置和除塵裝置)
用於例如輸送或除去顆粒、粉末或液滴的振動裝置廣泛用於電子設備中。
現在將描述包括本發明的壓電元件的除塵裝置作為本發明振動裝置的例子。根據本發明的振動裝置至少包括具有設置有壓電元件或多層壓電元件的隔膜的振動體。
圖9A和9B是說明本發明除塵裝置的實施方案的示意圖。除塵裝置310由板狀壓電元件330和隔膜320構成。壓電元件330可以是本發明的多層壓電元件。隔膜320可由任意材料製成。當將除塵裝置310用於光學裝置中時，可使用透明材料或光反射性材料作為隔膜320。
圖10A至10C是說明圖9A和9B所示壓電元件330的構造的示意圖。圖10A和10C說明壓電元件330的正面和反面的結構，圖10B說明側面的結構。如圖9A和9B(圖10A至10C)所示，壓電元件330由壓電材料 331、第一電極332和第二電極333組成，和第一電極332與第二電極333分別設置在板狀壓電材料331的表面上，以彼此相對。如在圖9A和9B中所示的壓電元件中，壓電元件330可以是本發明的多層壓電元件。在此情況下，壓電材料331具有設有交替設置的壓電材料層和內部電極的結構，和內部電極與第一電極332或第二電極333交替短路，以向壓電材料的各層提供具有不同相位的驅動波形。圖10C所示壓電元件330的第一電極332的面為第一電極面336，和圖10A所示壓電元件330的第二電極333的面為第二電極面337。
這裡，本發明中的電極面是指在其上設置電極的壓電元件的面。例如，如圖10A至10C所示，第一電極332可圍繞第二電極面337。
如圖9A和9B所示，壓電元件330的第一電極面336固定至隔膜320的板面。藉由驅動壓電元件330以在壓電元件330和隔膜320之間產生應力以在隔膜上產生面外(out-of-plane)振動。本發明的除塵裝置310是用於藉由隔膜320的面外振動而除去附著至隔膜320表面的異物如灰塵的裝置。術語“面外振動”是指沿光軸方向，即隔膜的厚度方向，使隔膜位移的彈性振動。
圖11A和11B是說明本發明除塵裝置310的振動原理的示意圖。圖11A顯示了藉由向一對壓電元件330施加同相位交流電壓而在隔膜320中產生面外振動的狀態。構成該對壓電元件330的壓電材料的極化方向與壓 電元件330的厚度方向相同。除塵裝置310藉由第七振動模式驅動。圖11B顯示了藉由向一對壓電元件330施加具有180°相反相位的反相交流電壓，在隔膜320中產生面外振動的狀態。除塵裝置310藉由六次振動模式驅動。本發明的除塵裝置310可藉由適宜地採用至少兩種振動模式，有效除去附著至隔膜表面的灰塵。
(攝像裝置)
現在描述本發明的攝像裝置。本發明的攝像裝置至少包括除塵裝置和攝像元件單元，並在攝像元件單元的光接收面側上具有除塵裝置的隔膜。圖12和13是說明作為本發明攝像裝置的實施方案的數位單鏡頭反光照相機的圖。
圖12是在除去攝像鏡頭單元的狀態下從被拍攝物體側觀察的照相機本體601的正面透視圖。圖13是示意性地說明用於描述本發明除塵裝置和攝像單元400的周圍結構的照相機內部的結構的分解透視圖。
將引導其中的攝像光束通過攝像透鏡的鏡盒605設置在照相機本體601內部。主鏡(快速返回鏡)606設置在鏡盒605內部。主鏡606可採取以下狀態：其中以相對於攝像光軸為45°的角度保持主鏡606以將攝像光束引導至五面鏡(penta roof mirror)(未顯示)方向的狀態，和其中主鏡606保持在撤離攝像光束的位置以將攝像光束引導至攝像元件(未顯示)方向的狀態。
在充當照相機本體框架的本體底座300的被拍攝物體側，鏡盒605和快門單元200從被拍攝物體側依次設置。此外，攝像單元400設置在本體底座300的攝像者側。攝像單元400設置至充當安裝攝像透鏡單元的基準的底座部602的安裝面(clamp face)，以使得攝像元件的攝像面與安裝面以預定間距平行。
攝像單元400由除塵裝置的振動構件和攝像元件單元構成。除塵裝置的振動構件和攝像元件單元的光接收面設置在同一軸上。
這裡，已經描述了數位單鏡頭反光照相機作為本發明攝像裝置的例子。攝像裝置可以是例如攝像鏡頭可交換式照相機，如不具有鏡盒605的無反光鏡數位單鏡頭照相機。本發明還可應用於需要除去附著於如攝像單元可交換式攝像機、影印機、傳真機和掃描器等各種攝像裝置或具有攝像裝置的電子電氣設備的特別是光學部件表面上的灰塵的任意設備。
(電子設備)
現在描述本發明的電子設備。本發明的電子設備包括具有壓電元件或多層壓電元件的壓電聲學元件。壓電聲學元件的例子包括揚聲器、蜂鳴器、麥克風和表面聲波(SAW)元件。
圖14是從前方看的作為本發明電子設備的實施方案的數位照相機本體931的透視總圖。在本體931的 前面，設置光學裝置901、麥克風914、頻閃燈發光部909和輔助光部916。麥克風914組裝在本體內部，從而用虛線表示。在麥克風914前面的本體上設置孔以從外部拾取聲音。
在本體931的上面，設置電源按鈕933、揚聲器912、變焦桿(zoom lever)932和用於進行聚焦操作的釋放按鈕908。揚聲器912組裝在本體931內部，從而用虛線表示。在揚聲器912前面的本體中設置孔以向外部傳輸聲音。
本發明的壓電聲學元件用於麥克風914、揚聲器912和表面聲波元件中的至少一者。
這裡，作為本發明的電子設備已經描述了數位照相機。本發明還可應用於具有各種壓電聲學元件的電子設備，如放音機、錄音機、可攜式電話和資訊終端。
如上所述，本發明的壓電元件或多層壓電元件可適宜地應用於液體排出頭、液體排出裝置、超音波馬達、光學設備、振動裝置、除塵裝置、攝像裝置和電子設備。它們特別適用於低溫下操作。
本發明的壓電元件或多層壓電元件的應用可提供具有與採用含鉛壓電元件情況相同或更高的噴嘴密度和排出速率的液體排出頭。
本發明的液體排出頭的應用可提供具有與採用含鉛壓電元件情況的相同或更高的排出速率和排出精度的液體排出裝置。
本發明壓電元件或多層壓電元件的應用可提供具有與採用含鉛壓電元件的情況相同或更高的驅動力和耐久性的超音波馬達。
本發明的超音波馬達的應用可提供具有與採用含鉛壓電元件的情況相同或更高的耐久性和操作精度的光學設備。
本發明壓電元件或多層壓電元件的應用可提供具有與採用含鉛壓電元件的情況相同或更高的振動能力和耐久性的振動裝置。
本發明振動裝置的應用可提供具有與採用含鉛壓電元件的情況相同或更高的除塵效率和耐久性的除塵裝置。
本發明除塵裝置的應用可提供具有與採用含鉛壓電元件的情況相同或更高的除塵功能的攝像裝置。
本發明的包含壓電元件或多層壓電元件的壓電聲學元件的應用可提供具有與採用含鉛壓電元件的情況相同或更高的發聲性能的電子設備。
本發明的壓電材料不僅可用於液體排出頭和馬達，還可用於例如超音波振動器、壓電致動器、壓電感測器和鐵電體記憶體等裝置。
實施例
現在將藉由實施例更加具體地描述本發明，但本發明不限於以下實施例。
如下生產本發明的壓電材料。
(壓電材料) (實施例1的壓電材料)
如下稱重對應於式1所示組成的原料：(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3，其中x=0.080，y=0.070，和a=1.0022，即(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3。
藉由固相法生產平均粒徑100nm和純度99.99%或更高的鈦酸鋇原料粉末，平均粒徑300nm和純度99.99%或更高的鈦酸鈣原料粉末，和平均粒徑300nm和純度99.99%或更高的鋯酸鈣原料粉末，並以提供組成為(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3的Ba、Ca、Ti和Zr的比例稱重。為了調節顯示A位元點的Ba和Ca的莫耳量與B位點的Ti和Zr的莫耳量之比的“a”，使用碳酸鋇和碳酸鈣。
稱重二氧化錳，以使得基於100重量份組成(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3，以金屬計，第一副成分的Mn含量為0.150重量份。稱重氧化鉍，以使得基於100重量作為主成分的金屬氧化物，以金屬計，第二副成分的Bi含量為0.260重量份。稱重作為第四副成分的二氧化矽和氧化硼，以使得基於100重量份作為主成分的金屬氧化物，以金屬計，Si和B的含量分別為0.033重量份和0.017重量份。
將這些稱重的粉末藉由球磨機乾混混合24小 時。向得到的混合粉末中，採用噴霧乾燥器噴霧3重量份的PVA黏結劑，以附著至混合粉末表面上用於造粒。
隨後，採用得到的造粒粉填充模具，並藉由採用加壓成型機向模具施加200MPa的成型壓力將造粒粉形成圓盤狀生坯。採用冷等靜壓加壓成型機進一步加壓生坯。同樣在此情況下，得到類似的結果。
將得到的生坯放入電爐中，在1200℃的最高溫度Tmax下保持4小時，並在環境氣氛下燒結總計24小時以得到本實施例的壓電陶瓷。
評價構成壓電陶瓷的晶粒的平均圓當量直徑和相對密度，分別為1.05μm和98.1%。主要採用偏光顯微鏡觀察晶粒，但採用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察具有小粒徑的晶粒。藉由採用偏光顯微鏡或掃描電子顯微鏡拍攝的圖像的影像處理，計算平均圓當量直徑。藉由阿基米德法評價相對密度。
隨後，將陶瓷研磨至0.5mm厚度，並藉由X射線衍射分析晶體結構。僅觀察到對應於鈣鈦礦結構的峰。
藉由ICP發射光譜分析評價得到的陶瓷的組成。結果證明，壓電陶瓷的主成分為由化學式(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3表示的金屬氧化物，和在100重量份的作為主成分的金屬氧化物中，以金屬計，各自包含0.150重量份Mn、0.260重量份Bi、0.0001重量份Mg、0.033重量份Si和0.017重量份B。
再次進行晶粒觀察，並證明在研磨前後不存在明顯的平均圓當量直徑的差異。
(實施例2至24的壓電材料)
除了實施例1使用的原料且還任選地使用碳酸鋰粉末以外，如實施例1製備實施例2至24的壓電材料。首先，稱重各原料粉末，以使得Ba、Ca、Ti和Zr的比例如表1所示。為了調節顯示A位元點處Ba和Ca莫耳量與B位點處Ti和Zr莫耳量的比例的“a”，使用碳酸鋇和碳酸鈣。隨後，稱重二氧化錳、氧化鉍、碳酸鋰、二氧化矽和氧化硼，以使得基於100重量份的根據化學式(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3的鈦酸鋇、鈦酸鈣、鋯酸鈣、碳酸鋇和碳酸鈣的稱量量(總量)之和，以金屬計，第一副成分的Mn含量、第二副成分的Bi和Li含量和第四副成分的Si和B含量的比例如表1所示。
將這些稱重的粉末藉由用球磨機乾混混合24小時。向得到的混合粉末中，採用噴霧乾燥器噴霧3重量份PVA黏結劑，以附著至混合粉末表面用於造粒。在實施例17至20中，以金屬計，分別以0.0049、0.0099、0.0499和0.0999重量份的量混合氧化鎂。
隨後，採用得到的造粒粉填充模具，並藉由採用加壓成型機向模具施加200MPa的成型壓力將造粒粉形成圓盤狀生坯。
將得到的生坯放入電爐中，並在表1所示的 最高溫度Tmax下保持4小時，在環境氣氛下燒結總計24小時以得到該本發明的壓電陶瓷。
如實施例1評價平均圓當量直徑和相對密度。結果示於表2。
如實施例1分析各壓電材料的組成。結果證明，在所有壓電材料中，燒結後的Ba、Ca、Ti、Zr、Mn、Bi、Li、Si和B的組成與稱重的組成相同。這證明在實施例2至16中，基於100重量份以化學式(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3換算，Mg含量各自為0.0001重量份，而在實施例17至20中，Mg含量為0.0050、0.0100、0.0500和0.1000重量份。
(比較例1至13的金屬氧化物材料)
根據表1所示的主成分、第一副成分、第二副成分、第四副成分、A位點與B位點的莫耳比“a”和燒結期間的最高溫度Tmax的條件，如實施例1製備比較用金屬氧化物材料。在比較例12中，混合氧化鎂，以使得以金屬計，Mg重量為0.4999重量份。
如實施例1評價平均圓當量直徑和相對密度。結果示於表2。
如實施例1分析各金屬氧化物材料的組成。結果證明，在所有金屬氧化物材料中，燒結後的Ba、Ca、Ti、Zr、Mn、Bi、Li、Si和B的組成與稱重的組成相同。在比較例1至13中，基於100重量份以化學式：(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3換算，Mg含量各自為0.0001重量份。
(壓電元件的製造)
製造本發明的壓電元件。
(實施例1至24的壓電元件)
採用實施例1至24的壓電材料製造壓電元件。
藉由DC濺射在各圓盤形陶瓷的表面上形成厚度為400nm的金電極。此外，在各電極與陶瓷之間形成厚度為30nm的鈦黏合層。將得到的設置有電極的陶瓷切成10×2.5×0.5mm的條狀壓電元件。
藉由在60℃至150℃的表面溫度的熱板上施加14kV/mm的電場30分鐘，使得到的壓電元件極化。
(比較例1至13的壓電元件)
採用比較例1至13製備的比較用金屬氧化物材料製造比較元件，並如實施例1至24進行極化處理。
(壓電元件的特性評價)
評價採用實施例1至24的壓電材料製造的壓電元件和採用比較例1至13的金屬氧化物材料製造的比較元件，在驅動極化的壓電元件的溫度範圍內(-30℃至50)℃的壓電常數d31和機械品質因子Qm。獨立地，藉由採用商購可得的阻抗分析儀施加1kHz頻率和10V/cm電場強度的AC電場，測量各溫度下的介電損耗。結果示於表3。表中符號“×”表示比較元件電阻率過低，不能充分極化，該評價項目未得到明顯結果。
採用恆溫槽以5℃增量將環境溫度從30℃提高至50℃，然後以5℃減量從50℃降至-30℃，並進一步地以5℃增量從-30℃提高至30℃。藉由保持各溫度10分鐘或更長使得恆溫槽的溫度保持恆定後，進行特性評價。藉由共振-反共振法測定壓電常數d31和機械品質因子Qm。在-30℃至50℃的溫度範圍內，機械品質因子Qm的最小值和壓電常數d31的絕對值|d31|的最小值示於表3。小的壓電常數需要大的電場以用於驅動裝置，從而對於裝置 操作是不合適的。壓電常數|d31|優選為50[pm/V]或更大，更優選60[pm/V]或更大。
測量電阻率以評價絕緣性。採用未極化的壓電元件在室溫(25)℃下測量電阻率。藉由在各壓電元件的兩個電極之間施加10V的DC電壓後20秒的洩漏電流值來評價電阻率。結果示於表3。1×109Ω．cm或更大、更優選50×109Ω．cm或更大的電阻率意味著對於壓電材料或壓電元件的實際使用足夠的絕緣性。表中電阻率欄的[GΩ．cm]表示[109Ω．cm]。
(壓電元件的高溫耐久性的評價)
將實施例2、3、7和8的壓電元件以及比較例4和13的比較元件放置於在85℃下的用於高溫耐久性試驗的恆溫槽中24小時。評價高溫耐久性試驗前後在-30℃至50℃溫度範圍內的壓電常數d31，並確定絕對值|d31|的最小值。高溫耐久性試驗前後最小值|d31|的變化率示於表4。
(壓電元件的居里溫度的評價)
評價實施例2、3、7和8的壓電元件和比較例4和13的比較元件的居里溫度Tc。Tc係由顯示採用小的AC電場在變化溫度下測量的最大相對介電常數的溫度來確定。採用恆溫槽將環境溫度以5℃增量從20℃提高至80℃，並進一步以2℃增量提高至140℃。藉由保持各溫度10分鐘或更長以保持恆溫槽的溫度恆定後，進行評價。結果示於表4。作為例子，實施例7的壓電元件的相對介電常數隨環境溫度的變化示於圖15。
現在將描述表3和4所示的結果。
在對應於Ca含量的x值小於0.030的比較例1中，與實施例1至24的結果相比，Qm值隨溫度下降而下降，在裝置驅動溫度範圍內Qm的最小值小，即小於400。
在x值大於0.090的比較例2和12中，在裝置驅動溫度範圍內|d31|的最小值各自小於40[pm/V]，小於實施例1至24中的結果。
在y值小於0.030的比較例3中，在裝置驅動溫度範圍內|d31|的最小值小於30[pm/V]，小於實施例1至24的結果。
在對應於Zr含量的y值大於0.080的比較例4和13中，與實施例2、3、7和8的結果相比，高溫耐久性試驗前後的|d31|的變化率明顯高於-10%，高溫耐久性不足。這被認為是由y值大於0.080引起的低居里溫度所導致。在y值小於0.080的實施例2、3、7和8中，高溫耐久性試驗前後所有的|d31|的變化率均小於-5%。從而，高溫耐久性優異。
在x值為0.030或更大且小於0.090，y值為0.030或更大且小於0.080的實施例1至24中，在裝置驅動溫度範圍內，Qm的最小值為400或更大和|d31|的最小值為50[pm/V]或更大。從而，機械品質因子和壓電常數在裝置驅動溫度範圍內令人滿意。
在“a”值小於0.9860的比較例5中，平均圓當 量直徑為40.02μm，大於實施例1至24的結果，且晶粒異常生長。藉由採用拉伸．壓縮測試儀(Orientec Co.,Ltd.製，商品名：Tensilon RTC-1250A)的三點彎曲試驗，評價元件的機械強度。結果是比較例5的元件的機械強度為15MPa，明顯低於實施例1至24的壓電元件的40MPa或更大。
在“a”值大於1.0200的比較例6中，與實施例1至24相比，晶粒生長被極度抑制，相對密度低。結果，比較例6的元件具有低電阻率，不能充分極化。
在Mn含量不足0.040重量份的比較例7中，Qm的最小值低於300，低於實施例1至24中的結果。結果，用於驅動作為共振裝置的元件的電力消耗高。
在Mn含量高於0.500重量份的比較例8中，介電損耗大於0.006，大於實施例1至24中的結果。
在Bi含量小於0.042重量份的比較例9中，裝置驅動溫度範圍內的Qm的最小值明顯低於400，低於實施例1至24中的結果。結果，在-30℃下用於驅動作為共振裝置的元件的電力消耗高。
在Bi含量大於0.850重量份的比較例10中，|d31|的最小值小於50[pm/V]，低於實施例1至24的結果。
在Li含量大於0.028重量份的比較例11中，|d31|的最小值小於50[pm/V]，低於實施例1至24的結果。
(多層壓電元件的製造和評價)
製造本發明的多層壓電元件。
(實施例25)
如下稱重對應於式1所示組成的原料：(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3，其中x=0.080，y=0.070，和a=1.0022，即(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3。
以提供組成為(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3的Ba、Ca、Ti和Zr的比例稱重純度99.99%或更高的鈦酸鋇原料粉末，純度99.99%或更高的鈦酸鈣原料粉末，和99.99%或更高的鋯酸鈣原料粉末作為主組分原料。為了調節顯示A位元點的Ba和Ca的莫耳量與B位點的Ti和Zr的莫耳量之比的“a”，使用碳酸鋇和碳酸鈣。
稱重二氧化錳，以使得基於100重量份組成(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3，以金屬計，第一副成分的Mn含量為0.150重量份。
稱重氧化鉍，以使得基於100重量份組成(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3，以金屬計，第二副成分的Bi含量為0.260重量份。
稱重作為第四副成分的二氧化矽和氧化硼，以使得基於100重量份組成(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3，以金屬計，Si和B的含量分別為0.033重量份和0.017重量份。
將這些稱重的粉末與PVB混合。藉由刮刀法將得到的混合物形成厚度50μm的生片。
將內部電極用導電糊印刷在生片上。作為導電糊，使用Ag70%-Pd30%(Ag/Pd=2.33)的合金糊。層壓各自設有導電糊的9個生片以形成層狀產物。將層狀產物在1200℃下燒製4小時，得到燒結體。
藉由ICP發射光譜法評價得到燒結體的壓電材料部分的組成。結果證明，化學式：(Ba0.920Ca0.080)1.0022(Ti0.930Zr0.070)O3所示的金屬氧化物為主成分，並包含基於100重量份主成分為0.150重量份的Mn和0.260重量份的Bi。燒結後Ba、Ca、Ti、Zr、Mn、Bi、Si和B的組成與稱重組成相同。還證明基於100重量份化學式(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3，Mg的含量為0.0001重量份。
將燒結體切成10×2.5mm的尺寸。研磨側面，並藉由濺射Au形成用於使內部電極交替短路的一對外部電極(第一電極和第二電極)，以製造圖2B所示的多層壓電元件。
多層壓電元件由九層壓電材料層和八層內部電極層組成。觀察得到的多層壓電元件的內部電極，證實交替形成了作為電極材料的Ag-Pd和壓電材料。
評價壓電性質前，對多層壓電元件樣品進行極化處理。具體地，將樣品在熱板上加熱至100℃至150℃，在第一和第二電極之間施加14kV/cm的電場30分 鐘，並在施加電場的同時，降溫至室溫。
得到的多層壓電元件的壓電性質的評價證明，即使在層壓結構中也保持與實施例1的陶瓷同等的絕緣性和壓電性。
除了使用Ni或Cu作為內部電極和在低氧氣氛中進行燒結外，類似地製造的多層壓電元件具有同等的壓電性質。
(比較例14)
除了組成與比較例11相同，燒製溫度為1300℃，和內部電極由Ag95%-Pd5%(Ag/Pd=19)合金製成以外，如實施例25製備多層壓電元件。採用掃描電子顯微鏡觀察內部電極。結果證明，內部電極熔化並以島狀構造分散。從而，由於內部電極未導通，因此不能進行極化。因此，不能評價壓電性質。
(比較例15)
除了內部電極由Ag5%-Pd95%(Ag/Pd=0.05)合金製成以外，如比較例14製備多層壓電元件。採用掃描電子顯微鏡觀察內部電極。作為電極材料的Ag-Pd未充分燒結。從而，由於內部電極未導通，因此不能進行極化。因此，不能評價壓電性質。
(實施例26)
採用包含實施例1的壓電材料的壓電元件製造圖3A和3B所示的液體排出頭。證實根據輸入電信號排出墨。嘗試藉由在0℃的恆溫槽中驅動液體排出頭來排出非水系墨，採用比室溫下低的電壓證實了以與室溫下相同的效率排出墨。
(實施例27)
採用實施例26的液體排出頭製造圖4所示的液體排出裝置。證實根據輸入的電信號排出墨。嘗試藉由在0℃的恆溫槽中驅動液體排出裝置來排出非水系墨，採用比室溫下低的電壓證實了以與室溫下相同的效率排出墨至記錄介質上。
(實施例28)
採用包含實施例1的壓電材料的壓電元件製造圖6A所示的超音波馬達。證實了馬達根據施加的交流電壓旋轉。
當在-30℃的恆溫槽中驅動超音波馬達時，證實馬達以比室溫下高的效率旋轉。
(比較例16)
採用包含比較例11的金屬氧化物材料的比較元件製造圖6A所示的超音波馬達。儘管在室溫下證實馬達根據施加的交流電壓旋轉，但即使藉由提高施加的電 壓，在-30℃的恆溫槽中，也未證實馬達的旋轉。
(實施例29)
採用實施例28的超音波馬達製造圖7A和7B所示的光學設備。證實根據施加交流電壓的自動聚焦操作。當在-30℃的恆溫槽中驅動光學設備時，證實與室溫下同等的自動聚焦操作。
(實施例30)
採用包含實施例1的壓電材料的壓電元件製造圖9A和9B所示的除塵裝置。藉由施加交流電壓證實對於分散塑膠珠的令人滿意的除塵效率。當在-30℃的恆溫槽中驅動除塵裝置時，證實比室溫下更高的除塵效率。
(實施例31)
採用實施例30的除塵裝置製造圖12所示的攝像裝置。在裝置的操作中，令入滿意地除去攝像單元表面上的灰塵以提供無灰塵缺陷的圖像。當在-30℃的恆溫槽中驅動攝像裝置時，得到了與室溫下同等的圖像。
(實施例32)
採用實施例1的壓電元件製造圖14所示的電子設備。證實根據施加的交流電壓的揚聲器操作。當在-30℃的恆溫槽中驅動電子設備時，獲得了與室溫下同等的 揚聲器操作。
(實施例33)
採用實施例25的壓電元件製造圖3A和3B的液體排出頭。證實根據輸入電信號的墨的排出。嘗試藉由在0℃的恆溫槽中驅動液體排出頭排出非水系墨，採用比室溫下低的電壓證實了與室溫下相同的效率的墨的排出。
(實施例34)
採用實施例33的液體排出頭製造圖4所示的液體排出裝置。證實根據輸入電信號的墨的排出。嘗試藉由在0℃的恆溫槽中驅動液體排出裝置排出非水系墨，採用比室溫下低的電壓證實以與室溫下相同的效率排出墨至記錄介質上。
(實施例35)
採用實施例21的壓電元件製造圖6B所示的超音波馬達。證實根據施加交流電壓的馬達的旋轉。當在-30℃的恆溫槽中驅動超音波馬達時，證實馬達以比室溫下更高的效率旋轉。
(實施例36)
採用實施例28的超音波馬達製造圖7A和7B所示的光學設備。證實根據施加交流電壓的自動聚焦操 作。當在-30℃的恆溫槽中驅動光學設備時，證實與室溫下同等的自動聚焦操作。
(實施例37)
採用實施例25的多層壓電元件製造圖9A和9B所示的除塵裝置。藉由施加交流電壓證實對於分散塑膠珠的令人滿意的除塵效率。當在-30℃的恆溫槽中驅動除塵裝置時，證實比在室溫下更高的除塵效率。
(實施例38)
採用實施例37的除塵裝置製造圖12所示的攝像裝置。在裝置操作中，令人滿意地除去攝像單元表面上的灰塵，以提供無灰塵缺陷的圖像。當在-30℃的恆溫槽中驅動攝像裝置時，獲得了與室溫下同等的圖像。
(實施例39)
採用實施例25的多層壓電元件製造圖14所示的電子設備。證實根據施加交流電場的揚聲器操作。當在-30℃的恆溫槽中驅動電子設備時，獲得與室溫下同等的揚聲器操作。
本發明的壓電材料在裝置驅動溫度範圍(-30℃至50℃)內具有令人滿意的壓電常數和機械品質因子。由於該壓電材料不含鉛，其環境負荷低。從而，本發明的壓電材料可沒有任何問題地用於包括大量壓電材料的各種設 備中，例如液體排出頭、超音波馬達和除塵裝置。
儘管已經參考示例性實施方案描述了本發明，但應理解，本發明不限於公開的示例性實施方案。以下申請專利範圍的範圍應符合最寬泛的解釋，以涵蓋所有的改進以及等同的結構和功能。
1‧‧‧第一電極
2‧‧‧壓電材料部
3‧‧‧第二電極

Claims (18)

  1. 一種壓電材料，其包括含有式1所示鈣鈦礦型金屬氧化物的主成分，由Mn組成的第一副成分，和由Bi或Bi和Li組成的第二副成分，其中基於100重量份所述金屬氧化物，以金屬計，Mn的含量為0.040重量份或更多至0.500重量份或更少；和基於100重量份所述金屬氧化物，以金屬計，Bi的含量為0.042重量份或更多至0.850重量份或更少，Li的含量為0.028重量份或更少，包括0重量份，(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3...(1)，其中，0.030x<0.090，0.030y0.080，和0.9860a1.0200。
  2. 根據申請專利範圍第1項的壓電材料，其進一步包括由Mg組成的第三副成分，其中基於100重量份所述式1所示的鈣鈦礦型金屬氧化物，以金屬計，所述第三副成分的含量為0.10重量份或更少，排除0重量份。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項的壓電材料，其進一步包括由Si和B中至少一者組成的第四副成分，其中基於100重量份所述式1所示的鈣鈦礦型金屬氧化物，以金屬計，所述第四副成分的含量為0.001重量份或更多至4.000重量份或更少。
  4. 根據申請專利範圍第1或2項的壓電材料，其中構成所述壓電材料的晶粒具有500nm或更大至10μm或更小 的平均圓當量直徑。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項的壓電材料，其具有93%或更高至100%或更低的相對密度。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項的壓電材料，其具有在1kHz頻率下的介電損耗為0.006或更小。
  7. 一種壓電元件，其至少包括：第一電極，壓電材料部，和第二電極，其中，構成所述壓電材料部的壓電材料為根據申請專利範圍第1項的壓電材料。
  8. 一種多層壓電元件，其包括交替層壓的壓電材料層和各自包含內部電極的電極層，其中，所述壓電材料層由根據申請專利範圍第1項的壓電材料製成。
  9. 根據申請專利範圍第8項的多層壓電元件，其中所述內部電極包含Ag和Pd，使得Ag的含量M1與Pd的含量M2的重量比M1/M2為0.25M1/M24.0。
  10. 根據申請專利範圍第8項的多層壓電元件，其中所述內部電極包含Ni和Cu中的至少一者。
  11. 一種液體排出頭，其至少包括設置有包含根據申請專利範圍第7項的壓電元件或根據申請專利範圍第8項的多層壓電元件的振動部的液室，和與所述液室連通的排出口。
  12. 一種液體排出裝置，其包括用於輸送記錄介質的輸送部和根據申請專利範圍第11項的液體排出頭。
  13. 一種超音波馬達，其至少包括包含根據申請專利範圍第7項的壓電元件或根據申請專利範圍第8項的多層壓電元件的振動體，和與所述振動體接觸的移動體。
  14. 一種光學設備，其包括在驅動部內的根據申請專利範圍第13項的超音波馬達。
  15. 一種振動裝置，其包括包含設置有根據申請專利範圍第7項的壓電元件或根據申請專利範圍第8項的多層壓電元件的隔膜的振動體。
  16. 一種除塵裝置，其包括設置有根據申請專利範圍第15項的振動裝置的振動部。
  17. 一種攝像裝置，其至少包括根據申請專利範圍第16項的除塵裝置和攝像元件單元，其中所述除塵裝置的隔膜設置在所述攝像元件單元的光接收面側。
  18. 一種電子設備，其包括包含根據申請專利範圍第7項的壓電元件或根據申請專利範圍第8項的多層壓電元件的壓電聲學元件。
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