压电陶瓷、压电陶瓷的制造方法、压电元件、多层压电元件、液体喷出头、液体喷出装置、超...的制作方法

压电陶瓷、压电陶瓷的制造方法、压电元件、多层压电元件、液体喷出头、液体喷出装置、超 ...的制作方法
【专利摘要】提供不含有铅、钾和钴中的任一种且具有高的居里温度、良好的机械品质因数和良好的压电性能的压电陶瓷。该压电陶瓷包含由通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物、CuO和MgO。在压电陶瓷中，CuO的含量为大于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的0.1mol％且小于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的1mol％，并且MgO的含量为大于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的0.1mol％且小于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的2mol％。通式(1)：(NaxBa1?y)(NbyTi1?y)O3，这里，0.85≤x≤0.92，0.85≤y≤0.92，0.95≤x/y≤1.05。
【专利说明】
压电陶瓷、压电陶瓷的制造方法、压电元件、多层压电元件、液 体喷出头、液体喷出装置、超声马达、光学设备、振动装置、尘 埃去除装置、成像装置和电子设备
技术领域
[0001] 本发明涉及压电陶瓷，并且更具体地涉及无铅压电陶瓷和这样的压电陶瓷的制造 方法。本发明还涉及包含压电陶瓷的压电元件、多层压电元件、液体喷出头、液体喷出装置、 超声马达、光学设备、振动装置、尘埃去除装置、成像装置和电子设备。
【背景技术】
[0002] 诸如锆钛酸铅（以下，称为"PZT"）的AB03钙钛矿型金属氧化物一般被用作压电陶 瓷。然而，由于PZT在A位(A-Site)处含有铅，因此存在关于PZT对环境的负面影响的担心。因 此，包含钙钛矿型金属氧化物的无铅压电陶瓷被期待。
[0003] 在NPL 1中描述了将少量的钛酸钡以固体形式溶解在铌酸钠中使铌酸钠从反铁电 体变为铁电体。NPL 1公开了在1200°C~1280°C下烧结的包含5%~20%的浓度的钛酸钡的 压电陶瓷的相对介电常数介电正切tanD、双倍剩余极化2P r、双倍矫顽电场2E。、居里温度 T。、压电常数d33以及机电耦合系数kjPkt。在NPL 1中描述的压电材料既不包含铅，也不包含 使烧结性和耐湿性下降的钾。在NPL 1中描述的压电材料具有比作为常用的无铅压电材料 的钛酸钡（ll〇°C~120°C)高的居里温度。当压电材料具有组成（Nao.gBao.iKNbo.gTio.OOs (在该组成上，压电材料具有143pC/N的最大压电常数d33)时，在NPL 1中描述的压电材料的 居里温度为230 °C。
[0004] NPL 2公开了在1265°C下烧结的Cu掺杂的（Nao.gBao.iKNbo.gTio.dOs压电陶瓷的相 对密度、颗粒(grain)尺寸、压电常数d 33、机电耦合系数kP、机械品质因数仏、频率常数Nd、相 对介电常数ει·、介电正切tanD和电场-极化滞后曲线(hysteresis curve)的依赖性(NPL 2 的图2~7)。在NPL 2中，图3示出陶瓷的颗粒尺寸随添加的铜的量的增加而增加，图5示出添 加铜使得Qm从约275增加到约375。
[0005] 在PTL 1中描述了向作为钛酸钡和铌酸钠的固溶体的压电陶瓷添加钴增加了压电 陶瓷的压电常数。在PTL 1中还描述了，尽管具有压电常数d31变低（12pC/N)的组成的压电陶 瓷具有1020的机械品质因数&，但是具有压电常数d 31变高（54~56pC/N)的组成的压电陶瓷 具有250~430的较低的机械品质因数仏。在PTL 1中还描述了在PTL1中描述的压电材料的 一些样品具有太低的绝缘电阻（1〇6Ω或更低）以执行极化处理。
[0006] 引文列表
[0007] 专利文献
[0008] PTL 1 日本专利公开 No .2009-227535
[0009] 非专利文献
[0010] NPL lJ.T.Zeng et al.,Journal of the American Ceramic Society,2006, Vol.89,pp.2828-2832
[0011] NPL 2K.Zhu et al.,Journal of the Chinese Ceramic Society,2010,Vol.38, pp.1031-1035

【发明内容】
[0012] 技术问题
[0013] 当压电材料具有压电材料的压电常数变高的组成时，作为钛酸钡和铌酸钠的固溶 体（以下，称为"SN-BT"）的现有技术的压电材料的机械品质因数变低。为了增加机械品质因 数，需要使用铜或钴。然而，钴是昂贵的，并且钴可导致的潜在危害已被指出。另外，包含钴 的SN-BT的绝缘电阻不足够高。
[0014] 因此，本发明针对的是提供不含有铅、钾和钴中的任一种且具有高的居里温度、高 的机械品质因数和良好的压电性能的压电陶瓷和压电陶瓷的制造方法。本发明还针对的是 提供包含压电陶瓷的压电元件、多层压电元件、液体喷出头、液体喷出装置、超声马达、光学 设备、振动装置、尘埃去除装置、成像装置和电子设备。
[0015] 问题的解决方案
[0016] 根据本发明的第一方面，提供一种压电陶瓷，该压电陶瓷包括：由以下的通式（1) 代表的钙钛矿型金属氧化物;CuO;和MgO。在压电陶瓷中，CuO的含量为大于或等于钙钛矿型 金属氧化物的含量的O.lmol%且小于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的lmol%，并且 MgO的含量为大于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的O.lmol %且小于或等于钙钛矿型金 属氧化物的含量的2mol %。
[0017] 通式（l):(NaxBai-y)(NbyTii-y)〇3,这里，0.85 彡 X彡 0·92,0·85 彡y 彡 0.92,并且 0.95 <x/y<l .05。
[0018] 根据本发明的第二方面，提供一种用于制造上述压电陶瓷的方法，该方法包括烧 结包含Na、Nb、Ba、Ti、Cu和Mg的原材料粉末。包含在原材料粉末中的Na与Nb的摩尔比为0.95 彡Na/Nb彡1.10。
[0019] 根据本发明的第三方面，提供一种压电元件，该压电元件包括:第一电极;压电材 料部分;和第二电极。压电材料部分包含上述压电陶瓷。
[0020] 根据本发明的第四方面，提供一种多层压电元件，该多层压电元件包括:多个压电 陶瓷层;和分别包含内部电极的多个电极层。压电陶瓷层和电极层交替层叠在彼此的顶部。 压电陶瓷层分别包含上述压电陶瓷。
[0021] 根据本发明的第五方面，提供一种液体喷出头，该液体喷出头包括:液体室，该液 体室包含振动部分，在该振动部分中，上述压电元件或上述多层压电元件被设置;和与液体 室连通的喷出端口。
[0022] 根据本发明的第六方面，提供一种液体喷出装置，该液体喷出装置包括:记录介质 传输部;和上述液体喷出头。
[0023] 根据本发明的第七方面，提供一种超声马达，该超声马达包括:振动体，在该振动 体中，上述压电元件或上述多层压电元件被设置;和与振动体接触的移动体。
[0024]根据本发明的第八方面，提供一种光学设备，该光学设备包括包含上述超声马达 的驱动部。
[0025]根据本发明的第九方面，提供一种振动装置，该振动装置包括:振动体，该振动体 包含振动板，在该振动板上，上述压电元件或上述多层压电元件被设置。
[0026] 根据本发明的第十方面，提供一种尘埃去除装置，该尘埃去除装置包括包含上述 振动装置的振动部分。
[0027] 根据本发明的第十一方面，提供一种成像装置，该成像装置包括:上述尘埃去除装 置;和成像元件单元。尘埃去除装置的振动板被设置在成像元件单元的光接收侧表面上。
[0028] 根据本发明的第十二方面，提供一种包括压电声学组件的电子设备，该电子设备 包括:上述压电元件或上述多层压电元件。
[0029] 从以下参照附图的示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
[0030] 根据本发明的多个方面，可以提供不含有铅、钾和钴中的任一种且具有高的居里 温度、高的机械品质因数和良好的压电性能的压电陶瓷和压电陶瓷的制造方法。根据本发 明的其它方面，可以提供包含压电陶瓷的压电元件、多层压电元件、液体喷出头、液体喷出 装置、超声马达、光学设备、振动装置、尘埃去除装置、成像装置和电子设备。
[0031] 根据本发明的方面的压电陶瓷由于它不含有铅而具有低的环境负担，并且还由于 不含有钾而具有良好的烧结性和高的耐湿性。
【附图说明】
[0032] 图1是示意性地示出根据本发明的实施例的压电元件的示图。
[0033]图2A和图2B是根据本发明的实施例的多层压电元件的示例的示意性截面图。
[0034]图3A和图3B是不意性地不出根据本发明的实施例的液体喷出头的不图。
[0035] 图4是示意性地示出根据本发明的实施例的液体喷出装置的示图。
[0036] 图5是示意性地示出根据本发明的另一实施例的液体喷出装置的示图。
[0037]图6A和图6B是示意性地示出根据本发明的实施例的超声马达的示例的示图。
[0038] 图7A和图7B是示意性地示出根据本发明的实施例的光学设备的示图。
[0039] 图8是示意性地示出根据本发明的另一实施例的光学设备的示图。
[0040] 图9A和图9B是示意性地示出根据本发明的实施例的包含振动装置的尘埃去除装 置的示图。
[0041] 图10A~10C是示意性地示出包含在尘埃去除装置中的根据本发明的实施例的压 电元件的示图。
[0042]图11A和图11B是示意性地示出根据本发明的实施例的尘埃去除装置的振动原理 的示图。
[0043] 图12是示意性地示出根据本发明的实施例的成像装置的示图。
[0044] 图13是示意性地示出根据本发明的另一实施例的成像装置的示图。
[0045] 图14是示意性地示出根据本发明的实施例的电子设备的示图。
[0046] 图15A~15C分别是在比较示例3、示例1和示例2中制备的压电陶瓷的表面的光学 显微镜图像。
【具体实施方式】
[0047]以下描述本发明的实施例。
[0048]本发明针对的是提供包含钛酸钡和铌酸钠的固溶体(SN-BT)的无铅压电陶瓷，其 具有高的居里温度、高的机械品质因数和良好的压电性能。根据本发明的实施例的压电陶 瓷通过利用其作为介电材料的特性可被使用在诸如电容器、存储器和传感器的各种应用 中。
[0049] 根据实施例的压电陶瓷包含：由以下的通式（1)代表的钙钛矿型金属氧化物;CuO; 和MgO。在压电陶瓷中，CuO的含量为大于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的O.lmol%且 小于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的lmol %，并且MgO的含量为大于或等于钙钛矿型 金属氧化物的含量的〇. lmol%且小于或等于钙钛矿型金属氧化物的含量的2mol%。
[0050] 通式（l):(NaxBai-y)(NbyTii-y)0 3,这里，0.85 彡 X彡 0·92,0·85 彡y 彡 0.92,并且 0.95 <x/y<l .05。
[0051]这里使用的术语丐钛矿型金属氧化物"指的是如在Iwanami Rikagaku Jiten(岩 波理化词典（Iwanami's Dictionary of Physics and Chemistry))，第5版（由出版商岩波 书店（Iwanami Shoten)于1998年2月20日出版）中所描述的、具有理想地为立方晶体结构的 钙钛矿型结构(也称为"钙钛矿结构"）的金属氧化物。具有钙钛矿结构的金属氧化物一般由 化学式AB03表达。元素 A和B以离子的形式分别占据钙钛矿型金属氧化物的单胞的特定位 置，即A位和B位(B-site)。例如，在立方晶系的单胞中，A位元素占据立方体的角，B位元素占 据立方体的体心，并且0以氧阴离子的形式位于立方体的面心位置处。A位元素为12配位，并 且B位元素为6配位。
[0052]在由以上的通式（1)代表的金属氧化物中，占据A位的元素是Na或Ba，并且占据B位 的元素是Ti或Nb。然而，一些Na或Ba可以占据B位。类似地，一些Ti或Nb可以占据A位。
[0053]尽管通式（1)中的B位元素与0元素的摩尔比为1:3,然而，即使当摩尔比稍微偏离 1:3 (例如，1.00:2.94~1.00:3.06)时，本发明的范围仍覆盖以钙钛矿结构作为主相的任何 金属氧化物。可通过使用例如X射线衍射或电子衍射分析金属氧化物的结构，确定金属氧化 物是否具有钙钛矿结构。
[0054]这里使用的术语"陶瓷"指的是经由烧结处理获得的晶粒(crystal grain)的聚集 (也称为"烧结体"），即，包含金属氧化物作为基本成分的多晶体。这里使用的术语"陶瓷"仍 覆盖在被烧结之后被处理的陶瓷。
[0055]以上的通式（1)代表含有y摩尔的Nax/yNb03和Ι-y摩尔的BaTi0 3的钙钛矿型金属氧 化物的组成。由以上的通式（1)代表的钙钛矿型金属氧化物是通过将钛酸钡以固体形式溶 解在铌酸钠中产生的BaTi03和NaNb0 3的固溶体。根据使用的原材料粉末的组成和称重的原 材料粉末的量，含在固溶体中的Na与Nb的摩尔比(Na/Nb)可变得大于1。另一方面，当Na在煅 烧或烧结处理期间挥发时，比值Na/Nb可变得小于1。因此，考虑根据实施例的压电陶瓷中的 Na含量与压电陶瓷中的Nb含量相比可能过高或过低的情况，在通式（1)中，Na的下标由与Nb 的下标Y'相区分的"X"代表。
[0056] 在通式（1)中，X的范围为0.85彡X彡0.92。如果Na含量X小于0.85,那么压电陶瓷的 居里温度变得低于120°C。如果Na含量X大于0.92,那么压电陶瓷的压电性能变得劣化。优选 地，X的范围为0.85彡X彡0.90。
[0057] 在通式（1)中，y的范围为0.85彡y彡0.92。如果Nb含量y小于0.85,那么压电陶瓷的 居里温度变得低于120°C。如果Nb含量y超过0.92,那么压电陶瓷的压电性能变得劣化。优选 地，y的范围为0.85彡y彡0.90。
[0058] 在通式（1)中，Na含量X与Nb含量y的比值x/y的范围为0.95彡x/y彡1.05。如果Na含 量比Nb含量低多于5%，那么可能在压电陶瓷中出现具有与Ba4Nb2〇9、Ba6Ti7Nb 9〇42、 Ba3Nb4Ti4〇2i和Ba3Nb3.2Ti 5〇2^类似的X射线衍射图案的相（以下，称为"杂柑'），这减小压电 陶瓷的机电耦合系数。如果Na含量比Nb含量高多于5%，那么压电陶瓷的机械品质因数和绝 缘性能可能劣化。当Na含量X与Nb含量y的比值x/y落在0.95彡x/y彡1.05的范围内，出现杂 相的风险可降低，这允许具有良好的绝缘性能即良好的压电性能的压电陶瓷被制造。
[0059] 在根据实施例的压电陶瓷中，CuO的含量为大于或等于由以上的通式（1)代表的钙 钛矿型金属氧化物的含量的O.lmol%且小于或等于由以上的通式（1)代表的钙钛矿型金属 氧化物的含量的l.OOmol%。向压电陶瓷添加 CuO增强压电陶瓷的压电性能并且降低压电陶 瓷的烧结温度。在根据实施例的压电陶瓷中，CuO的含量优选为大于或等于由以上的通式 (1)代表的钙钛矿型金属氧化物的含量的O.lmol%且小于或等于由以上的通式（1)代表的 钙钛矿型金属氧化物的含量的〇.5mol%。当CuO含量落在以上的范围内时，压电陶瓷具有比 不包含CuO的压电陶瓷高10%或更多的压电常数。压电陶瓷的烧结温度越低，由CuO的添加 导致的压电陶瓷的压电常数的增加越显著。
[0060] 在根据实施例的压电陶瓷中，MgO的含量为大于或等于由通式（1)代表的钙钛矿型 金属氧化物的含量的O.lmol %且小于或等于由通式（1)代表的钙钛矿型金属氧化物的含量 的2.00mo 1 %。如果MgO含量超过钙钛矿型金属氧化物的含量的2.00mo 1 %，那么压电陶瓷的 压电性能可能劣化。如果MgO含量小于钙钛矿型金属氧化物的含量的O.lmol%，那么不能增 加压电陶瓷的机械品质因数。
[0061 ] Cu和Mg可存在于钙钛矿结构的A位（12配位）、B位(6配位)或者A位和B位两者处。在 另一情况下，Cu和Mg可存在于陶瓷的晶界(grain boundary)处。
[0062] Cu和CuO由于具有低的熔点而促进液相烧结。这可导致Cu或CuO在晶界处偏析。促 进液相烧结减少了在烧结体中形成的孔隙的数量，由此增加烧结体的密度。孔隙的数量的 减少导致压电陶瓷的机械品质因数和杨氏模量的增加。
[0063] 当B位被Cu或Mg代替时，在压电陶瓷极化之后在压电陶瓷内出现内部电场。内部电 场的存在抑制由外部电场导致的畴壁(d oma i n wa 11)的振荡，这增加压电陶瓷的机械品质 因数。可通过确定极化电场滞后曲线来评价内部电场。基于确定的滞后曲线，自发极化从负 切换为正的矫顽电场(+Ec)和自发极化从正切换为负的矫顽电场(-Ec)可被确定。当不存在 内部电场时，+Ec和-Ec的大小彼此相等。当存在内部电场时，滞后曲线的中心沿X轴（电场 轴)的方向偏移。内部电场的大小被计算为+Ec和-Ec的平均值。可通过使用商业可用的铁电 体评价系统确定滞后曲线。一般地，通过向样品施加三角波交变电场或正弦波交变电场确 定滞后曲线。滞后曲线通过使用软件被确定中心，使得当向样品施加最大的正和负电场时 测量的极化的平均值与y轴的零对齐。也可通过使用电子显微镜、能量分散X射线光谱仪、X 射线衍射仪、拉曼散射或透射电子显微镜，评价样品中的Cu和Mg的分布和Cu或Mg占据的位 (site) 〇
[0064] 为了防止根据实施例的压电陶瓷由于设备制备期间的加热或者由于在设备操作 期间产生的热而被去极化，优选选择根据实施例的压电陶瓷的组成，使得压电陶瓷的居里 温度为大于或等于120°C、优选为大于或等于125°C、更优选为大于或等于130°C。可通过改 变组成参数X和y、Cu和Mg的含量和压电材料中的微量组成均匀性，控制根据实施例的压电 陶瓷的居里温度。
[0065]这里使用的术语"居里温度"指的是基于居里-外斯(Curie-Weiss)定律估计的居 里温度，并且还指的是介电常数在铁电相与顺电相(立方相)之间的相变温度附近变得局部 最大的温度。
[0066]为了使得易于制造根据实施例的压电陶瓷或者控制压电陶瓷的物理性能，Ba中的 一些可被诸如Sr或Ca的二价元素代替。类似地，Nb中的一些可被诸如Ta或V的五价元素代 替，只要五价元素的含量为小于或等于20mol%即可。类似地，Ti中的一些可被Zr或Sn代替， 只要Zr或Sn的含量为小于或等于20mol%即可，并且Na中的一些可被Li代替，只要Li的含量 为15mol%即可。类似地，选自Mn、Ni和Zn的至少一种元素可以以由通式（1)代表的钙钛矿型 金属氧化物的含量的5mol%或更少的含量被添加。类似地，选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、 6(1、1'13、〇7、!1〇41'、1'1]1和￥13的至少一种元素可以以由通式（1)代表的|丐钛矿型金属氧化物的 含量的5mol %或更少的含量被添加。类似地，可以以金属为基础以相对于压电陶瓷的100重 量份的大于或等于0.001重量份且小于或等于4.000重量份的量添加包含选自Si和B的至少 一种元素的烧结助剂。
[0067]用于制造根据实施例的压电陶瓷的方法包含烧结至少包含Na、Nb、Ba、T i、Cu和Mg 的原材料粉末。包含在原材料粉末中的Na与Nb的摩尔比为0.95<Na/Nb<l. 10。
[0068] 在根据实施例的压电陶瓷的制造中，制备坯体(compact)。坯体是通过将还没有烧 结的原材料粉末压紧所制备的固体。原材料粉末优选具有高的纯度。原材料可包含构成压 电陶瓷的金属氧化物或金属盐的粉末或液体。原材料粉末可包含钙钛矿型金属氧化物的粉 末，诸如钛酸钡粉末或铌酸钠粉末。诸如氧化铜（I)、氧化铜（II)、碳酸铜、乙酸铜（II)和草 酸铜的各种铜化合物的粉末可被用作Cu成分。诸如氧化镁的镁化合物的粉末可被用作Mg成 分。
[0069] 用于压紧原材料粉末的方法的示例包含单轴加压、冷等静压、热等静压、铸造和挤 压。可从粒化粉末制备坯体。从粒化粉末制备的坯体的有利之处在于，在这样的坯体被烧结 之后，烧结体中的晶粒的尺寸分布可能是均匀的。
[0070] 为了实现粒化粉末的晶粒尺寸的较高的均匀性，用于将压电陶瓷的原材料粉末粒 化的方法可以为但不特别限于喷雾干燥方法。
[0071] 用于将原材料粉末粒化的粘结剂的示例包含聚乙烯醇（PVA)、聚乙烯醇缩丁醛 (PVB)和丙烯酸树脂。添加的粘结剂的量优选为相对于压电陶瓷的上述原材料粉末的100重 量份的1~10重量份，并且，为了增加坯体的密度，更优选为2~5重量份。
[0072] 用于烧结坯体的方法的示例包含但不特别限于使用电炉的烧结、使用气体炉的烧 结、电加热、微波烧结、毫米波烧结和热等静压(HIP)。用于烧结的电炉和气体炉可以为连续 炉或分批炉。
[0073]烧结温度不被特别限制。即使当压电陶瓷在低温下被处理时，通过将Cu和Mg与SN-BT混合所制造的根据实施例的压电陶瓷也具有足够的压电性能。例如，尽管由SN-BT组成的 现有技术的压电陶瓷仅在烧结温度为大于或等于1280Γ时具有足够高的密度和足够的压 电性能，但根据实施例的压电陶瓷即使在烧结温度为小于或等于1200°C时也具有足够高的 密度和足够的压电性能。
[0074] 为了通过烧结以良好的再现性制造具有一致的性能的压电陶瓷，优选在上述烧结 温度范围内的恒定温度下执行烧结大于或等于2小时且小于或等于48小时。可以利用诸如 两步烧结的烧结方法。然而，考虑生产率，优选利用不突然改变温度的烧结方法。
[0075]就平均等效圆直径来说，根据实施例的压电陶瓷的晶粒尺寸优选为大于或等于 0.5μπι且小于或等于20μπι。如果平均直径超过20μπι，那么不能确保用于切割处理和研磨处理 的足够的强度。如果平均直径小于〇.5μπι，那么压电陶瓷的压电性能可能劣化。当压电陶瓷 的晶粒的平均等效圆直径大于或等于〇.5μπι且小于或等于20μπι时，这样的压电陶瓷可适当 地用于制造压电元件。注意，这里使用的术语"平均等效圆直径"指的是多个晶粒的等效圆 直径的平均值。可通过处理利用光学显微镜或扫描电子显微镜拍摄的压电陶瓷的表面的摄 影图像来计算平均等效圆直径。由于适合于测量的倍率根据要被测量的颗粒的直径而不 同，因此可根据要被测量的颗粒的直径适当地使用光学显微镜和电子显微镜。这里，平均等 效圆直径超过20μπι的情况被视为"异常颗粒生长"。
[0076]包含在用于制造根据实施例的压电陶瓷的原材料粉末中的Na与Nb的摩尔比（Na/ Nb)优选为大于或等于0.95且小于或等于1.10。如果原材料粉末中的比值Na/Nb小于0.95， 那么压电陶瓷中的比值Na/Nb变得小于0.95,这导致出现杂相并因此减小压电陶瓷的机电 耦合系数。如果原材料粉末中的比值Na/Nb超过1.10,那么压电陶瓷中的比值Na/Nb可能超 过1.05,与其中比值Na/Nb为小于或等于1.05的样品相比，这使压电陶瓷的机械品质因数和 绝缘性能下降。
[0077] 根据实施例的压电陶瓷的烧结温度优选为小于或等于1200°C，并且更优选为小于 或等于1150°C。超过1200°C的烧结温度可减小压电陶瓷的密度。可基于阿基米德原理测量 压电陶瓷的密度。考虑当通过将压电陶瓷的测量密度除以压电陶瓷的理论密度所计算的压 电陶瓷的相对密度为大于或等于94%时压电陶瓷中的结晶已发生到充分程度。具有小于 94%的相对密度的样品可具有比具有大于或等于94%的相对密度的样品低的机电耦合系 数。
[0078] 从用于制造压电元件的成本的观点来看，烧结温度也优选为大于或等于1200°C。 在包含由Ag/Pd糊(paste)组成的内部电极的多层压电元件在高于1200 °C的温度下被烧结 的情况下，为了增强内部电极的耐热性，Pd的比例需要增加到高于30%。作为昂贵元素的Pd 的比例的增加明显增加用于制造压电元件的成本。小于或等于1200Γ的烧结温度有利地增 加压电陶瓷的密度并且允许使用具有低的耐热性的廉价的电极。
[0079] 压电元件
[0080]以下描述根据本发明的实施例的压电元件。
[0081] 图1是示意性地示出根据实施例的压电元件的示图。根据实施例的压电元件包含 第一电极1、压电材料部分2和第二电极3。压电材料部分2包含上述压电陶瓷。
[0082] 上述压电陶瓷的压电性能在该压电陶瓷形成为包含第一电极和第二电极的压电 元件时可以被评价。第一电极和第二电极是分别具有约5nm~约ΙΟμπι的厚度的导电层。用于 导电层的材料不被特别限制，并且可以使用通常用于制造压电元件的任何材料。这样的材 料的示例包含诸如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag和Cu的金属和这些金属 的化合物。
[0083]第一电极和第二电极可包含选自上述金属和化合物的仅一种物质或多层体的形 式的选自上述金属的两种或更多种物质。第一电极和第二电极可包含不同的材料。
[0084]用于形成第一电极和第二电极的方法不被限制。可通过烘焙金属糊、溅射或气相 沉积形成第一电极和第二电极。第一电极和第二电极可以可选地以希望的形状被构图。
[0085] 极化(poling)处理
[0086] 压电元件中的自发极化的方向更优选地沿一个方向对齐。当压电元件中的自发极 化的方向沿一个方向对齐时，压电元件具有大的压电常数。
[0087] 用于对压电元件极化的方法不被特别限制。可在空气或硅油中执行极化处理。执 行极化处理的温度优选为60°C~150°C。然而，根据构成压电元件的压电陶瓷的组成，用于 执行极化处理的最佳条件可以稍微不同。为了执行极化处理而施加的电场优选为10~ 30kV/cm。
[0088] 谐振-反谐振方法
[0089] 可根据日本电子情报技术产业协会（Japan Electronics and Information Technology Industries Association)的标准（JEITA EM-4501)、从通过使用商业可用的 阻抗分析仪测量谐振频率和反谐振频率的结果计算压电元件的压电常数和机械品质因数。 以下，该方法被称为"谐振-反谐振方法"。
[0090] 多层压电元件
[0091] 以下描述根据本发明的实施例的多层压电元件。
[0092] 根据实施例的多层压电元件包含多个压电陶瓷层和分别包含内部电极的多个电 极层。压电陶瓷层和电极层交替层叠在彼此的顶部。压电陶瓷层分别包含上述压电陶瓷。 [0093]图2A和图2B是根据本发明的实施例的多层压电元件的示意性截面图。根据实施例 的多层压电元件包含交替层叠在彼此的顶部的分别包含上述压电陶瓷的压电陶瓷层和分 别包含内部电极的电极层。电极层还可包含诸如第一电极和第二电极的外部电极。
[0094]图2A示出根据实施例的多层压电元件的示例，该多层压电元件包含由交替层叠在 彼此的顶部的两个压电陶瓷层54和一个内部电极55构成的多层体、和将多层体夹在其间的 第一电极51和第二电极53。压电陶瓷层和内部电极的数量可如图2B所示的那样增加，并且 不被限制。图2B所示的多层压电元件的另一示例包含由交替层叠在彼此的顶部的九个压电 陶瓷层504和八个内部电极505(505a和505b)构成的多层体、将多层体夹在其间的第一电极 501和第二电极503、和外部电极506a和506b。交替形成的内部电极505a和505b分别与外部 电极506a和506b短路。
[0095]内部电极55的尺寸和形状不必与压电陶瓷层54相同。内部电极505以及外部电极 506a和506b的尺寸和形状不必与压电陶瓷层504相同。内部电极55和505以及外部电极506a 和506b可分别被分成多个部分。
[0096] 内部电极55和505、外部电极506a和506b、第一电极51和501以及第二电极53和503 是分别具有约5nm~约2000nm的厚度的导电层。用于导电层的材料不被特别限制，并且可以 使用通常用于制造压电元件的任何材料。这样的材料的示例包含诸如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、 311、六11^1、？6、〇、附、？(1^8和〇1的金属和这些金属的化合物。内部电极55和505以及外部电 极506a和506b可包含选自上述金属和化合物的仅一种物质、选自上述金属和化合物的两种 或更多种物质的混合物或合金、或多层体的形式的选自上述金属和化合物的两种或更多种 物质。所述多个电极可由不同的材料组成。
[0097]内部电极55和505可分别包含Ag和Pd，并且包含在每个内部电极中的Ag的重量Ml 与Pd的重量M2的比值M1/M2优选为1.5彡M1/M2彡9.0。如果重量比M1/M2小于1.5,那么增加 的Pd含量使用于制备电极的成本增加同时内部电极的耐热性增强。如果重量比M1/M2超过 9.0,那么内部电极的抗热温度变得不够低，这使得内部电极以岛状图案（insular pattern)不均勾地分布在多层压电元件中。从耐热性和成本的观点来看，比值M1/M2更优选 为2.0彡M1/M2彡5.0。
[0098]从电极材料的成本的观点来看，内部电极55和505优选包含Ni和Cu中的至少一种。 在这样的情况下，根据实施例的多层压电元件可在还原气氛中被烧结。
[0099]为了使驱动电压彼此同相，诸如内部电极505的多个电极可如图2B所示的那样彼 此短路。例如，内部电极505a和第一电极501可与外部电极506a短路，并且内部电极505b和 第二电极503可与外部电极506b短路。内部电极505a和505b可被交替设置。使电极彼此短路 的方法不被限制。可通过例如在多层压电元件的侧表面上形成电极或导线、或者通过在在 压电材料层504中形成的通孔内侧沉积导电材料，建立短路。
[0100]用于制造多层压电元件的方法
[0101] 用于制造上述多层压电元件的示例方法为但不限于以下描述的方法，该方法包含 以下步骤：
[0102] 步骤(A):使包含似、他、8&、11、〇1和1%的金属化合物的原材料粉末分散以形成浆 14(slurry)；
[0103] 步骤(B):在基材上沉积浆料以形成坯体；
[0104] 步骤(C):在坯体中形成电极;和
[0105] 步骤(D):烧结包含电极的坯体以制备多层压电元件。
[0106] 这里使用的术语"粉末"指的是固体粒子的集合体。"粉末"可以是分别包含Na、Nb、 Ba、Ti、Cu和Mg的粒子的集合体、或者分别包含选自这些元素的特定的一种或多种元素的多 种类型的粒子的集合体。
[0107] 在以上的步骤(A)中使用的金属化合物的粉末可以是Na化合物、Nb化合物、Ba化合 物、Ti化合物、Cu化合物或Mg化合物的粉末。Na化合物的示例包含碳酸钠和铌酸钠。Nb化合 物的示例包含氧化铌和铌酸钠。Ba化合物的示例包含氧化钡、碳酸钡、草酸钡、乙酸钡、硝酸 钡和钛酸钡。Ti化合物的示例包含氧化钛和钛酸钡。Cu化合物的示例包含氧化铜、硫酸铜和 乙酸铜。Mg化合物的示例包含氧化镁。
[0108] 包含在原材料粉末中的Na与Nb的摩尔比(Na/Nb)优选为大于或等于0.95且小于或 等于1.10。如果原材料粉末中的比值Na/Nb小于0.95，那么压电陶瓷中的比值Na/Nb变得小 于0.95,这使得杂相出现并因此减小机电耦合系数。如果原材料粉末中的比值Na/Nb超过 1.10，那么压电陶瓷中的比值Na/Nb可能超过1.0 5。如果压电陶瓷中的比值Na/Nb超过1.0 5， 那么与其中比值Na/Nb为小于或等于1.05的样品相比，这样的压电陶瓷可能具有较低的机 械品质因数和较差的绝缘性能。
[0109] 以下描述用于在以上的步骤(A)中制备浆料的示例方法。在重量为粉末的重量的 1.6~1.7倍的溶剂中混合上述金属化合物的粉末。溶剂的示例包含甲苯、乙醇、甲苯和乙醇 的混合溶剂、乙酸正丁酯和水。在通过使用球磨机将粉末和溶剂混合24小时之后，向得到的 混合物添加粘结剂和增塑剂。粘结剂的示例包含聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和 丙烯酸树脂。在PVB被用作粘结剂的情况下，溶剂与PVB之间的重量比被设定为例如88:12。 增塑剂的示例包含癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯。在增塑剂是邻 苯二甲酸二丁酯的情况下，增塑剂的重量被设定为等于粘结剂的重量。隔夜通过使用球磨 机进一步混合该混合物。溶剂和粘结剂的量被控制，使得浆料的粘度变为300~500mPa · s。
[0110] 在以上的步骤(B)中制备的坯体是上述金属化合物、粘结剂和增塑剂的粉末的片 状混合物。用于在以上的步骤(B)中制备坯体的示例方法是通过刮刀方法等进行的片成形。 在刮刀方法中，浆料通过刮刀被施加到基材上并且干燥以形成片状坯体。基材可以为例如 PET膜。为了使得易于从基材去除坯体，PET膜的其上要沉积浆料的表面可被涂敷有氟等。沉 积的浆料可通过空气干燥或热气干燥进行干燥。坯体的厚度不被特别限制，并且可根据多 层压电元件的厚度改变。可通过例如增加浆料的粘度来增加坯体的厚度。
[0111] 用于在以上的步骤(C)中形成电极即内部电极505以及外部电极506a和506b的方 法不被限制。可通过例如烘焙金属糊、溅射、气相沉积或印刷形成这些电极。为了减小驱动 电压，可减小压电陶瓷层504的厚度和节距间隔（pitch interval)。在这样的情况下，包含 压电陶瓷层504的前驱体(precursor)以及内部电极505a和505b的多层体可被同时烧结。在 选择该处理的情况下，希望选择内部电极的材料，使得内部电极的形状不由于烧结压电陶 瓷层504所需要的温度而改变且内部电极的导电性不由于该温度而变得劣化。内部电极 505a和505b以及外部电极506a和506b可由具有比Pt低的熔点和低的价格的诸如Ag、Pd、Au、 Cu、Ni的金属或其合金形成。可替代地，可在烧结多层体之后形成外部电极506a和506b。在 这样的情况下，除了Ag、Pd、Cu和Ni以外，也可使用A1和碳基电极材料以形成外部电极506a 和506b。
[0112] 可通过丝网印刷方法形成上述电极。在丝网印刷方法中，通过丝网板使用铲向设 置在基材上的坯体施加金属糊。丝网在丝网板的至少一部分中形成，并且沉积在形成丝网 的所述部分上的金属糊被施加到坯体。在丝网板中形成的丝网可被构图。通过使用金属糊 将图案转印到坯体，以该图案在坯体上形成电极。
[0113] 在以上的步骤(C)中的电极形成之后，从基材去除坯体，并且随后层叠在彼此的顶 部的一个或多个还体经受压力接合(press bonding)。压力接合方法的示例包含单轴压制、 冷等静压和热等静压。热等静压是有利的，原因是它允许多层体被各向同性且均匀地加压。 在压力接合期间，为了增加压力接合的强度，温度可增加为接近粘结剂的玻璃转变温度的 温度。多个坯体可层叠在彼此的顶部并然后被压力接合以便实现希望的厚度。例如，可通过 将10~100层的坯体层叠在彼此的顶部并然后在50 °C~80 °C的温度、10~60MPa的压力下沿 层叠坯体的方向将得到的多层体热压缩接合10秒~10分钟，形成坯体的多层体。在电极上 放置对齐标记允许多个坯体以高的精度被对齐地层叠。不用说，在每个坯体中形成用于对 齐的通孔也允许坯体以高的精度被层叠。
[0114] 以上的步骤(D)中的坯体的烧结温度不被特别限制，但优选为包含在坯体中的所 有化合物进行反应并且晶体生长到足够的程度的温度。为了将压电陶瓷的颗粒的直径设定 在1~20μπι内，烧结温度优选为小于或等于1200°C。在上述温度范围中烧结的多层压电元件 具有良好的压电性能。在在以上的步骤(C)中形成的电极由包含Ni作为主要成分的材料组 成的情况下，可在以上的步骤(D)中使用可利用其执行气氛烧结的炉子。在通过在200°C~ 600°C的空气气氛中燃烧来去除粘结剂之后，气氛变为还原气氛，并且在小于或等于1550Γ 且优选小于或等于1200°下执行烧结。这里使用的术语"还原气氛"指的是作为主要由氢气 (H2)和氮气(N2)组成的混合气体的气氛。氢气与氮气的体积分率(volume fraction)优选为 H2: N2 = 1:99~10 :90。混合气体可包含氧气。在这样的情况下，氧气浓度为大于或等于10- 12Pa且小于或等于l(T4Pa，并且更优选为大于或等于l(T8Pa且小于或等于l(T 5Pa。可利用氧化 锆氧传感器测量氧气浓度。通过使用Ni电极，根据实施例的多层压电元件可以以低成本制 造。在在还原气氛中被烧结之后，坯体可在降低到600°C的温度下通过用空气气氛（即，氧化 气氛)代替气氛被氧化。在从烧结炉去除烧结体之后，导电糊被施加到内部电极的边缘被露 出的烧结体的侧表面并且然后干燥以形成外部电极。
[0115] 液体喷出头
[0116] 以下描述根据本发明的实施例的液体喷出头。
[0117] 根据实施例的液体喷出头包含含有其中设置上述压电元件或上述多层压电元件 的振动部分的液体室和与液体室连通的喷出端口。
[0118] 图3A和图3B是示意性地示出根据实施例的液体喷出头的示图。如图3A和图3B所 示，根据实施例的液体喷出头包含上述压电元件101。压电元件101包含第一电极1011、压电 材料1012和第二电极1013。压电材料1012可如图3B所示的那样根据需要被构图。
[0119] 图3B是示出根据实施例的液体喷出头的示图，该液体喷出头包含喷出端口 105、单 独液体室102、各单独液体室102和各喷出端口 105通过其连通的连通孔106、液体室隔板 (partition)104、共用液体室107、振动板103和压电元件101。压电元件101的形状在图3B中 为矩形，但可替代性地可以为椭圆形、圆形、平行四边形等。一般地，压电陶瓷1012具有基本 上符合单独液体室102的形状的形状。
[0120] 参照图3A详细描述包含在根据实施例的液体喷出头中的压电元件101的附近的部 分。图3A是沿宽度方向取得的图3B所示的压电元件的截面图。图3A所示的压电元件101的截 面的形状为矩形，但可替代性地可以为梯形或倒梯形。
[0121] 在图3A中，第一电极1011用作下部电极，并且第二电极1013用作上部电极。然而， 第一电极1011和第二电极1013的布置不限于此。例如，第一电极1011可用作下部电极或上 部电极。类似地，第二电极1013可用作上部电极或下部电极。可以可选地在振动板103与下 部电极之间插入缓冲层108。上述电极具有不同的名称，这只是由于用于制造设备的方法不 同而造成的，并且在任何情况下可实现实施例的有利效果。
[0122] 在液体喷出头中，振动板103由于压电陶瓷1012的伸展和收缩而垂直振动，由此向 容纳在单独液体室102中的液体施加压力。因此，液体通过喷出端口 105喷出。根据实施例的 液体喷出头可被用作打印机的组件或者用于制造电子设备。
[0123] 振动板103的厚度为大于或等于Ι.Ομπι且小于或等于15μπι，并且优选大于或等于 1.5μπι且小于或等于8μπι。用于振动板的材料优选为但不限于Si。包含在振动板中的Si可掺 杂有硼或磷。在振动板上形成的缓冲层和电极层可被加入到振动板中。缓冲层108的厚度为 大于或等于5nm且小于或等于300nm，并且优选为大于或等于10nm且小于或等于200nm。就等 效圆直径来说，喷出端口 105的尺寸为大于或等于5μηι且小于或等于40μηι。喷出端口 105的形 状可以为圆形、星形、矩形或三角形。
[0124] 液体喷出装置
[0125] 以下描述根据本发明的实施例的液体喷出装置。根据实施例的液体喷出装置包含 记录介质传输部和上述液体喷出头。根据实施例的液体喷出装置包含接收物(receiver)支 撑部分和上述液体喷出头。
[0126] 根据实施例的液体喷出装置的示例是图4和图5所示的喷墨记录装置。图5示出已 从其去除了外部组件882~885和887的图4所示的液体喷出装置881 (喷墨记录装置)的一部 分。喷墨记录装置881包含:在装置主体896内自动馈送用作接收物的记录纸的自动馈送部 897;用作接收物支撑部分的传输部899，通过该传输部899，通过自动馈送部897馈送的记录 纸被引导到预定记录位置并然后引导到排出端口 898;其中传输到记录位置的记录纸被记 录的记录部891;和其中执行记录部891的恢复的恢复部890。记录部891包括包含上述液体 喷出头并且沿轨道往复的滑架892。
[0127] 在上述喷墨记录装置中，从计算机发送的电信号使得滑架892沿轨道往复，并且在 将压电陶瓷夹在其间的电极之间施加驱动电压使得压电陶瓷变形。如图3B所示，通过利用 压电材料的变形，利用插入在压电材料与单独液体室1 〇2之间的振动板103，向单独液体室 102施加压力。这使得墨通过喷出端口 105喷出以执行记录。
[0128] 根据实施例的液体喷出装置允许液体以高的速度均匀地喷出。并且，可减小液体 喷出装置的尺寸。
[0129] 以上以打印机作为示例描述根据实施例的液体喷出装置。然而，根据实施例的液 体喷出装置也可被用作诸如传真机、多功能机或复印机的喷墨记录装置或者用作工业液体 喷出装置。
[0130] 另外，根据实施例的液体喷出装置允许用户选择适合于应用的接收物。根据实施 例的液体喷出装置可被配置为使得液体喷出头相对于放置在用作支撑部分的台架上的接 收物移动。
[0131] 超声马达
[0132] 以下描述根据本发明的实施例的超声马达。根据实施例的超声马达包含其中设置 上述压电元件或上述多层压电元件的振动体和与振动体接触的移动体。
[0133]图6A和图6B是示意性地示出根据实施例的超声马达的示例的示图。图6A示出根据 实施例的超声马达的示例，其中，压电元件由单个层构成。该超声马达包含振动器201、通过 压力弹簧（图中未不出）与振动器201的滑动表面压力接触的转子202、和与转子202-体化 地设置的输出轴203。振动器201包含弹性金属环2011、上述压电元件2012、和压电元件2012 通过其与弹性环2011接合的有机粘接剂2013(例如，基于环氧的粘接剂或基于氰基丙烯酸 酯的粘接剂）。压电元件2012包含第一电极和第二电极以及插入其间的压电陶瓷(图中未示 出）。
[0134] 在相位上彼此分开π/2的奇数倍的两个交变电压被施加到压电元件时，在振动器 201中产生行波，这使得振动器201的滑动表面上的每个点沿椭圆轨道移动。与振动器201的 滑动表面压力接触的转子202经历来自振动器201的摩擦力，并由此沿与行波方向相反的方 向旋转。被驱动体(图中未示出）与输出轴203结合并且由于转子202的旋转力被驱动。
[0135] 在电压被施加到压电陶瓷时，压电陶瓷由于横向压电效应而膨胀和收缩。压电陶 瓷的膨胀和收缩使得与压电元件结合的诸如金属的弹性体弯曲。上述这种类型的超声马达 利用上述原理。
[0136] 图6B示出根据实施例的超声马达的另一示例，该超声马达包含具有多层结构的压 电元件。振动器204包含筒状弹性金属体2041和插入在弹性体2041的上部与下部之间的多 层压电元件2042。多层压电元件2042包含由层叠在彼此的顶部的多个压电陶瓷（图中未示 出）构成的多层体、设置在多层体的外表面上的第一电极和第二电极、和设置在多层体的内 表面上的内部电极。弹性金属体2041的端部利用螺栓紧固，由此将多层压电元件2042固定 在弹性金属体2041的上部与下部之间。因此，形成振动器204。
[0137] 在相位上彼此分开的交变电压被施加到多层压电元件2042时，在振动器204中激 励彼此正交的两个振荡。所述两个振荡合成为圆振荡，该圆振荡驱动振动器204的边缘部 分。振动器204的上部变窄以在其中形成周边沟槽，这增加用于驱动的振荡的幅度。
[0138] 转子205通过压力弹簧206与振动器204压力接触，并由此向转子205施加用于驱动 的摩擦力。转子205被轴承可旋转地支撑。
[0139] 光学设备
[0140] 以下描述根据本发明的实施例的光学设备。根据实施例的光学设备包含驱动部， 该驱动部包含上述超声马达。
[0141] 图7A和图7B是用于单镜头反射照相机的可互换透镜镜筒的主要部分的截面图，该 单镜头反射照相机是根据实施例的光学设备的示例。图8是用于单镜头反射照相机的可互 换透镜镜筒的分解透视图，该单镜头反射照相机是根据实施例的光学设备的示例。固定镜 筒712、直线引导（straight guide)镜筒713和前透镜组镜筒714被固定到能够可拆卸地附 接到照相机的基座711。这些组件是可互换透镜镜筒的固定部件。
[0142] 沿用于引导聚焦透镜702的光轴方向在直线引导镜筒713中形成直线引导沟槽 713a。聚焦透镜702被后透镜组镜筒716支撑，沿径向向外突出的凸轮滚子717a和717b通过 使用螺杆718被固定到后透镜组镜筒716。凸轮滚子717a嵌合到直线引导沟槽713a中。
[0143] 凸轮环715可旋转地嵌合到直线引导镜筒713的内周。固定到凸轮环715的滚子719 嵌合到直线引导镜筒713的周边沟槽713b中，由此限制直线引导镜筒713与凸轮环715之间 的沿光轴方向的相对位移。在凸轮环715中形成用于聚焦透镜702的凸轮沟槽715a。上述凸 轮滚子717b嵌合到凸轮沟槽715a中。
[0144] 旋转传送环720被设置在固定镜筒712的外周侧。旋转传送环720相对于固定镜筒 712在固定位置处可旋转地被滚珠座圈727支撑。轮722可旋转地被从旋转传送环720辐射状 延伸的轴720f支撑。轮722的大直径部分与手动聚焦环724的基座侧表面724b接触。轮722的 小直径部分722b与接合部729接触。轮722以规则的间隔被设置在旋转传送环720的外周上 的六个位置处，并且每个轮以上述方式被布置。
[0145] 低摩擦片(垫圈）733被设置在手动聚焦环724的内周上。低摩擦片被插入在固定镜 筒712的基座侧表面712a与手动聚焦环724的前表面724a之间。低摩擦片733的外周具有环 状形状，并且嵌合到手动聚焦环724的内周724c。手动聚焦环724的内周724c嵌合到固定镜 筒712的外周712b。低摩擦片733减小在手动聚焦环724相对于固定镜筒712围绕光轴方向旋 转的环旋转系统中出现的摩擦力。
[0146] 通过由波形垫圈726向透镜的前方加压超声马达725导致的一定压力，轮722的大 直径部分722a和手动聚焦环724的基座侧表面724b彼此接触。通过由波形垫圈726向透镜的 前方加压超声马达725导致的适当的压力，轮722的小直径部分722b和接合部729也彼此接 触。波形垫圈726沿基座方向的移动被通过卡口机构与固定镜筒712接合的垫圈732限制。由 波形垫圈726施加的弹簧力被传送到超声马达725并然后传送到轮722,由此手动聚焦环724 对固定镜筒712的基座侧表面712a加压。换句话说，手动聚焦环724被布置为对固定镜筒712 的基座侧表面712a加压，其中低摩擦片733被插入其间。
[0147] 当超声马达725通过使用控制部（图中未示出）相对于固定镜筒712旋转时，轮722 由于接合部729与轮722的小直径部分722b之间的摩擦接触而围绕各轴720f旋转。围绕各轴 720f旋转的轮722导致旋转传送环720围绕光轴旋转（自动聚焦）。
[0148] 当通过手动输入部（图中未示出）围绕光轴向手动聚焦环724施加旋转力时，轮722 由于彼此压力接触的手动聚焦环724的基座侧表面724b与轮722的大直径部分722a之间的 摩擦力而围绕各轴720f旋转。轮722的大直径部分722a围绕轴720f的旋转导致旋转传送环 720围绕光轴旋转。注意，在这种状态下，超声马达725通过转子725c与静子725b之间的摩擦 力被保持以便不旋转(手动聚焦）。
[0149] 两个聚焦键728以相对的位置被设置在旋转传送环720上，并且嵌合到在凸轮环 715的边缘中形成的缺口部分715b中。因此，当旋转传送环720在自动聚焦或手动聚焦中围 绕光轴旋转时，得到的旋转力通过聚焦键728被传送到凸轮环715。当凸轮环715由于旋转力 而围绕光轴旋转时，其旋转被凸轮滚子717a和直线引导沟槽713a限制的后透镜组镜筒716 通过凸轮滚子717b沿凸轮环715的凸轮沟槽715a向前或向后移动。以上述方式，聚焦透镜 702被操作以便实现聚焦。
[0150] 尽管以用于单镜头反射照相机的可互换透镜镜筒作为示例描述了根据实施例的 光学设备，但是根据实施例的光学设备也可被用作包括包含超声马达的驱动部的光学设 备，而不管照相机的类型如何，诸如紧凑型照相机和电子静物照相机。
[0151]振动装置和尘埃去除装置
[0152] 振动装置被用于例如传输或去除粒子、粉末或液体，并且还被广泛利用在电子设 备等中。以下，以包含上述压电元件的尘埃去除装置作为示例描述根据本发明的实施例的 振动装置。
[0153] 根据实施例的振动装置包括包含其上设置上述压电元件或上述多层压电元件的 振动板的振动体。根据实施例的尘埃去除装置包括包含其上设置上述压电元件或上述多层 压电元件的振动板的振动体。
[0154]图9A和图9B是示意性地示出根据实施例的尘埃去除装置的示图。尘埃去除装置 310包含振动板320和具有板形状的压电元件330。压电元件330可以是上述多层压电元件。 用于振动板320的材料不被限制。在尘埃去除装置310被使用在光学设备中的情况下，振动 板320可由半透明材料或光反射材料组成。
[0155] 图10A~10C是示意性地示出图9A和图9B所示的压电元件330的示图。图10A和图 10C分别示出压电元件330的前表面和后表面。图10B示出压电元件330的侧表面。如图9A~ 10C所示，压电元件330包含压电陶瓷331、第一电极332和第二电极333。第一电极332和第二 电极333被设置在压电陶瓷331的各主表面上。与图9A和图9B那样，压电元件330可以是上述 多层压电元件。在这样的情况下，压电陶瓷331具有压电材料层和内部电极被交替层叠在彼 此的顶部的结构，并且内部电极与第一电极332和第二电极333交替地短路。该允许相位上 彼此分开的驱动波形被输入到压电陶瓷层。这里使用的术语"第一电极表面336"指的是压 电元件330的其上设置第一电极332且在图10C中在前侧示出的表面。这里使用的术语"第二 电极表面337"指的是压电元件330的其上设置第二电极333且在图10A中在前侧示出的表 面。
[0156] 这里使用的术语"电极表面"指的是压电元件的其上设置电极的表面。例如，如图 10B所示，第一电极332可延伸到第二电极面337。
[0157] 如图9A和图9B所示，压电元件330的第一电极表面336粘附到振动板320的主表面。 在操作压电元件330时，在每个压电元件330与振动板320之间导致应力，这导致振动板的面 夕K〇ut-〇f-plane)振荡。根据实施例的尘埃去除装置310通过利用振动板320的面外振荡去 除粘附到振动板320的表面的诸如尘埃的异物。这里使用的术语"面外振荡"指的是导致振 动板沿光轴方向即振动板的厚度方向位移的弹性振荡。
[0158] 图11A和图11B是示意性地示出根据实施例的尘埃去除装置310的振动原理的示 图。图11A示出其中通过向一对压电元件330施加彼此同相的交变电压导致面外振荡的振动 板320。构成一对压电元件330的压电陶瓷在与压电元件330的厚度方向相同的方向上被极 化。尘埃去除装置310在第七振荡模式中操作。图11B示出其中通过向一对压电元件330施加 彼此反相的交变电压（即，交变电压之间的相位差为180°)导致面外振荡的振动板320。尘埃 去除装置310在第六振荡模式中操作。通过利用至少两种不同的振荡模式，根据实施例的尘 埃去除装置310有效地去除粘附到振动板的表面的尘埃。
[0159] 成像装置
[0160] 以下描述根据本发明的实施例的成像装置。根据实施例的成像装置包含上述尘埃 去除装置和成像元件单元。尘埃去除装置的振动板被设置在成像元件单元的光接收侧表面 上。图12和图13是示出作为根据实施例的成像装置的示例的数字单镜头反射照相机的示 图。
[0161 ]图12是从被照体观看的没有照相机透镜单元的照相机主体601的前透视图。图13 是照相机的内部的示意性分解透视图，以用于解释尘埃去除装置和成像单元400周围的结 构。
[0162] 通过照相机透镜的摄影光束被引导到设置在照相机主体601内的镜箱605。主镜 (即时返回镜)606在以下的两个位置处被设置在镜箱605内：以相对于摄影光轴的45°的角 度，以便向五面镜（图中未示出）引导摄影光束;在与摄影光束分开的位置，以便向成像元件 (图中未示出）引导摄影光束。
[0163] 按离被照体的距离的次序的镜箱605和快门单元200被设置在用作照相机主体601 的框架的主体机架300的被照体侧。成像单元400被设置在主体机架300的摄影者侧。成像单 元400被布置为使得成像元件的成像表面被布置为以预定的间距与用作用于附接照相机透 镜单元的基准的基座部分602的附接表面平行。
[0164] 以上以数字单镜头反射照相机作为示例描述根据实施例的成像装置。然而，根据 实施例的成像装置也可以是照相机透镜单元可互换照相机，诸如不包含镜箱605的无镜数 字单镜头反射照相机。根据实施例的成像装置也可被用作具有可互换照相机透镜单元的视 频照相机、诸如复印机、传真机或扫描仪的任何成像装置，或者使用在包含成像装置并且特 别是需要去除粘附到光学组件的表面的尘埃的电气和电设备中。
[0165] 电子设备
[0166] 以下描述根据本发明的实施例的电子设备。根据实施例的电子设备包括包含上述 压电元件或上述多层压电元件的压电声学组件。压电声学组件的示例包含扬声器、蜂鸣器、 麦克风和表面声波(SAW)元件。
[0167] 图14是作为根据实施例的电子设备的示例的数字照相机的主体931的前透视图。 主体931包含设置在其前表面上的光学装置901、麦克风914、频闪发光部909和辅助光束部 916。麦克风914由虚线指示，因为它被加入主体931内。主体931具有在麦克风914的前方形 成的孔，以便通过孔收集外部声音。
[0168] 主体931还包含设置在其上表面上的电源按钮933、扬声器912、变焦杆932和释放 按钮908。通过使用释放按钮908实现聚焦。扬声器912由虚线指示，因为它被加入主体931 内。主体931具有在扬声器912上方形成的孔径，以便通过孔径向外传送声音。
[0169]根据实施例的压电声学组件可被用作选自麦克风914、扬声器912和表面声波元件 的至少一个组件。
[0170] 以上以数字照相机作为示例描述根据实施例的电子设备。然而，根据实施例的电 子设备也可被用作包含压电声学组件的任何电子设备，诸如声音再现设备、声音记录设备、 移动电话或信息终端设备。
[0171] 如上所述，根据本发明的实施例的压电元件和多层压电元件可被适当地使用在液 体喷出头、液体喷出装置、超声马达、光学设备、振动装置、尘埃去除装置、成像装置或电子 设备中。
[0172] 通过使用根据本发明的实施例的压电元件或多层压电元件，可以提供具有与含有 铅的压电元件可比较或者更高的喷嘴密度和喷出速度的液体喷出头。
[0173] 通过使用根据本发明的实施例的液体喷出头，可以提供能够以与包含含有铅的压 电元件的液体喷出装置可比较或更高的速度和精度喷出液体的液体喷出装置。
[0174] 通过使用根据本发明的实施例的压电元件或多层压电元件，可以提供具有与包含 含有铅的压电元件的超声马达可比较或更高的驱动力和耐久性的超声马达。
[0175] 通过使用根据本发明的实施例的超声马达，可以提供具有与包含含有铅的压电元 件的光学设备可比较或更高的耐久性和操作精度的光学设备。
[0176] 通过使用根据本发明的实施例的压电元件或多层压电元件，可以提供具有与包含 含有铅的压电元件的振动装置可比较或更高的振动力和耐久性的振动装置。
[0177] 通过使用根据本发明的实施例的振动装置，可以提供具有与包含含有铅的压电元 件的尘埃去除装置可比较或更高的尘埃去除效率和耐久性的尘埃去除装置。
[0178] 通过使用根据本发明的实施例的尘埃去除装置，可以提供具有与包含含有铅的压 电元件的成像装置可比较或者更高的尘埃去除能力的成像装置。
[0179] 通过使用根据本发明的实施例的包含压电元件或多层压电元件的压电声学组件， 可以提供具有与包含含有铅的压电元件的电子设备可比较或者更高的声音产生能力的电 子设备。
[0180] 根据本发明的实施例的压电陶瓷可被用于制造液体喷出头、马达和诸如超声振动 器、压电致动器、压电传感器和铁电存储器的各种设备。
[0181] 示例
[0182] 参照以下的示例更详细地描述根据本发明的实施例的压电陶瓷。然而，本发明不 限于以下的示例。
[0183] 在以下的步骤中制备和评价在示例和比较示例中制备的压电陶瓷和它们的中间 广品。
[0184] 比较示例1和2
[0185] 制备不含有Cu的比较用压电陶瓷。在比较示例1中，原材料粉末被称重，使得比较 用压电陶瓷的组成为(Nao. 88Bao. 12) (Nbo. 88Ti〇. 12) 03。在比较示例2中，原材料粉末被称重，使 得包含在比较用压电陶瓷中的MgO的量为|丐钛矿型金属氧化物(Nao.88Bao.i2) (Nbo.88Tio.i2)〇3 的量（1摩尔）的0.2mo 1 %。使用的原材料粉末为铌酸钠(NaNb03)粉末、钛酸钡(BaTi03)粉末 和氧化镁(MgO)粉末。铌酸钠粉末、钛酸钡粉末和氧化镁粉末的纯度分别为大于或等于 99%、大于或等于99%和大于或等于99.99%。包含在铌酸钠粉末中的Na与Nb的摩尔比为通 过原子吸收光谱法和ICP发射光谱化学分析测量的1.00 ± 0.05。向称重的原材料粉末添加 乙醇和氧化锆球(ball)，并且将得到的混合物湿磨24小时。随后，通过筛子过滤混合物以去 除氧化锆球。得到含有乙醇的浆料在保持在80°C下的干燥炉中干燥。然后，向得到的原材料 粉末的混合物添加粘结剂，以对原材料粉末的混合物进行粒化。粒化的粉末被装在金属模 子中并且被压紧，以制备具有17_的直径和约1_的厚度的坯体。坯体在1100°C的最大温度 下在空气中被烧结6小时以制备陶瓷（以下，也称为"样品"）。通过X射线衍射的样品测量确 认，样品以钙钛矿结构作为主相。
[0186] 比较示例3
[0187] 制备不含有Mg的比较用压电陶瓷。在比较示例3中，除了使用氧化铜(CuO)以制备 比较用压电陶瓷以外，如比较示例1中那样制备比较用压电陶瓷。具体而言，包含在比较用 压电陶瓷中的CuO的量为|丐钛矿型金属氧化物(Nao.88Bao.i2) (Nbo.88Tio.i2)〇3的量（1摩尔）的 0.5mol%。氧化铜粉末的纯度为大于或等于99%。通过X射线衍射的样品测量确认，样品基 本上以钙钛矿结构作为单相。烧结体的密度为理论密度的94%或更大。图15A是通过使用光 学显微镜以20倍倍率拍摄的、在比较示例3中制备的比较用压电陶瓷的表面的图像。样品的 晶粒的平均等效圆直径超过20μπι。即，确认已出现异常颗粒生长。
[0188] 比较示例4
[0189] 通过向原材料粉末添加氧化铌(Nb205)，原材料粉末中的Na与Nb的比值被改变为小 于0.95,以便制备具有小于0.95的比值Na/Nb的比较用压电陶瓷。具体而言，除了原材料粉 末被称重使得包含在比较用压电陶瓷中的Cu0、Mg0和Nb0 2.5的量分别为钙钛矿型金属氧化 物(Nao.88Bao.i2) (Nbo.88Tio.i2)〇3的量（1摩尔）的0 · 5mol %、lmol % 和6mol % 以外，如比较不例 1中那样制备比较用压电陶瓷。氧化铌粉末的纯度为大于或等于99%。通过X射线衍射的样 品测量确认，样品包含杂相。陶瓷中的比值Na/Nb为通过波长分散X射线荧光(XRF)光谱法测 量的0.93。通过使用从具有已知组成的基准样品确定的校准曲线进行通过XRF光谱法的测 量，该已知组成通过原子吸收光谱法和ICP发射光谱分析确定。
[0190] 比较示例5
[0191] 通过向原材料粉末添加碳酸钠(Na2C03)，包含在原材料粉末中的Na与Nb的比值被 改变为大于1.1，以便制备具有超过1.05的比值Na/Nb的比较用压电陶瓷。具体而言，除了原 材料粉末被称重使得包含在比较用压电陶瓷中的Cu0、Mg0和Na0o. 5的量分别为钙钛矿型金 属氧化物（Nao.88Bao.i2) (Nbo.88Tio.i2)〇3的量（1摩尔）的0 · 5mol %、lmol %和10mol % 以外，如 比较示例1中那样制备比较用压电陶瓷。碳酸钠粉末的纯度为大于或等于99%。通过X射线 衍射的样品测量确认，样品包含钙钛矿结构作为主相。陶瓷中的比值Na/Nb为通过XRF光谱 法测量的1.06。
[0192] 示例1~6
[0193] 除了使用MgO以制备压电陶瓷以外，如比较示例3中那样制备根据本发明的实施例 的压电陶瓷。具体而言，原材料粉末被称重使得包含在压电陶瓷中的MgO的量为钙钛矿型金 属氧化物(Nao.88Bao.i2) (Nbo.88Tio.i2)〇3的量（1摩尔）的0 · lmol % (不例 1)、0 · 2mol % (不例2)、 0· 5mol% (示例3)、0 · 75mol% (示例4)、1 .Omol % (示例5)或2 .Omol % (示例6)。通过X射线衍 射进行的烧结压电陶瓷的测量确认，样品包含钙钛矿结构作为主相。压电陶瓷的密度为理 论密度的94%或更大。注意，对示例1中的Cu含量使用的表述"0.50mol %"意味着，相对于1 摩尔（172.2g)的由通式（1)代表的钙钛矿型金属氧化物，使用0.398g的氧化铜(就Cu来说为 0.318g)。原材料粉末中的比值Na/Nb为通过XRF光谱法测量的1.05。
[0194] 在示例1~6中制备的粒状(pellet-like)压电陶瓷中的每一个的两个表面被研磨 到0.5mm的厚度。通过DC溅射在每个压电陶瓷的各表面上形成金电极，以形成根据本发明的 实施例的压电元件。压电元件被切成用于评价压电陶瓷的性能的1 〇mm X 2.5_ X 0.5mm的条 带（strip)。在比较示例1~5中制备的压电陶瓷也被处理成用于评价压电陶瓷的性能的如 示例1~6中那样的比较用压电元件。在通过谐振-反谐振方法评价压电性能之前，每个样品 经受极化处理。具体而言，在每个样品在油浴中被加热到150°C之后，向样品施加20kV/cm的 电场30分钟。在向样品施加电压时，样品被冷却到室温。
[0195] 表1概述从在示例1~6中制备的压电陶瓷和在比较示例1~5中制备的比较用压电 陶瓷中的每一个制备的压电元件的居里温度(T。）、相对介电常数、机电耦合系数(k 31)、压电 常数(d31)、杨氏模量(Yn)和机械品质因数(Qm)。通过以1kHz的频率和0.5V的电压向条带状 压电元件施加交变电压，测量每个压电元件的相对介电常数。通过谐振-反谐振方法测量每 个压电元件的机电耦合系数、压电常数、杨氏模量和机械品质因数。表1还概述在研磨压电 陶瓷的表面之后通过XRF确定的、Na与Nb的摩尔比（x/y)和相对于钙钛矿型金属氧化物的含 量的CuO和MgO含量。由于CuO量在烧结之后可能从原始称重的量减少20%~40%，因此Cu原 材料被称量为过量，以便实现表1所示的组成。除了分别有意添加 Nb和Na的比较示例4和5以 外，每个样品的比值x/y偏离1源自使用的NaNb03原材料粉末中的比值Na/Nb偏离1或者Na在 烧结期间挥发。表3和表4中的关于组成的描述与表1相同。
[0196] 表1示出在比较示例1和2中制备的不包含CuO的比较用压电元件具有显著低的相 对介电常数、显著低的机电耦合系数和显著低的压电常数，并且与比较示例1~3相比，在示 例1~6中制备的样品具有改善的机械品质因数。
[0197] 以10Hz的频率向每个条带状压电元件施加三角波电场，以测量极化电场滞后曲 线。表2概述从滞后曲线确定的矫顽电场的大小的平均值和内部电场的大小。表2示出添加 MgO增加了矫顽电场的大小的平均值和内部电场的大小。
[0198] 确认的是，在比较示例4中制备的其中Na含量X与Nb含量y的比值(x/y)小于0.95的 样品具有比在示例5中制备的其中比值x/y落在根据本发明的实施例的范围内的样品低的 机电耦合系数。还确认的是，在比较示例5中制备的其中Na含量X与Nb含量y的比值(x/y)超 过1.05的样品具有比在示例5中制备的其中比值x/y落在根据本发明的实施例的范围内的 样品低的机械品质因数。
[0201]
[0202]
[0203] 图15A~15C分别是在比较示例3、示例1和示例2中制备的压电陶瓷的表面的光学 显微镜图像。为了评价烧结体的颗粒的尺寸，通过使用光学显微镜观察烧结体的表面。确认 在比较示例3(图15A)和示例1(图15B)中制备的烧结体的颗粒异常生长。在在示例2(图15C) ~6中制备的烧结体中没有观察到异常颗粒生长，该烧结体具有0.5~20μπι的平均等效圆直 径。因此，确认的是，与不使用MgO的情况相比，以0.2mol %或更多的含量添加 MgO增加了机 械品质因数并且抑制了异常颗粒生长的出现。可适当地使用具有0.5~20μπι的平均等效圆 直径的压电陶瓷以制造设备。通过使用扫描电子显微镜(SEM)确定小晶粒的尺寸。晶粒的平 均等效圆直径基于观察结果计算并且被视为晶粒的平均颗粒尺寸。
[0204] 比较示例6、8和9
[0205] Na含量X或Nb含量y为小于或等于0.85、或者大于0.92的比较用压电陶瓷在1175°C 下被烧结。比较用压电陶瓷中的Cu和Mg的含量分别被设定为0. lmo 1 %和0.5mo 1 %。除了烧 结温度和称重的原材料粉末的量改变以外，如示例1中那样制备比较示例6、8和9的压电陶 bL· 〇
[0206] 比较示例7
[0207]不含有Mg的比较用压电陶瓷在117 5 °C下被烧结。比较用压电陶瓷中的Cu的含量被 设定为O.lmol%。除了烧结温度和称重的原材料粉末的量改变以外，如比较示例3中那样制 备比较示例7的压电陶瓷。
[0208] 示例7~12
[0209]根据本发明的实施例的其中Na含量X和Nb含量y为大于或等于0.85且小于或等于 0.92的压电陶瓷在1175°C下被烧结。压电陶瓷中的Cu和Mg的含量分别被设定为0. lmo 1 %和 0.5mo 1 %。除了烧结温度和称重的原材料粉末的量改变以外，如示例1中那样制备示例7~ 12的压电陶瓷。
[0210] 如示例1~6中那样评价在示例7~12中制备的压电陶瓷和在比较示例6~9中制备 的比较用压电陶瓷。通过在以0.5V的电压和1kHz的频率向样品施加交变电压的同时将样品 的温度从_l〇〇°C变为350°C，使用阻抗分析仪测量样品的相对介电常数。基于每个样品的相 对介电常数的温度依赖性，确定样品的居里温度，在该居里温度下，样品的相对介电常数由 于从四方相到立方相的相变而局部最大化。根据样品的组成，观察由于从斜方相到四方相 的相变导致相对介电常数的拐点的温度。例如，尽管具有组成(Na〇. 9()Ba().i())(Nb().9()Ti().i())03 的样品具有约210°C的居里温度，但是在20°C附近观察到由于从斜方相到四方相的相变导 致的样品的相对介电常数的拐点。用于测量居里温度的样品是还没有经受极化处理的样 品。
[0211]表3概述从在示例7~12中制备的压电陶瓷和在比较示例6~9中制备的比较用压 电陶瓷中的每一个制备的压电元件的相对介电常数、机电耦合系数(k31)、压电常数(d31)、 杨氏模量(Yn)、机械品质因数(Q m)和Na与Nb的摩尔比（x/y)。测量条件与表1相同。表3示出 具有小于0.85的Na含量X或Nb含量y的压电陶瓷具有小于120°C的低的居里温度，并且具有 很少的实际用途(比较示例6)。由于在比较示例6中制备的压电陶瓷具有60°C的低的居里温 度，因此不可能在150°C下执行压电陶瓷的极化处理。因此，在比较示例6中，不进行压电性 能的评价。表3中的符号指示没有进行谐振频率和反谐振频率的测量。还确认具有大于 0.92的Na含量X或Nb含量y的压电陶瓷具有显著低的压电常数(比较示例8和9)。在比较示例 7中制备的不含有MgO的样品具有比在不例11中制备的含有MgO的样品低的机械品质因数。
[0212]
[0214] 示例13 ~21
[0215] 除了烧结温度和称重的原材料粉末的量改变以外，如示例1中那样制备根据本发 明的实施例的压电陶瓷。
[0216] 如示例1~6中那样评价在示例13~21中制备的压电陶瓷。表4概述从在示例2、3、 5、6和13~21中制备的压电陶瓷中的每一个制备的压电元件的烧结温度和密度。
[0217] 在研磨样品之前，基于阿基米德原理测量每个样品的密度。由于（NaQ.88Bao.12) (Nb Q.88TiQ.12)03的理论密度为4.69g/cm 3,因此，当测量的样品的密度为大于或等于4.41g/ cm3时，样品的相对密度为大于或等于94%。通过X射线衍射测量来评价每个压电陶瓷的晶 相。
[0218] 表4示出在示例13~16中制备的在1200 °C下烧结的压电陶瓷具有比根据本发明的 实施例的在1150 °C或1100 °C下制备的压电陶瓷低的密度(小于理论密度的94 %)。
[0219]
[0221] 示例22
[0222] 相同的原材料粉末以与示例2相同的掺合比例被湿磨，并且使得得到的原材料混 合物干燥。有机粘结剂与原材料混合物混合，并且通过刮刀方法，使得到的混合物形成为 片。因此，形成具有50μηι的厚度的生片(green sheet)。
[0223] 在生片上印刷用于内部电极的导电糊。使用的导电糊是70%Ag和30%Pd的合金。 其上沉积导电糊的九个生片被层叠在彼此的顶部，并且得到的多层体在1100°c下被烧结以 制备烧结体。烧结体被切成l〇mm X 2.5mm的块。块的侧表面被研磨，并且通过Au溅射在各侧 表面上形成一对外部电极即第一电极和第二电极，使得内部电极与一对外部电极交替地短 路。因此，制备图2B所示的多层压电元件。
[0224] 多层压电元件的内部电极的观察确认，由Ag-Pd合金即电极材料制成的层和压电 材料层被交替层叠在彼此的顶部。
[0225] 在评价压电性能之前，使样品经受极化处理。具体而言，样品在热板上被加热到 150°C，在第一电极与第二电极之间施加20kV/cm的电场30分钟，并且在向样品施加电场的 同时使样品冷却到室温。
[0226] 样品的压电性能的评价确认，样品具有足够良好的绝缘性能。因此，确认样品具有 与在示例2中制备的压电陶瓷可比较的压电性能。
[0227] 示例23
[0228] 通过使用在示例2中制备的压电元件制备图3A和图3B所示的液体喷出头。确认液 体喷出头根据输入的电信号喷出墨。
[0229] 示例24
[0230 ]通过使用在示例2 3中制备的液体喷出头制备图4所示的液体喷出装置。确认液体 喷出装置根据输入的电信号将墨喷出到接收物上。
[0231] 示例25
[0232] 通过使用在示例2中制备的压电元件制备图6A所示的超声马达。确认超声马达根 据施加的交变电压旋转。
[0233] 示例26
[0234] 通过使用在示例25中制备的超声马达制备图7A所示的光学设备。确认光学设备根 据施加的交变电压实现自动聚焦。
[0235] 示例27
[0236] 通过使用在示例2中制备的压电元件制备图9A和图9B所示的尘埃去除装置。塑料 珠被散布，并且向尘埃去除装置施加交变电压。确认尘埃去除装置以高的效率去除尘埃。
[0237] 示例28
[0238] 通过使用在示例27中制备的尘埃去除装置制备图12所示的成像装置。确认的是， 粘附在成像装置的成像单元的表面上的尘埃被充分地去除，并且作为结果，成像装置形成 图像，而没有由于尘埃导致的失败。
[0239] 示例29
[0240] 通过使用在示例2中制备的压电元件制备图14所示的电子设备。确认电子设备的 扬声器根据施加的交变电压操作。
[0241] 示例30
[0242] 通过使用在不例22中制备的多层压电兀件制备图3A和图3B所不的液体喷出头。确 认液体喷出头根据输入的电信号喷出墨。
[0243] 示例31
[0244] 通过使用在示例30中制备的液体喷出头制备图4所示的液体喷出装置。确认液体 喷出装置根据输入的电信号将墨喷出到接收物上。
[0245] 示例32
[0246] 通过使用在示例22中制备的多层压电元件制备图6B所示的超声马达。确认超声马 达根据施加的交变电压旋转。
[0247] 示例33
[0248] 通过使用在示例32中制备的超声马达制备图7A所示的光学设备。确认光学设备根 据施加的交变电压实现自动聚焦。
[0249] 示例34
[0250]通过使用在示例22中制备的多层压电元件制备图9A和图9B所示的尘埃去除装置。 塑料珠被散布，并且向尘埃去除装置施加交变电压。确认尘埃去除装置以高的效率去除尘 埃。
[0251] 示例35
[0252] 通过使用在示例34中制备的尘埃去除装置制备图12所示的成像装置。确认的是， 粘附在成像装置的成像单元的表面上的尘埃被充分地去除，并且作为结果，成像装置形成 图像，而没有由于尘埃导致的失败。
[0253] 示例36
[0254] 通过使用在示例22中制备的多层压电元件制备图14所示的电子设备。确认电子设 备的扬声器根据施加的交变电压操作。
[0255] 尽管已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性 实施例。随附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以便包含所有这样的修改以及等同的结 构和功能。
[0256] 本申请要求2014年1月29日提交的日本专利申请No . 2014-014471的权益，在这里 通过整体引用而特此并入。
[0257] 工业适用性
[0258] 根据本发明的实施例的压电陶瓷即使在高的环境温度下也具有良好的压电性能， 并且由于它不含有铅，因此具有低的环境负担。因此，根据实施例的无铅压电陶瓷可被适当 地用于制造其中压电陶瓷被通常使用的设备，诸如液体喷出头、超声马达和尘埃去除装置。
【主权项】
1. 一种压电陶瓷，包括： 由通式(1)代表的钙钛矿型金属氧化物： 通式（l):(NaxBai-y)(NbyTii-y)〇3,这里，0.85彡 X彡0·92,0·85 彡y 彡 0.92,并且 0.95彡x/ y^l.05； CuO;以及 MgO， 其中，CuO的含量为大于或等于所述钙钛矿型金属氧化物的含量的O.lmol %且小于或 等于所述钙钛矿型金属氧化物的含量的lmol%，并且MgO的含量为大于或等于所述钙钛矿 型金属氧化物的含量的〇. lmol %且小于或等于所述钙钛矿型金属氧化物的含量的2mol %。2. 根据权利要求1所述的压电陶瓷，其中， 构成所述压电陶瓷的晶粒的等效圆直径的平均值为大于或等于〇.5μπι且小于或等于20 μηι〇3. -种用于制造根据权利要求1所述的压电陶瓷的方法，该方法包括： 烧结包含Na、Nb、Ba、T i、Cu和Mg的原材料粉末， 其中，包含在所述原材料粉末中的Na与Nb的摩尔比为0.95彡Na/Nb彡1.10。4. 根据权利要求3所述的用于制造根据权利要求1所述的压电陶瓷的方法，其中， 烧结温度为小于或等于1200 °C。5. -种压电元件，包括： 第一电极； 压电材料部分；以及 第二电极， 其中，所述压电材料部分包含根据权利要求1或2所述的压电陶瓷。6. -种多层压电元件，包括： 多个压电陶瓷层;和 分别包含内部电极的多个电极层， 所述压电陶瓷层和电极层交替层叠在彼此的顶部， 其中，所述压电陶瓷层分别包含根据权利要求1或2所述的压电陶瓷。7. 根据权利要求6所述的多层压电元件，其中， 所述内部电极包含Ag和Pd，并且 其中，Ag的重量Ml与Pd的重量M2的比值M1/M2为1.5彡M1/M2彡9.0。8. 根据权利要求6所述的多层压电元件，其中， 所述内部电极包含选自Ni和Cu的至少一种元素。9. 一种液体喷出头，包括： 液体室，该液体室包含振动部分，在该振动部分中，根据权利要求5所述的压电元件或 根据权利要求6~8中的任一项所述的多层压电元件被设置;和 与所述液体室连通的喷出端口。10. -种液体喷出装置，包括： 记录介质传输部;和 根据权利要求9所述的液体喷出头。11. 一种超声马达，包括： 振动体，在该振动体中，根据权利要求5所述的压电元件或根据权利要求6~8中的任一 项所述的多层压电元件被设置;和 与所述振动体接触的移动体。12. -种光学设备，包括： 驱动部，该驱动部包含根据权利要求11所述的超声马达。13. -种振动装置，包括： 振动体，该振动体包含振动板，在该振动板上，根据权利要求5所述的压电元件或根据 权利要求6~8中的任一项所述的多层压电元件被设置。14. 一种尘埃去除装置，包括： 振动部分，该振动部分包含根据权利要求13所述的振动装置。15. -种成像装置，包括： 根据权利要求14所述的尘埃去除装置;和 成像元件单元， 其中，所述尘埃去除装置的振动板被设置在成像元件单元的光接收侧表面上。16. -种包括压电声学组件的电子设备，包括： 根据权利要求5所述的压电元件或根据权利要求6~8中的任一项所述的多层压电元 件。
【文档编号】C04B35/495GK105939983SQ201580005886
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年1月15日
【发明人】渡边隆之, 上田未纪, 林润平, 三浦薫
【申请人】佳能株式会社