除尘装置和成像装置制造方法

除尘装置和成像装置制造方法
【专利摘要】提供了一种除尘装置（470）和使用该除尘装置（470）的成像装置。在将被设置在基体（501）上的除尘装置（470）中，包括由压电材料（431）和一对相对电极（432，433）形成的压电元件（430）、振动构件、以及至少含有高分子化合物成分的固定构件，其中，压电材料（431）的从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为60℃≤T≤-5℃，并且由此，可以适当地设计和控制该除尘装置（470），并且即使在低温下也可以获得高除尘性能。
【专利说明】除尘装置和成像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及去除粘附到诸如数字照相机或摄像机的成像装置以及合并在成像装置中的光学组件的表面的灰尘，更特别地，涉及一种用于通过施加振动来去除灰尘的除尘装置。
【背景技术】
[0002]在用于通过将图像信号转换为电信号来拾取图像的诸如数字照相机的成像装置中，由诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像拾取元件接收拍摄光束。然后，将从图像拾取元件输出的光电转换信号转换为图像数据，并将该图像数据记录在诸如存储卡的记录介质上。在这样的成像装置中，光学低通滤光器和红外线截止滤光器设置在图像拾取元件的前面(对象侧)。
[0003]在这种类型的成像装置中，当灰尘粘附到图像拾取元件的盖玻璃的表面或那些滤光器的表面时，灰尘在拾取的图像中可能表现为黑色斑点。特别地，在包括可换镜头的单镜头反光式数字照相机中，当更换镜头时，灰尘可以通过镜头安装座的开口进入数字照相机主体，并且可以粘附到图像拾取元件的盖玻璃或滤光器的表面。
[0004]鉴于以上，提出了包括用于通过使用压电元件的振动来去除粘附到表面的灰尘的除尘装置的数字照相机(参见例如PTL1)。
[0005]在包括在PTLl中所公开的数字照相机中的除尘装置中，向固定地接合到振动构件(PTL1中的滤尘器)的压电元件施加具有预定频率的交变电压以驱动该压电元件，从而产生用于使振动构件在光轴方向上(即，在振动构件的厚度方向上)移位的弹性振动(以下，被定义为弯曲振动)。PTLl的除尘装置通过施加如此产生的弯曲振动来去除粘附到振动构件的表面的灰尘。
[0006]在PTLl的具有以上提及的配置的数字照相机中，振动构件的前表面侧由推压构件保持，该推压构件的一端通过螺丝钉固定到照相机主体(成像装置)，振动构件的后表面侧由照相机主体(成像装置)上提供的密封垫保持。在振动构件的后表面侧，通过振动构件、密封垫和照相机主体确保密封状态(用于防止诸如灰尘的杂质进入其中的密封空间被形成)，因此，只有当振动构件的前表面侧的灰尘可以被去除时，灰尘才不投射在拾取的图像上。
[0007]在这种情况下，通过来自推压构件的压力，抵靠密封垫推压振动构件。由用于弹簧的磷青铜或用于弹簧的不锈钢的板材制成的推压构件具有高抗弯刚度，由橡胶材料制成的密封垫具有低抗弯刚度，因此，密封垫因压力或外力(惯性力等)而变形。
[0008]此外，接合到推压构件的容纳构件插入在推压构件与振动构件之间，并且该容纳构件通过将定位构件置于中间以将振动构件定位在垂直于光轴的平面中来容纳振动构件。容纳构件和定位构件由诸如橡胶和树脂的具有振动阻尼的材料制成。
[0009]此外，容纳部分设置在振动构件的后表面侧。由橡胶、软树脂等制成的具有振动阻尼的容纳部分的刚度高于密封垫的刚度，因此，防止密封垫相对于振动构件的某一压力或更大压力而变形。
[0010]顺便一提，容纳部分被布置为支承振动构件的其中弯曲振动难以发生的节部，以便不抑制振动构件的振动。
[0011]固定地接合到振动构件的压电元件电连接到挠性印刷板以用于将具有预定频率的交变电压施加于压电元件，通常通过用各向异性导电膜(ACF)或树脂的粘结来执行该连接。
[0012]如上所述，除尘装置需要用于将除尘装置设置在诸如成像装置或照相机主体的基体上的固定构件。固定构件需要作为其功能的阻尼能力，以便不将过大振动传送到基体。另一方面，如PTLl中的一系列配置中所示的，固定构件具有显著抑制振动构件的振动从而劣化除尘效果的方面。因此，将诸如橡胶或树脂的软高分子化合物材料用于固定构件。
[0013]此外，在除尘装置中，还将诸如树脂的软材料用于压电元件与振动构件之间的固定接合、以及压电元件与挠性印刷板之间的粘结。
[0014]PTLl的压电元件为具有环形形状或矩形形状的板的形式，并且包括压电材料和彼此相对的一对电极。该对电极包括设置在压电材料的板表面上的第一电极和第二电极。第一电极也被称为下电极，第二电极也被称为上电极。这里，通过电极之间施加的电场，在压电材料中产生膨胀和收缩变形，这产生用于使PTLl的压电元件在垂直于振动构件的光轴的方向上(即，在垂直于压电元件的厚度方向的方向(以下，被定义为长度方向)上)移位的弹性振动(以下，被定义为长度振动)。由于压电元件的长度振动，在压电元件与固定地接合到压电元件的振动构件之间产生应力，从而在振动构件中产生弯曲振动。
[0015]在振动构件中，控制将施加于压电元件的电压的频率或相位，以使得振动构件的弯曲振动可以产生具有多个节部部分和腹部部分的多阶驻波(被称为振动模式)、或者具有节部部分和腹部部分并且相对于时间在振动构件的长度方向上移动的行波。例如，在包括在PTLl中所公开的数字照相机中的除尘装置中，向一对压电元件施加相位受控的电压以使得可以产生多种振动模式，并且有效地选择性地使用这些多种振动模式，从而有效地去除粘附到振动构件的表面的灰尘。
[0016]这里，以接近于振动构件的共振频率的频率驱动PTLl的除尘装置，因此，即使当较小电压施加于压电兀件时，在振动构件中也可以产生较大的弯曲振动。
[0017]此外，PTLl的除尘装置被配置为通过扫描共振频率附近的频带来在没有相对于温度的频率波动和相对于除尘装置的单个振动的任何问题的情况下去除灰尘。根据PTL1，通过由振动构件形成的振动器和压电元件的形状、大小和材料、以及支承状态来确定用于使压电元件振荡的频率，通常，温度是影响振动器的弹性的系数和改变其共振频率的一个因素。因此，温度是改变除尘装置和振动器的共振频率的一个因素。
[0018]压电元件的长度振荡的幅度与由压电陶瓷的横向压电效应引起的压电位移的幅度紧密相关，因此，选择压电特性优良的压电元件。
[0019]同时，目前在各种装置中使用的压电元件在许多情况下使用含有大量铅的压电材料，诸如含有铅的锆钛酸铅(PZT:PbZrl-xTix03)。例如，PTLl的压电元件使用锆钛酸铅。然而，已经指出，因为例如当压电材料一旦被丢弃而暴露于酸雨时，压电材料中的铅成分渗入到土壤中，所以由含有大量铅的锆钛酸铅制成的这样的压电材料对于生态系统可能是有害的。鉴于此，近年来，考虑到环境以及遵循限制铅在各种产品中的使用的法律，不含有铅或含有最少量铅的压电材料(无铅压电材料)及其产品开发正在研究和考虑之中。然而，还没有实现具有与锆钛酸铅的各种性质等同的各种性质的突出的无铅压电材料，并且仍然还是只有使用质量方面等同于锆钛酸铅的无铅压电材料的商业化装置的几个例子。
[0020]引文列表
[0021]专利文献
[0022]PTLl:日本专利 N0.04790056
[0023]非专利文献
[0024]NPLl:Iwanami Dictionary of Physics and Chemistry, 5th Edition(IwanamiShoten,Publishers., published on February20, 1998)

【发明内容】

[0025]技术问题
[0026]如上所述，PTLl的数字照相机中所提供的除尘装置能够通过产生压电元件的长度振动来在振动构件中产生弯曲振动并且通过弯曲振动来去除粘附到振动构件的表面的灰
/1、土。
[0027]然而，在压电元件中将产生的振动是长度振动，因此，整个振动构件和压电元件在某一振动模式下经受弯曲振动。因此，需要用于将除尘装置设置在诸如成像装置或照相机主体的基体上的固定构件。固定构件需要作为其功能的阻尼能力，以便不将过大振动传送到基体。另一方面，固定构件具有显著抑制振动构件的振动从而劣化除尘效果的方面。因此，将诸如橡胶或树脂的高分子化合物材料用于固定构件，以便不显著抑制振动构件的振动。
[0028]此外，在除尘装置中，还将诸如树脂的软高分子化合物材料用于压电元件和振动构件之间的固定接合、以及压电元件与挠性印刷板之间的粘结。
[0029]通常，不抑制振动构件的振动并且不将过大振动传送到诸如成像装置或照相机主体的基体的构件，即，阻尼能力最优良的构件，是具有在低温度范围内的玻璃转换温度的橡胶状树脂。然而，这样的材料通常具有在室内温度附近的玻璃转换温度，因此，该材料随着温度降低以及材料的弹性的系数增大而显著固化。因此，在如PTLl中所公开的常规的除尘装置中，除尘装置的驱动频率随着温度降低而增大，并且有必要预先扩大除尘装置的扫描频带(sweeping frequency band)以便在所采取的使用温度下没有任何问题地去除灰尘。此外，有必要在低温度范围内通过使用另一弹性振动来去除灰尘，以便避免预先扩大扫描频带的问题。因此，难以适当地设计或控制除尘装置。
[0030]此外，如PTLl中所公开的常规的除尘装置具有材料随着温度降低而显著固化从而抑制振动构件的振动的问题，因此，振动构件的振幅随着温度降低而变小，从而劣化除尘性能。
[0031]特别地，在矩形除尘装置中，即使当通过一种振动模式去除灰尘时，也不能防止固定构件与除了振动构件的节部之外的部位接触。因此，与圆形除尘装置相比，适当地设计和控制除尘装置并且在低温下保持高除尘性能更加困难。
[0032]提出本发明是为了解决以上提及的问题，并且本发明的目的是提供一种除尘装置和使用该除尘装置的成像装置，该除尘装置能够被适当地设计和控制，并且即使在低温下也具有高除尘性能。
[0033]问题的解决方案
[0034]为了解决以上提及的问题，提供了一种将被设置在基体上的除尘装置，该除尘装置包括:压电元件，其包括压电材料和一对相对电极；振动构件；以及固定构件，其至少含有高分子化合物成分，其中，压电材料的从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为-60。。≤ T ( -5。。。
[0035]为了解决以上提及的问题，还提供了一种包括图像拾取元件单元和将被设置在基体上的除尘装置的成像装置，该除尘装置包括:压电元件，其由压电材料和一对相对电极形成；振动构件；以及固定构件，其至少含有高分子化合物成分，其中，压电材料的从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为-60°C≤T ( _5°C，并且除尘装置的振动构件和图像拾取元件单元的光接收表面按此顺序同轴设置。
[0036]本发明的有益效果
[0037]根据本发明，可以提供一种能够被适当设计和控制的除尘装置、以及使用该除尘装置的成像装置。此外，可以提供即使在低温下也具有高除尘性能的除尘装置、以及使用该除尘装置的成像装置。
[0038]从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
【专利附图】

【附图说明】
[0039]图1A、1B和IC是例示本发明的压电元件的例子的视图。
[0040]图2是例示本发明的压电元件的振动原理的例子的视图。
[0041]图3是例示本发明的除尘装置的例子的视图。
[0042]图4A和4B是例示本发明的除尘装置的例子的视图。
[0043]图5A和5B是示出本发明的除尘装置的振动原理的示意图。
[0044]图6A和6B分别是示出常规的压电材料的相对介电常数和共振频率的例子的曲线图。
[0045]图7A和7B分别是示出本发明的压电材料的相对介电常数和共振频率的例子的曲线图。
[0046]图8是例示本发明的成像装置的例子的视图。
[0047]图9是例示本发明的成像装置的例子的视图。
[0048]图10是例示本发明的成像装置的图像拾取单元的配置的例子的分解透视图。
[0049]图11是沿着图9的线11-11截取的截面图。
[0050]图12是例示本发明的除尘装置的电配置的例子的框图。
[0051]图13是例示本发明的成像装置的除尘装置的配置的例子的分解透视图。
[0052]图14是例示本发明的成像装置的除尘装置的例子的视图。
[0053]图15是示出例子I以及比较例子I和2的压电元件的压电常数d31的温度依赖性的曲线图。
[0054]图16是示出例子I以及比较例子I和2的压电元件的弹性常数Y11的温度依赖性的曲线图。
[0055]图17是示出例子I以及比较例子I和2的压电元件的共振频率的温度依赖性的曲线图。
[0056]图18是示出包括例子31以及比较例子3和4的除尘装置的图像拾取单元的共振频率的温度依赖性的曲线图。
[0057]图19是示出包括例子31以及比较例子3和4的除尘装置的图像拾取单元的机械导纳的温度依赖性的曲线图。
【具体实施方式】
[0058]以下描述用于实现本发明的实施例。
[0059]根据本发明的除尘装置是将设置在基体上的除尘装置，该除尘装置包括由压电材料和一对相对电极形成的压电元件、振动构件、以及至少含有高分子化合物成分的固定构件，其中，从压电材料的第一铁电晶相到其第二铁电晶相的相变温度T是 _60。。< T ( -5。。。
[0060]根据本发明的成像装置是包括图像拾取元件单元和将设置在基体上的除尘装置的成像装置，该除尘装置包括由压电材料和一对相对电极形成的压电元件、振动构件、以及至少含有高分子化合物成分的固定构件，其中，从压电材料的第一铁电晶相到其第二铁电晶相的相变温度T是-60°c< T ( -5°c，并且除尘装置的振动构件和图像拾取元件单元的光接收表面按该顺序同轴设置。
[0061 ] 首先，描述根据本发明的示例性实施例的除尘装置。
[0062]图1A至IC是例示本发明的除尘装置的压电元件430的例子的视图。压电元件430由压电材料431、第一电极432和第二电极433形成，第一电极432和第二电极433被布置为与压电材料431的板表面相对。压电元件430的其上设置图1C的前侧所示的第一电极432的表面是第一电极表面436。压电元件430的其上设置图1A的前侧所示的第二电极433的表面是第二电极表面437。在这种情况下，本发明中的电极表面是指压电元件的其上设置电极的表面，并且例如，如图1A至IC中所示，可以使第一电极432弯曲以部分地覆盖第二电极表面437。此外，用于感测的第三电极等可以存在于第二电极表面437上。在后面的附图中，与图1A至IC中的标号相同的标号表示相同的组成元件。
[0063]图2是例示本发明的除尘装置的压电元件430的操作原理的例子的视图。压电元件430是以预先使压电材料431在垂直于第一电极表面436的方向上偏振这样的方式设计的，因此,可以从电源向第一电极432和第二电极433施加高频电压。在压电元件430中，由于由在电场方向435的箭头所指示的方向上产生的交变电场引起的压电材料431的长度变形，在压电元件430的纵向方向上产生长度振动。压电元件的长度振动的幅度与由压电陶瓷的横向压电效应引起的压电位移的幅度紧密相关。注意，标号434表不偏振方向。
[0064]第一电极432和第二电极433均由厚度约为5nm至5，OOOnm的导电层形成。用于该导电层的材料没有特别限制，可以是压电元件中常用的材料。这样的材料的例子包括诸如 T1、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、N1、Pd、Ag 和 Cu 的金属、以及这些材料的化合物。
[0065]第一电极432和第二电极433中的每一个均可以由这些材料中的一种类型形成，或者可以通过层压其中两种或更多种类型来获得。第一电极432和第二电极433可以分别由不同材料形成。[0066]图3以及图4A和4B是例示本发明的除尘装置470的例子的示意图。
[0067]除尘装置470包括振动构件410、连接到压电元件的挠性印刷板420、压电元件430、以及被称为密封构件450的固定构件，并且被设置在基体501上。
[0068]如图3中所示，压电元件430和振动构件410通过压电元件430的第一电极表面436固定地接合到振动构件410的板表面。此外，挠性印刷板420电连接到压电元件430的第二电极表面437的一部分，使得可以从电源向压电元件430施加交变电压。
[0069]图5A和5B是示出本发明的除尘装置470的振动原理的例子的示意图。为了方便起见，图5A和5B仅示出压电元件430和振动构件410。图5A示出向一对右和左压电元件430施加同相交变电压以在振动构件410中产生驻波的弯曲振动的状态。在这对右和左压电元件430中，压电材料431的偏振具有与压电元件430的厚度方向相同的方向，并且在第七振动模式下驱动除尘装置470。在这种情况下，本发明的振动模式是指可以通过振动构件的弯曲振动创建的具有多个节部和腹部的多阶驻波，以及其中节部和腹部相对于时间在振动构件410的纵向方向上移动的行波。
[0070]图5B示出通过挠性印刷版420向这对右和左压电元件430施加相对180°的反相交变电压以在振动构件410中产生驻波的弯曲振动的状态。在这对右和左压电元件430中，压电材料431的偏振具有与压电元件430的厚度方向相同的方向，并且在第六振动模式下驱动除尘装置470。因此，这个实施例的除尘装置470可以通过有效地使用至少两种不同的振动模式来更高效率地去除粘附到振动构件410的表面的灰尘。
[0071]然而，不仅仅在这样的振动模式下驱动本发明的除尘装置。本发明的除尘装置仅需要包括由压电材料和一对相对电极形成的压电元件、振动构件、以及至少含有高分子化合物成分的固定构件。例如，在振动构件410上仅需要提供一个压电元件430，此外，在一对右和左压电元件430中，压电材料431的偏振方向不需要与压电元件430的厚度方向相同。此外，代替以上提及的第六或第七振动模式，可以使用诸如第八或第九振动模式的另一种振动模式。还可以使用三种或更多种类型的振动模式。尽管图5A和5B示出了使用驻波的振动模式的振动原理，但是可以使用控制任何频率和任何相位并且使用行波来代替驻波的振动模式。然而，优选的是，选择使得在振动构件410中产生的弯曲振动的共振频率可以在可听范围之外的固有模式，以便防止除尘装置470产生不舒服的声音。
[0072]此外，优选的是，选择本发明的不削弱除尘装置470的机械品质因数Qm的压电元件430和振动构件410。在这种情况下，当将压电元件和除尘装置作为振动器进行评估、并且将机械品质因数的幅值作为阻抗测量中的共振曲线的陡度进行观察时，机械品质因数Qm是指示由振动引起的弹性损失的系数。具体地，机械品质因数的幅值是指示压电元件430的共振锐度的常数。随着机械品质因数Qm变大，振动构件410的弯曲振动在共振频率附近进一步增大，结果是获得能够有效地去除灰尘的除尘装置470。
[0073]因此，可以使用任何振动构件作为本发明的振动构件410，只要它用于去除粘附到振动构件的表面的灰尘即可。然而，优选的是，选择具有最高的可能的机械品质因数的构件。类似地，优选的是，选择具有最高的可能的机械品质因数的构件作为本发明的压电元件430。此外，可以用灰尘不容易粘附到其的物质来涂覆压电元件430的表面，或者可以将该表面处理为是导电的以防止灰尘由于静电而粘附到该表面。注意，可以不执行这样的处理。
[0074]在本发明的除尘装置中，在压电元件430中将产生的振动是长度振动，因此，如图5A和5B中所示，使整个振动构件410和压电元件430在某一振动模式下经受弯曲振动。因此，需要用于将除尘装置设置在诸如成像装置或照相机主体的基体501上的固定构件。固定构件需要作为其功能的振动阻尼，以便不将过大振动传送到基体501。另一方面，固定构件具有抑制振动构件410的振动从而劣化除尘效果的方面。因此，将至少含有高分子化合物成分的材料用于固定构件，以便防止固定构件抑制振动构件410的振动。
[0075]在本文中，本发明的高分子化合物是具有分子重量约为10，000或更大的单分子物体(monomer)的重复结构的固态聚合物，该聚合物的例子包括天然橡胶、合成橡胶、合成树脂以及合成纤维。因为弹性模量小于金属和陶瓷的弹性模量，所以这些材料的振动阻尼是优良的，并且因此，不显著抑制振动构件410的振动。
[0076]尽管没有必要仅提供密封构件450作为固定构件，但是优选的是，在振动构件410与基体501之间形成用于防止诸如灰尘的杂质进入本发明的除尘装置的密封空间。这是因为，当振动构件410由例如透明的光学材料制成时，只要本发明的除尘装置470的振动构件410的前表面侧的灰尘被去除，灰尘就不粘附到振动构件410。因此，优选的是，提供能够形成密封空间的构件，诸如密封构件450。然而，密封构件450由仅一个构件构成并不总是必要的。
[0077]压电元件430和振动构件410可以通过用树脂粘结而彼此固定地接合，所述树脂例如是至少包含高分子化合物成分的材料，诸如基于环氧树脂的粘结剂。优选的是，选择在除尘装置470的使用温度范围内不削弱粘结性的粘结剂。还优选的是，选择不削弱在振动构件410中产生的弯曲振动的粘结剂。因此，优选的是，选择不削弱除尘装置470的机械品质因数Qm的粘结剂。此外，压电元件430已经被偏振，因此，优选的是，粘结温度低于压电材料431的去偏振温度或Curie温度。
[0078]压电元件430和挠性印刷板420可以通过用各向异性导电膜(ACF)或树脂粘结而彼此固定地接合，所述树脂例如是至少含有高分子化合物成分的材料，诸如导电粘结剂。优选的是，选择在除尘装置470的使用温度范围内不削弱粘结性的粘结剂。还优选的是，选择不削弱在振动构件410中产生的弯曲振动的粘结剂。因此，优选的是，选择不削弱除尘装置470的机械品质因数Qm的粘结剂。此外，压电元件430已经被偏振，因此，优选的是，粘结温度低于压电材料431的去偏振温度或Curie温度。
[0079]本发明的除尘装置包括由压电材料431和一对相对电极形成的压电元件、振动构件、以及至少含有高分子化合物成分的固定构件。因此，压电元件430不总是需要电连接到挠性印刷板420，并且例如，可以通过诸如使用引线的银膏连接的另一种方法来电连接。
[0080]本发明的压电材料431是铁电材料，在该铁电材料中，从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为-60°C≤T ( -50C ο铁电材料是指如下介电材料，在该介电材料中，电偶极子即使在没有外部电场的情况下也自发地布置，并且偶极子的方向可以随电场变化。在施加电场时，铁电材料还表现出使材料变形的逆压电效应。
[0081 ] 代表性的铁电材料例如是含有作为主成分的晶体(SiO2)、铌酸锂(LiNbO3)、铌酸钾(KNb03)、铌酸钾钠(KNaNb03)、钛酸钡(BaTi03)、钛酸铅(PbTi03)、锆钛酸铅(PbZrTi03)、偏铌酸铅(PbNb2O6)'氧化锌(ZnO)等的物质。例如，(LaPbZrTiO3)、(LiKNaNbO3)和(BaCaTiZrO3)也是其代表。
[0082]本发明的铁电材料不限于这些材料，而仅需要是介电材料，在该介电材料中，电偶极子即使在没有外部电场的情况下也自发地布置，并且偶极子的方向可以随电场变化。可以通过Sawyer-Tower电路的矫顽场和自发偏振的P-E磁滞评估来容易地对这样的材料进行评估。
[0083]本发明的铁电晶相是指属于被称为晶格的七种类型的晶系中的六种晶系(三斜晶系、单斜晶系、斜方晶系、六方晶系、三方晶系或菱方晶系、以及正方晶系)中的任何一种的铁电材料。
[0084]本发明的压电材料431具有从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为-60°C< T ≤ _5°C的特征。具体地，压电材料431是其中从一种铁电晶相到另一种铁电晶相的相变温度T至少存在于_60°C≤T ≤ _5°C的范围内的材料。在这种情况下，第一铁电晶相和第二铁电晶相是指七种类型的晶系中的两种不同晶系，并且第一铁电晶相和第二铁电晶相被定义为这样的晶相，在这些晶相中，第一铁电晶相在比第二铁电晶相的温度高的温度下出现。
[0085]可以例如通过下述方式来获得相变温度T:在通过使用微小的交变电场改变测量温度的同时测量压电元件430的介电常数，并确定介电常数表现为最大的温度。还可以从如下温度获得相变温度T，在该温度下，在通过使用X射线衍射或拉曼(Raman)光谱法改变测量温度的同时压电元件430或压电材料431的晶相改变。只要使压电元件430或压电材料431的温度保持为测量环境温度足够的时间段(在该时间段期间，温度达到测量环境温度)，将被观察的相变温度T在以上提及的两种方法中就变得相同。注意，从测量的容易性和再现性的角度来讲，在通过使用微小的交变电场改变测量温度的同时测量压电元件430的介电常数的过程是优选的。通常，在铁电材料中，在从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度(温度降低期间的相变温度)和从第二铁电晶相到第一铁电晶相的相变温度(温度升高期间的相变温度)之间，存在细微的温度差。然而，本发明的相变温度T是从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度，即，温度降低期间的相变温度。
[0086]尽管可以在压电元件430的偏振之前或之后对相变温度T进行评估，但是本发明的除尘装置470包括偏振的压电元件430，因此，优选的是在压电元件430的偏振之后对相变温度T进行评估。可以例如通过用共振-反共振法对压电元件430的长度振动是否发生进行评估来确认压电元件430的偏振。
[0087]图6A和6B分别示出作为常规的压电材料的例子的、作为典型的铁电材料的钛酸钡压电元件在IkHz下的相对介电常数、以及在纵向方向上产生长度振动的共振频率。类似地，图7A和7B分别示出本发明的压电材料431在IkHz下的相对介电常数、以及在纵向方向上产生长度振动的共振频率。压电元件的尺寸为10X2.5X0.5mm。图6A和6B以及图7A和7B全都示出通过在30°C下开始测量并且按升高、降低和升高到30°C的顺序改变温度而获得的测量结果。在恒度贮存器(reservior)中执行测量，并且使该贮存器保持在每个温度达预定时间段。然后，对每个温度下的介电常数和共振频率在该温度变得稳定之后进行评估。在图6A和6B以及图7A和7B中，在温度升高和温度降低之间，介电常数和共振频率以不同的方式相对于温度变化。这是因为，铁电材料在从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度(温度降低期间的相变温度)和从第二铁电晶相到第一铁电晶相的相变温度(温度升高期间的相变温度)之间具有细微的温度差。在这种情况下，当将从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度(温度降低期间的相变温度)与从第二铁电晶相到第一铁电晶相的相变温度(温度升高期间的相变温度)进行比较时，从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度(温度降低期间的相变温度)较低。
[0088]从图6A和6B以及图7A和7B理解，钛酸钡具有在5°C附近的相变温度T，本发明的压电材料431具有在_25°C附近的相变温度T。还理解，压电元件的共振频率在相变温度T附近变为最小。类似地，对作为常规的压电元件的例子的钛酸锆进行评估，但是至少在-60°C至50°C的范围内不存在相变温度T，并且类似地，不存在共振频率变为最小的温度。
[0089]作为广泛研究的结果，发现，在包括常规的压电材料的除尘装置中，除尘装置的驱动频率如后面所描述的那样随着温度降低而增大，并且驱动频率的增大在从_5°C至-30°C的温度下尤其明显。通常，除尘装置被配置为扫描共振频率附近的频带，以便在甚至没有关于除尘装置中的单个振动以及相对于温度的频率波动的任何问题的情况下去除灰尘。然而，在常规的除尘装置中，除尘装置的驱动频率随着温度降低而增大，因此，有必要预先扩大除尘装置的扫描频带。此外，为了避免预先扩大扫描频带的问题，应通过在低温范围内使用另一弹性振动来去除灰尘。
[0090]另一方面，本发明的除尘装置470包括如图7A和7B中所示的压电材料431，因此，除尘装置470的驱动频率在低温下不增大。因此，可以进一步使除尘装置470的扫描频带比常规的除尘装置的扫描频带窄。认为本发明的压电材料431表现出如图7A和7B中所示的长度振动的共振频率的原因如下。本发明的压电材料431相变温度T为-60°C≤T ( -5°C,并且该材料在相变温度T附近的弹性模量变小。
[0091]当压电材料的从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为T>_5°C时，弹性模量在低于-5°C的一侧显著变大。因此，除尘装置的驱动频率在低于_5°C的一侧随着温度降低而增大，结果，有必要预先扩大除尘装置的扫描频带。
[0092]当压电材料的从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为T〈_60°C时，通常，在包括由压电材料和一对相对电极形成的压电元件、振动构件、以及至少含有高分子化合物成分的固定构件的除尘装置中，不能实质上解决除尘装置的驱动频率随着温度降低而增大的问题，这使得有必要预先扩大除尘装置的扫描频带。
[0093]此外，作为广泛研究的结果，发现，与由具有大的各种压电特性(诸如压电常数)的压电材料(其中，相变温度T至少不存在于-60°C至_5°C的范围内，诸如钛酸锆)制成的压电元件相比，其中压电材料的从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为T〈-60°C的压电元件不能在振动构件410中产生与常规例子的弯曲振动等同的弯曲振动。
[0094]在包括常规的压电材料的除尘装置中，除尘装置的驱动频率随着温度降低而增大，关于此的原因并不一定是清楚的。然而，振动构件、压电元件和振动构件的粘结、压电元件和挠性印刷板的粘结、固定构件等可以影响驱动频率的增大。
[0095]优选的是，本发明的固定构件在25°C下的弹性模量小于在_5°C下的弹性模量。通常，在湿度高的环境下，存在粘附到振动构件410的灰尘不容易被去除的趋势。这是因为，含有湿气的灰尘与干燥灰尘相比不容易被去除。与较低温度相比，湿度高的环境在较高温度下趋向于发生。固定构件的弹性模量影响除尘装置的振动性能，并且具有较大弹性模量的固定构件进一步抑制除尘装置的振动性能。本发明的固定构件在25°C下的弹性模量小于在_5°C下的弹性模量，因此，本发明的固定构件使得除尘装置的振动性能在湿度较高的环境趋向于发生的高温下可以是优良的。因此，可以使在高温下将施加于压电元件430的电压与常规的除尘装置的该电压相比降低。另一方面，其在25°C下的弹性模量大于其在_5°C下的弹性模量的固定构件的例子是用分散在高分子化合物中的碳纳米管模制的树脂。即使在这种情况下，在低温与高温之间，在除尘装置的振动性能方面也不存在大的差异，但是高温下的除尘性能劣化，因此，有必要增大将施加于压电元件430的电压。
[0096]优选的是，本发明的固定构件在25°C下的弹性模量与其在_5°C下的弹性模量之间的差为0.1MPa或更大或者10倍或更大。0.1MPa或更大或者10倍或更大的差增强了除尘装置的振动性能在湿度较高的环境趋向于发生的高温下优良的效果。
[0097]可以例如通过经由动态黏弹分析(DMA)等比较存储弹性模量G’来对固定构件相对于温度的弹性模量差进行评估。
[0098]优选的是，本发明的固定构件为弹性体。本发明的弹性体是表现出ItolOMPa的低弹性模量的橡胶状弹性体。通常，弹性体是指在分子中具有交联点并且就分子结构而言具有三维网络结构的橡胶，即，在分子中不具有交联(键合部分)的热塑性弹性体，在该热塑性弹性体中，通过在分子中用硬层中的分子基团键合分子来防止分子流动。当将弹性体用于固定构件时，除尘装置的振动性能整体上变得更加优良。代表性的弹性体的例子包括丙烯酸橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯丙橡校、氯丁橡胶、硅橡胶、丁苯橡胶、聚丁橡胶、氟橡胶以及异丁橡胶。
[0099]优选的是，本发明的固定构件是泡沫树脂。本发明的泡沫树脂是发泡的或多孔的高分子化合物。当固定构件由泡沫树脂制成时，除尘装置的振动阻尼变得更加优良。代表性的泡沫树脂的例子包括被称为海绵和泡沫体的泡沫树脂。这些泡沫树脂中的每一个均由合成树脂或合成橡胶制成，诸如聚氨酯、聚苯乙烯、聚烯烃(主要是聚乙烯或聚丙烯)、硅氧树脂或聚酰亚胺。
[0100]优选的是，本发明的固定构件是以上提及的高分子化合物成分的具有热塑性的聚合物。本发明的热塑性树脂是指当被加热时变软并且当冷却时变硬的树脂，并且该热塑性树脂的弹性模量随着温度升高而降低。通常，热塑性树脂是指在分子中不具有交联(键合部分)的树脂，在该树脂中，通过在分子中用硬层中的分子基团键合分子来防止分子流动。如上所述，固定构件的弹性模量影响除尘装置的振动性能，并且具有较大弹性模量的固定构件进一步抑制除尘装置的振动性能。然而，当固定构件的高分子化合物成分是热塑性时，固定构件的弹性模量随着温度升高而减小，因此，固定构件使得除尘装置的振动性能在湿度较高的环境趋向于发生的高温下可以更加优良。
[0101]由于以上提及的原因，本发明的最优选的固定构件由热塑性发泡弹性体制成，例如，具有橡胶弹性的聚氨酯泡沫体是用于固定构件的最优选的材料之一。这样的高分子化合物成分在大多数情况下通常具有等于或低于室温的范围内的玻璃转换温度(Tg)。在玻璃转换温度附近，除尘装置的振动阻尼以及振动性能是最优良的。因此，如果具有优选地在等于或低于室温的范围内的玻璃转换温度的热塑性发泡弹性体可以被选择用于固定构件，则可以实现如下除尘装置，该除尘装置从室温范围到高温范围表现出特别优良的除尘性能，在室温范围下优选获得最优良的除尘性能，在高温范围下湿度较高的环境趋向于发生。
[0102]另一方面，包括含有这样的高分子化合物成分的固定构件的除尘装置具有除尘装置的驱动频率随着温度降低而显著变高的特征。然而，本发明的除尘装置470包括如图7A和7B中所示的压电材料431，因此，除尘装置470的驱动频率在低温下不增大。因此，与常规的除尘装置相比，可以使除尘装置470的扫描频带变窄。
[0103]在本文中，本发明的玻璃转换温度是指在非晶固态材料中玻璃转换发生的温度，通常用Tg表示。在低于玻璃转换温度的温度下的非晶态下，物质呈现玻璃状态，而在高于玻璃转换温度的温度下，该物质呈现橡胶状态。可以通过差示扫描量热法(DSC)、差热分析(DTA)、热-机械分析(TMA)、动态机械分析(DMA)等来对玻璃转换温度进行评估。[0104]优选的是，本发明的压电材料431的第一铁电晶相是正方晶相。本发明的铁电晶相属于六种晶系中的任何一种:三斜晶系、单斜晶系、斜方晶系、六方晶系、三方晶系或菱方晶系、以及正方晶系。在它们之中，具有最闻对称性的晶系是正方晶相。铁电材料是指介电材料，在该介电材料中，电偶极子即使在没有外部电场的情况下也自发地布置，并且偶极子的方向可以随电场变化。在实际晶体中，存在其中电偶极子的方向不同的多个区域。这样的区域被称为铁电域，该域在具有较低对称性的材料中更加复杂。
[0105]顺便一提，优选的是，本发明的压电元件430具有大的机械品质因数Qm，但是机械品质因数随着所述域变得复杂而减小。这是因为，在机械更换中获得的能量在所述域之间的边界部分中热消耗得更多。因此，当第一铁电晶相是正方晶相时，可以容易地实现在等于或高于相变温度T的温度下除尘性能更优良的除尘装置。
[0106]此外，作为另一方面，优选的是，本发明的压电材料431的第二铁电晶相为斜方晶相。尽管斜方晶相的对称性与三方晶相或菱方晶相以及六方晶相的对称性相比较低，但是可以通过从正方晶相开始小小地改变晶格来对斜方晶相进行晶相变换。因此，当温度跨相变温度T变化时，可以用较小的应力来变换晶相。因此，电极的剥离可能性降低，并且在其中重复地跨相变温度T改变温度的温度可靠性评估时，可以实现材料特性劣化较少的压电元件430。
[0107]注意，可以例如基于通过X射线衍射或电子衍射的结构分析来确定本发明的第一铁电晶相和第二铁电晶相。
[0108]优选的是，本发明的压电材料431中的铅含量少于l，000ppm。在常规的除尘装置中，大多数压电材料是含有作为其主成分的锆钛酸铅的压电陶瓷。因此，已经指出，例如，当除尘装置被丢弃并且暴露于酸雨或者被留在恶劣环境下时，压电材料中的铅成分可以溶解在土壤中，从而损害生态系统。然而，如果铅含量少于l，000ppm，则例如即使当除尘装置470被丢弃并且暴露于酸雨或者被留在恶劣环境下时，压电材料431中的铅成分对环境具有不利影响的可能性也很低。
[0109]可以基于例如通过X射线荧光分析(XRF)或ICP发射光谱化学分析而量化的、相对于压电材料431的总重量的铅含量来对压电材料431中的铅含量进行评估。
[0110]优选的是，本发明的压电材料431是含有作为其主成分的钛酸钡的压电陶瓷。目前，在这样的无铅压电陶瓷中，还没有实现具有与含有作为其主成分的锆钛酸铅的压电陶瓷的各种特性等同的各种特性的优良材料。然而，例如，在压电材料431是含有作为其主成分的钛酸钡的压电陶瓷的情况下，压电材料431的弹性模量变得大于锆钛酸铅的弹性模量。本发明的除尘装置470通过压电元件430的长度振动来在振动构件410中产生弯曲振动，并且发现，如果压电元件430的弹性模量大，则即使当诸如压电常数的各种压电特性稍差于锆钛酸铅的压电特性时，压电元件430也可以在振动构件410中产生与常规例子的弯曲振动相等的弯曲振动。因此，从环境的角度来讲，优选的是，本发明的压电材料431是含有作为其主成分的钛酸钡的压电陶瓷。
[0111]如本文中所使用的陶瓷是指通过热处理烧制的、含有作为其基本成分的金属氧化物的晶粒的集合(也被称为“堆积体”)，其是所谓的多晶体。这些陶瓷还包括在烧结之后进行处理的那些陶瓷。
[0112]优选的是，本发明的压电材料431包含作为其主成分的用以下通式(I)表示的钙钛矿型金属氧化物:
[0113](Ba1^xCax) (Ti1^yZry) O3 (0.02 ≤ x ≤ 0.30，0.020 ^ y ^ 0.095，并且 y ≤ x)。
[0114]作为广泛研究的结果，发现，例如，在包括其压电特性相对于温度改变较少的常规压电材料(诸如锆钛酸铅)的除尘装置中，振动构件的振幅随着温度降低而减小，并且可以使除尘性能劣化。另一方面，当压电材料431用于本发明的除尘装置470时，在设计材料时将相变温度T设置为-60°C< T ( _5°C变得非常容易，并且在相变温度T最大时压电特性显著增强。因此，可以提供即使在低温下也具有高除尘性能的除尘装置、以及使用该除尘装置的成像装置。
[0115]在本发明中，钙钛矿型金属氧化物是指具有理想地为如NPLl中所描述的立方结构的钙钛矿型结构的金属氧化物。具有钙钛矿型结构的金属氧化物通常用化学式AB03表示。在钙钛矿型金属氧化物中，元素A和B在离子形状中占据分别被称为A部位和B部位的单位单元的特定位置。例如，在立方结构的单位单元的情况下，A元素占据立方体的顶点，B元素占据立方体的体中心位置。O元素作为氧的负离子占据立方体的面心位置。
[0116]用以上提及的通式(I)表示的金属氧化物意味着，位于A部位的金属元素是Ba和Ca，位于B部位的金属元素是Ti和Zr。注意，Ba和Ca的一部分可以位于B部位处。类似地，Ti和Zr的一部分可以位于 A部位处。
[0117]通式(I)中的B部位处的元素与O元素之间的摩尔比为1:3。如果金属氧化物具有作为主晶相的钙钛矿型结构，则甚至摩尔比略微偏移(例如，1.00:2.94至1.00:3.06)的情况也可以包括在本发明的范围中。
[0118]从例如通过X射线衍射或电子衍射的结构分析可以确定，金属氧化物具有钙钛矿型结构。
[0119]在通式(I)中，表示A部位处的Ca的摩尔比的“X”在0.02≤X≤0.30的范围内。当“X”小于0.02时，介电损耗(tan δ )增大。当介电损耗增大时，在压电元件430被供给电压以被驱动时所产生的热量增加，并且存在驱动效率可能降低的可能性。另一方面，当“X”大于0.30时，存在压电特性可能不足的可能性。
[0120]在通式(I)中，表示B部位处的Zr的摩尔比的“y”在0.020 ≤ y ≤ 0.095的范围内。当“y”小于0.020时，压电特性可能不足。另一方面，当“y”大于0.095时，Curie温度(Tc)变得小于85°C，并且存在压电特性在高温下可能消失的可能性。
[0121]如本文中所使用的Curie温度是指铁电性消失的温度。作为识别铁电性消失的方法，除了在改变测量温度的同时直接测量铁电性消失的温度的方法之外，还存在在通过使用微小的交变电场改变测量温度的同时测量介电常数并且从介电常数表现为最大的温度确定铁电性消失的温度的方法。
[0122]在通式(I)中，Ca的摩尔比X和Zr的摩尔比y在y≤X的范围内。当y>x时，介电损耗增大，并且绝缘性质可能变得不足。此外，当同时满足X和y的范围时，可以将相变温度T从室温附近移动到等于或低于驱动温度的温度，并且可以在广泛的温度范围内稳定地驱动压电元件430。
[0123]此外，在通式(1)中，优选的是，A部位处的Ba和Ca的摩尔量与B部位处的Ti和Zr的摩尔量的比率A/B在1.00≤A/B≤1.01的范围内。当A/B小于1.00时，异常晶粒容易地生长，并且压电材料431的机械强度可能降低。另一方面，当A/B变得大于1.01时，晶粒生长所需的温度变得太高，并且在一般的焙烧炉中密度的增大不足，并且大量孔和缺陷可能存在于压电材料431中。
[0124]对于测量本发明的压电材料431的组成的方法，没有特别限制。该方法的例子包括X射线荧光分析、ICP发射光谱化学分析、以及原子吸收分析。在任何方法中，可以计算压电材料431中所含有的元素的重量比和组成比。
[0125]优选的是，本发明的压电材料431含有作为其主成分的用通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物，该金属氧化物含有Mn，并且相对于该金属氧化物的100重量份，在金属的基础上，Mn含量为0.02重量份至0.40重量份。
[0126]当金属氧化物含有以上提及的范围内的Mn时，增强绝缘性质和机械品质因数Qm。认为绝缘性质和机械品质因数的增强是从内部电场的产生取得的，所述内部电场是由通过具有与Ti和Zr的原子价不同的原子价的Mn引入有缺陷的偶极子而引起的。在内部电场存在的情况下，当压电元件430被供给电压以被驱动时，可以确保压电元件430的可靠性。
[0127]在这种情况下，金属基础上的表示Mn含量的值是指通过下述方式获得的值:在氧化物基础上，从通过X射线荧光分析(XRF)、ICP发射光谱化学分析、原子吸收分析等从压电材料431测量的各金属:Ba、Ca、T1、Zr和Mn的含量，转换构成通式(1)所表示的金属氧化物的元素，并计算Mn重量相对于这些元素的总重量(假定为100)的比率。
[0128]当Mn含量少于0.02重量份时,驱动压电元件430所需的偏振效应不足。另一方面，Mn含量多于0.40重量份不是优选的，因为压电特性不足，并且具有无助于压电特性的六方结构的晶体出现。
[0129]Mn不限于金属Mn，而仅需要作为Mn成分包含在压电材料中，并且Mn的包含形式没有特别限制。例如，Mn可以溶解在B部位中，或者可以包含在晶粒边界中。可替换地，Mn成分可以以金属、离子、氧化物、金属盐、络合物等的形式包含在压电材料431中。从绝缘性质和烧结性的角度来讲，最优选的包含形式是Mn成分在B部位处的固溶体。在Mn成分在B部位处溶解的情况下，A/B的优选范围为0.993 ≤ A/B≤0.998，其中，A/B是A部位处的Ba和Ca的摩尔量与B部位处的T1、Zr和Mn的摩尔量之间的比率。在其中A/B在这个范围内的压电元件430中，长度振动在压电元件430的纵向方向上大，并且机械品质因数高。因此，可以获得除尘性能和耐用性优良的除尘装置470。
[0130]本发明的压电材料431可以含有不改变特性的范围内的、除了通式1)所表示的金属氧化物和Mn之外的成分(以下，被称为“辅助成分”)。优选的是，相对于通式(1)所表示的金属氧化物的100重量份，辅助成分的总量少于1.2重量份。当辅助成分的量超过1.2重量份时，存在压电材料431的压电特性和绝缘性质可能劣化的可能性。此外，优选的是，在辅助成分中，相对于压电材料431，除了 Ba、Ca、T1、Zr和Mn之外的金属元素的含量在氧化物基础上为1.0重量份或更少，或者在金属基础上为0.9重量份或更少。本发明的金属元素包括诸如S1、Ge和Sb的准金属元素。当在辅助成分中，除了 Ba、Ca、T1、Zr和Mn之外的金属元素的含量相对于压电材料431在氧化物基础上超过1.0重量份或者在金属基础上超过0.9重量份时，存在压电材料431的压电特性和绝缘性质可能显著劣化的可能性。优选的是，在辅助成分之中，L1、Na、Mg和Al兀素的总量相对于压电材料431在金属基础上为0.5重量份或更少。当在辅助成分中，L1、Na、Mg和Al元素的总量相对于压电材料431在金属基础上超过0.5重量份时，存在烧结可能不足的可能性。优选的是，在辅助成分中，Y和V元素的总量相对于压电材料431在金属基础上为0.2重量份或更少。当在辅助成分之中，Y和V兀素的总量相对于压电材料431在金属基础上超过0.2重量份时,存在偏振可能困难的可能性。
[0131]辅助成分的例子包括诸如Si和Cu的烧结助剂。此外，在本发明的压电材料中可以含有作为不可避免的成分包含在Ba和Ca的市售材料中的Sr和Mg。类似地，在本发明的压电材料431中可以含有作为不可避免的成分包含在Ti的市售材料中的Nb、以及作为不可避免的成分包含在Zr的市售材料中的Hf。
[0132]对于测量辅助成分的重量份的方法，没有特别限制。该方法的例子包括X射线荧光分析(XRF)、ICP发射光谱化学分析、以及原子吸收分析。
[0133]优选的是，本发明的压电元件430和振动构件410具有板形状，压电元件430的一个电极表面固定地接合到振动构件410的板表面，并且振动构件通过将固定构件置于中间而固定到基体。进一步优选的是，提供多个本发明的压电元件430。
[0134]本发明的压电元件430的厚度通常为0.1mm至10mm。在压电元件430中，预先使压电材料431在垂直于第一电极表面436的方向434上偏振,使得可以从电源向第一电极432和第二电极433施加高频电压。然后，在压电元件430中，由于由在电场方向435的箭头所指示的方向上产生的交变电场引起的压电材料431的长度变形，在压电元件430的纵向方向上产生长度振动。因此，只要压电元件430具有板形状，就可以以较低电压向压电元件430施加较高电场。
[0135]此外，通过压电元件430的长度振动，在振动构件410中产生弯曲振动，并且如果振动构件410具有板形状，则可以在振动构件410中产生较大的弯曲振动。此外，当压电元件430的一个电极表面固定地接合到振动构件410的板表面时，可以更高效率地对于振动构件410从压电元件430的长度振动取得弯曲振动。
[0136]此外，当振动构件410通过将固定构件置于中间而固定到基体时，与压电元件430通过将固定构件置于中间而固定到基体的情况相比，除尘装置470的振动性能没有被抑制。特别地，在矩形除尘装置中，即使当将在一种振动模式下去除灰尘时，固定构件也不可避免地与振动构件的除了节部之外的部位接触。因此，本发明的除尘装置470特别优选为矩形除尘装置。
[0137]优选的是，本发明的振动构件410由光学材料制成。本发明的光学材料是具有相对于入射光的光学功能的材料。光学功能的例子包括透射、折射、干涉、反射和散射。振动构件410可以具有诸如以下的光学功能:红外线截止滤光器、紫外线截止滤光器和光学低通滤光器、以及作为振动构件的功能。在本文中，红外线截止滤光器是用于透射可见光并且阻挡红外线(IR)光的光学构件，并且由例如玻璃制成。类似地，紫外线截止滤光器是用于阻挡紫外线(UV)光的光学构件。此外，光学低通滤光器是用于将光分离为寻常光和非寻常光以便去除具有高透射率的空间频率分量的光学构件，并且例如，是包括多个双折射板和由石英制成的相位板的多层结构。注意，光学低通滤光器可以是不设有光学特殊功能的玻璃等构件。
[0138]此外，为了防止灰尘以电的方式粘附到振动构件410，可以用导电材料等来涂覆振动构件410的表面。此外，振动构件410可以由分别具有如上所述的不同功能的多个构件形成。在这种情况下，优选的是，选择具有最高的可能的机械品质因数的构件用于振动构件410，只要该构件具有所需的功能即可。
[0139]本发明的成像装置是至少包括除尘装置和图像拾取元件单元的成像装置，其中，除尘装置的振动构件410和图像拾取元件单元的光接收表面按该顺序同轴设置。以下描述根据本发明的示例性实施例的成像装置。
[0140]图8和9是例示数字单镜头反光式照相机的视图，该数字单镜头反光式照相机是根据本发明的示例性实施例的成像装置。
[0141]图8是当从对象侧看时照相机主体I的前透视图，该前透视图例示拍摄镜头单元被移除的状态。图9是例示照相机内部的示意性配置的分解透视图，该分解透视图用于例示本发明的除尘装置和图像拾取单元400的外围结构。
[0142]在照相机主体I中，提供已经通过拍摄镜头的拍摄光通量被引导到其中的镜箱5，并且在镜箱5中,提供主镜(急回镜)6。主镜6可以具有主镜6相对于拍摄光轴保持成45°角以用于将拍摄光通量引导到penta-Dach镜22 (未示出)的状态、以及主镜6保持在从拍摄光通量后退的位置处以用于将拍摄光通量引导到图像拾取元件570 (参照图10)的状态。
[0143]在将作为照相机主体的框架的主体支架300的对象侧，镜箱5和快门单元200从对象侧起按该顺序布置。此外，在主体支架300的拍摄者侧，布置图像拾取单元400。调整并设置图像拾取单元400，以使得图像拾取元件570的成像表面被置于与安装座部分2的安装表面平行的预定距离处，所述安装表面将是用于安装拍摄镜头单元的参考。
[0144]在本文中，尽管已经将数字单镜头反光式照相机作为本发明的成像装置进行了描述，但是可以使用例如拍摄镜头单元可更换的照相机，诸如不包括镜箱5的无镜数字单镜头反光式照相机。此外，本发明还可以应用于需要去除粘附到光学组件(特别地，各种成像装置的光学组件，所述成像装置诸如拍摄镜头单元可更换的摄像机、复印机、传真机和扫描仪，或包括成像装置的电气和电子器材)的表面的灰尘的器材。
[0145]图10是例示数字单镜头反光式照相机的图像拾取单元400的配置的分解透视图，数字单镜头反光式照相机是根据本发明的示例性实施例的成像装置。图11是沿着图9的线11-11截取的截面图(注意，没有例示电路板520和屏蔽罩530)。
[0146]图像拾取单元400大致包括除尘装置470和包含图像拾取元件570的图像拾取元件单元500。图像拾取元件单元500包括图像拾取元件570、用于保持图像拾取元件570的图像拾取元件保持构件510、电路板520、屏蔽罩530、遮光构件540、光学低通滤光器560、以及光学低通滤光器保持构件550。
[0147]图像拾取元件保持构件510由金属等制成，并且包括用于定位除尘装置470的推压构件460的右和左定位销510a、用于用螺丝钉固定电路板520和屏蔽罩530的螺丝钉孔510b、以及用于用螺丝钉固定除尘装置470的推压构件460的右和左螺丝钉孔510c。
[0148]成像系统的电路安装在电路板520上，并且电路板520设有用于螺丝钉的穿通孔520a。屏蔽罩530由金属等制成，并且包括螺丝钉孔530a。电路板520和屏蔽罩530通过使用用于螺丝钉的穿通孔520a、螺丝钉孔530a以及螺丝钉孔510b，用螺丝钉锁定到图像拾取元件保持构件510。屏蔽罩530连接到电路上的地电势以用于保护电路免受静电等影响。
[0149]遮光构件540具有与图像拾取元件570的光电转换表面的有效区域相应的开口，并且在对象侧和拍摄者侧包括双面胶带。光学低通滤光器保持构件550通过遮光构件540在对象侧的双面胶带而固定到图像拾取元件570的盖玻璃570a，并且由该盖玻璃570a保持。光学低通滤光器560被定位在光学低通滤光器保持构件550的开口部分中，并且通过遮光构件540在对象侧的双面胶带来固定和保持。
[0150]另一方面，遮光构件540在拍摄者侧的表面通过遮光构件540在拍摄者侧的双面胶带而固定到图像拾取元件570的盖玻璃570a，并且由该盖玻璃570a保持。这使得遮光构件540可以密封光学低通滤光器560与图像拾取元件570的盖玻璃570a之间的区域，以形成用于防止诸如灰尘的杂质进入其中的密封空间。
[0151]在这个实施例中，用遮光构件540密封光学低通滤光器560与图像拾取元件570的盖玻璃570a之间的区域，并且在该区域中形成用于防止诸如灰尘的杂质进入其中的密封空间。然而，在本发明中，光学低通滤光器560和遮光构件540不是必需的，并且可以将除尘装置470设置在图像拾取元件单元500中，以便通过将图像拾取元件570的盖玻璃570a置于中间来夹住光圈410 (后面描述)和密封构件450。在这种情况下,用密封构件450密封盖玻璃570a与除尘装置470之间的区域，并且在该区域中形成用于防止诸如灰尘的杂质进入其中的密封空间。
[0152]图12是例示数字单镜头反光式照相机的除尘装置470的电配置的框图，数字单镜头反光式照相机是根据本发明的示例性实施例的成像装置。本发明的除尘装置由用点线包围的控制电路、电源和将被驱动的压电元件构成。控制电路读取在压电元件430的感测电极中通过压电效果产生的电压，检测振动的振幅和相位，并控制由电源产生的交变电压的振幅、频率和时间相位。在这个实施例中，连接到图像拾取元件单元500的姿态传感器(attitude sensor)和图像处理部分(后面描述)连接到振动装置的控制电路。姿态传感器检测除尘装置470的姿态。图像处理部分通过使用由图像拾取元件单元500捕捉的关于灰尘粘附到振动构件410的哪个位置的图像来执行操作。电源将预定频率范围内的交变电压施加于压电兀件430。
[0153]压电元件430被用从由如图12中所示的控制电路指示的电源供给的电力驱动。然后，由于压电元件430的驱动，在压电元件430与振动构件410之间产生应力以在振动构件410中产生弯曲振动。这个实施例的除尘装置470通过振动构件410的弯曲振动来去除粘附到振动构件410的表面的灰尘。弯曲振动是指用于使振动构件410在光轴方向(即，振动构件410的厚度方向)上移位的弹性振动。
[0154]图13是例示数字单镜头反光式照相机的除尘装置470的配置的分解透视图，数字单镜头反光式照相机是根据本发明的示例性实施例的成像装置(注意，没有例示连接到压电元件的挠性印刷板420、压电元件430和固定构件)。图14是例示从图13的相对侧看到的图13的除尘装置470的视图(注意，没有例示连接到压电元件的挠性印刷板420、粘接构件440和固定构件)。
[0155]除尘装置470包括振动构件410、连接到压电元件的挠性印刷板420、压电元件430、以及分别被称为粘接构件440、密封构件450和推压构件460的多个固定构件。
[0156]振动构件410是用于去除高空间频率的被称为红外线截止滤光器的光学构件，并且是用于通过压电元件430的驱动在振动构件410中产生弯曲振动的振动构件。用导电材料涂覆振动构件410的表面，以便防止杂质粘附。在这个实施例中，振动构件410和图像拾取元件单元500的图像拾取元件570的光接收表面按该顺序同轴布置。
[0157]然而，本发明的成像装置中所提供的除尘装置的振动构件410不一定限于这样的构件。本发明的振动构件仅需要通过在振动构件中产生的弯曲振动来去除粘附到表面的灰尘，并且例如，可以是这个实施例的紫外线截止滤光器、红外线/紫外线截止滤光器、光学低通滤光器560 (其中多个双折射板和由石英制成的相位板、铌酸锂单晶体等呈多层的构件)、或不具有另一光学功能的构件(诸如玻璃)。此外，除了导电材料之外，还可以用灰尘不容易粘附到其的物质来涂覆振动构件410的表面，或者可以不如此处理该表面。
[0158]如图14中所示，压电元件430固定地接合到矩形振动构件410的一端。在这个实施例中，总共两个板形压电元件430固定地接合到振动构件410的两端。然而，不一定要求本发明具有这样的配置，例如，在振动构件410上仅需要提供一个压电元件430。
[0159]推压构件460是具有固定并保持振动构件410以将偏置力给予振动构件410的框架形固定构件。通过使用推压构件460的定位孔460a和图像拾取元件保持构件510的定位销510a来相对于图像拾取元件单元500定位除尘装置470。在这种状态下，用螺丝钉将除尘装置470锁定到图像拾取元件单元500，以便通过使用推压构件的螺丝钉孔460b和螺丝钉孔510c来夹住振动构件410和密封构件450。
[0160]如图13中所示，在这个实施例中，通过在振动构件410的四个角附近将粘接构件440置于中间，振动构件410固定到推压构件460，并且由推压构件460保持。振动构件410的其中灰尘可以被去除的范围仅需要是其中进入图像拾取元件570的光学有效范围的光通量通过的范围。因此，当振动构件410在振动构件410的四个角附近固定到推压构件460并且由推压构件460保持时，可以在不抑制数字照相机的光学有效范围内的振动的情况下高效率地去除灰尘。此外，对推压构件460进行处理，以便不与除了粘接构件440之外的构件接触，从而使得推压构件460和振动构件410彼此不直接接触而在振动期间产生声音。
[0161]优选的是，导电粘接剂用作粘接构件440。这使得振动构件410的被涂覆导电材料的表面上的带电荷的电力能够通过图像拾取元件保持构件510和屏蔽罩530从推压构件410释放到电路板520。因此，可以有效地防止灰尘粘附到振动构件410。此外，优选的是，导电双面胶带用作粘接构件440。导电双面胶带具有作为振动吸收的功能、以及不将振动传送到推压构件460的效果。也就是说，导电双面胶带可以更高效率地产生振动构件410的弯曲振动。
[0162]在这个实施例中，振动构件410通过在振动构件410的四个角附近将粘接构件440置于中间而固定到推压构件460，并且由推压构件460保持。然而，粘接构件440不一定布置在四个角附近，而可以布置在任何数量的任何位置处，只要可以在不抑制光学有效范围内的振动的情况下有效地去除灰尘即可。优选地，粘接构件440的较多可能数量的部分与振动构件410的弯曲振动的节部接触。此外,在这个实施例中,尽管振动构件410通过四个粘接构件440的中间作用而固定到推压构件460并且由推压构件460保持，但是并非所有粘接构件440都一定由导电材料制成，而是可以由非导电材料制成。优选地，由于以上提及的原因，只要粘接构件440中的至少一个由导电材料制成，就可以有效地防止灰尘粘附到振动构件410。
[0163]在这个实施例中，通过使用具有弹簧性质(弹性)的诸如金属的材料(导电构件)将推压构件460形成为单个组件。然而，不一定要求推压构件460具有这样的配置，并且例如，可以由多个构件形成。此外，代替金属等，可以通过至少含有有机高分子化合物成分的构件来给予偏置力。在这种情况下，可以在不包括粘接构件440的情况下配置除尘装置470。
[0164]密封构件450由树脂或弹性体形成，并且用作振动构件410的振动吸收构件，并且形成振动构件410与光学低通滤光器560之间的密封空间，该密封空间用于防止诸如灰尘的杂质进入其中。为了增强振动构件410的振动吸收性质，优选的是，密封构件450由厚构件或具有小弹性模量的构件形成，并且密封构件450的最多可能数量的部分与振动构件410的弯曲振动的节部接触。
[0165]密封构件450在对象侧的表面与振动构件410接触，密封构件450在拍摄者侧的表面与光学低通滤光器560接触。振动构件410由于推压构件460的弹簧性质而偏置到图像拾取元件单元500侧，因此，振动构件410与密封构件450紧密接触而没有任何间隙。此夕卜，密封构件450和光学低通滤光器560也彼此紧密接触而没有任何间隙。因此，用密封构件450密封振动构件410与光学低通滤光器560之间的区域，并且形成用于防止诸如灰尘的杂质进入其中的密封空间。
[0166]密封构件450由于推压构件460的弹簧性质而偏置到图像拾取元件单元500侦牝因此，没有必要通过使用粘接剂、双面胶带等来相对于振动构件410和光学低通滤光器560固定和保持密封构件450。然而，在实际组装中，如果优选的是简单地固定和保持密封构件450，则可以通过使用粘接剂、双面胶带等将密封构件450固定到振动构件410和光学低通滤光器560、或者用振动构件410和光学低通滤光器560保持密封构件450。相反,可以以这样的方式配置本发明的除尘装置，即，在不提供推压构件460的情况下，通过使用粘接剂、双面胶带等，将密封构件450固定到振动构件410和光学低通滤光器560并且由振动构件410和光学低通滤光器560保持密封构件450。
[0167]将本发明的除尘装置设置在基体上，这个实施例中的基体是指图像拾取元件单元500。用螺丝钉将除尘装置470锁定到作为基体的图像拾取元件单元500，以便通过使用推压构件460的螺丝钉孔460b和螺丝钉孔510c来夹住振动构件410和密封构件450。
[0168]如上所述，这个实施例的成像装置是至少包括除尘装置和图像拾取元件单元的成像装置，其中，除尘装置的振动构件410和图像拾取元件单元的光接收表面按该顺序同轴布置。结果，只有当除尘装置的一个侧面上的灰尘可以被去除时，灰尘才不投射在图像拾取元件上。此外，通常，在照相机拍摄期间，与重力平行地布置除尘装置，因此，曾经被去除了的灰尘再次粘附到除尘装置的可能性非常低。
[0169]然而，没有必要要求本发明的基体为图像拾取元件单元500，本发明的基体可以是其他构件或组件。例如，本发明的基体仅需要是各种成像装置和图像读取装置，诸如数字照相机主体、数字摄像机、复印机、传真机和扫描仪、以及其中的构件和组件。
[0170]此外，这个实施例中的至少含有高分子化合物成分的固定构件是粘接构件440和密封构件450。然而，没有必要要求本发明的固定构件是粘接构件440或密封构件450，本发明的固定构件可以是其他构件。例如，固定构件可以是推压构件460或如在PTLl中被称为密封垫的构件，只要该构件至少含有高分子化合物成分即可。此外，例如，在设置除尘装置470以使得经由不抑制压电元件430的弹性振动和振动构件410的弯曲振动的海绵形构件直接固定和保持压电元件430和基体的情况下，海绵形构件、用于将压电元件430固定地接合到振动构件410的粘接剂等用作固定构件。此外，例如，在通过使用挠性印刷板420而偏置到基体侧的情况下，挠性印刷板420以及用于接合挠性印刷板420和压电元件430的构件用作固定构件。
[0171]接着，通过使用如图1A至1C中所示的长方体的形状的板形压电元件，主要详细地描述制作特别是本发明的除尘装置470中的压电元件430的方法。
[0172]尽管对于制作本发明的压电元件430中的压电材料431的方法没有特别限制，但是可以采用一般的压电陶瓷过程，其涉及在正常压力下烧结含有组成元素的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、草酸盐等的固体粉末。
[0173]此外，例如，在本发明的压电材料431含有作为其主成分的用以下通式⑴表示的钙钛矿型金属氧化物:(BahCax) (Ti1~yZry) O3 (0.02 ≤ x ≤ 0.30, 0.020 ≤ y ≤ 0.095,并且y ( x)的情况下，金属氧化物含有Mn，并且相对于金属氧化物的100重量份，在金属基础上,Mn含量为0.02重量份或更大以及0.40重量份或更少,原料由金属化合物形成,诸如Ba化合物、Ca化合物、Ti化合物、Zr化合物、以及Mn化合物。
[0174]可用Ba化合物的例子包括氧化钡、碳酸钡、草酸钡、乙酸钡、硝酸钡、钛酸钡、锆酸钡、以及锆钛酸钡。
[0175]可用Ca化合物的例子包括氧化钙、碳酸钙、草酸钙、乙酸钙、钛酸钙以及锆酸钙。
[0176]可用Ti化合物的例子包括氧化钛、钛酸钡、锆钛酸钡以及钛酸钙。
[0177]可用Zr化合物的例子包括氧化锆、锆酸钡、锆钛酸钡以及锆酸钙。
[0178]可用Mn化合物的例子包括碳酸锰、氧化锰、二氧化锰以及乙酸锰。
[0179]此外，对于用于调整“a”的原料，没有特别限制，“a”表示本发明的压电材料431的A部位处的Ba和Ca的摩尔量与其B部位处的Ti和Zr的摩尔量之间的比率。通过使用Ba化合物、Ca化合物、Ti化合物和Zr化合物中的任何一个来获得相同的效果。
[0180]注意，没有必要要求本发明的压电材料431为含有作为其主成分的钛酸钡的压电陶瓷。因此，可以根据组成元素来选择最优选的原料和制作方法。
[0181]对于使本发明的压电材料431的前驱体粉末粒化的方法，没有特别限制。该方法可以涉及使通过机械地混合Ba化合物、Ca化合物、Ti化合物、Zr化合物和Mn化合物而获得的混合粉末粒化。可替换地，该方法可以涉及在大约800至1，300°C下煅烧这些化合物、其后使这些化合物粒化。可替换地，该方法可以涉及煅烧Ba化合物、Ca化合物、Ti化合物和Zr化合物、并且将锰化合物与粘合剂一起添加到这些化合物。从可以使粒化的粉末的粒径更加均匀的角度来讲，最优选的粒化方法是喷雾干燥法。
[0182]可以用于粒化的粘合剂的例子包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)以及丙烯酸树脂。从增大坯块的密度的角度来讲，将被添加的粘合剂的量优选地为1%质量至10%质量,更优选地,为2%质量至5%质量。
[0183]对于烧结本发明的压电材料431的方法，没有特别限制。烧结方法的例子包括使用电炉的烧结、使用煤气炉的烧结、传导加热法、微波烧结法、毫米波烧结法以及热等静压机(HIP)。可以在连续式炉或分批式炉中执行使用电炉的烧结和使用燃气炉的烧结。[0184]尽管对于压电材料431的烧结温度没有特别限制，但是优选地将烧结温度设置为使得每种化合物反应并且足够地经受晶体生长。从将陶瓷的粒径设置在I μ m至10 μ m的范围内的角度来讲，优选的烧结温度为1，200°C或更高以及1，550°C或更低，更优选地，1，300°C或更高以及1，480°C或更低。在以上提及的温度范围内烧结的压电材料431表现出令人满意的压电性能。
[0185]为了以良好的再现性使通过烧结而获得的压电材料431的特性稳定，可以在将烧结温度设置为在以上提及的范围内恒定的情况下将压电材料431烧结2个小时或更长以及24个小时或更短。此外，尽管可以使用诸如两阶段的烧结方法的烧结方法，但是考虑到再现性，不涉及快速温度变化的方法是优选的。
[0186]优选的是，在对压电材料431进行抛光之后，在1，000°C或更高的温度下对压电材料431进行热处理。当对压电材料431进行机械抛光时，在压电材料431中产生残余应力。然而，通过在1，000°C或更高的温度下对压电材料431进行热处理来减轻残余应力，并且压电材料431的压电特性变得更加令人满意。此外，热处理还具有消除沉淀在晶界部分中的诸如钛酸钡的前驱体粉末的效果。尽管对于热处理时间没有特别限制，但是I个小时或更长是优选的。
[0187]对于使本发明的压电元件430偏振的方法，没有特别限制。可以在大气或硅油中使压电元件430偏振。尽管用于偏振的温度优选地为60°C至100°C，但是根据构成压电元件430的压电材料431的组成，最佳条件略有不同。将施加用于偏振的电场优选地为800V/mm 至 2.0kV/mnin
[0188]可以通过从共振频率和反共振频率的测量结果的计算来获得压电元件430的压电常数、机械品质因数Qm和弹性模量，所述测量结果是通过使用基于日本的电子材料制造商协会标准(EMAS-6100)的市售阻抗分析仪而获得的。该方法通常被称为共振-反共振法。
[0189]以下，参照例子来具体描述本发明的除尘装置。然而，本发明不受以下例子限制。
[0190]生产本发明的压电元件中所使用的压电材料。
[0191](生产例子I)
[0192]平均颗粒直径为IOOnm的钦酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01 )、平均颗粒直径为300nm的钦酸I丐(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CT-03)、以及平均颗粒直径为300nm的错酸I丐(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CZ-03)的重量摩尔比为83.0:10.5:6.5。
[0193]接着，通过使用球磨机进行干混合24小时来混合这些重量的粉末。为了使如此获得的混合粉末粒化，通过使用喷雾干燥器，分别使得乙酸锰(II)和PVA粘合剂可以粘附到混合粉末的表面，所述乙酸猛的Mn重量相对于混合粉末在金属基础上为0.18重量份,所述PVA粘合剂相对于混合粉末为3重量份。
[0194]接着，将如此获得的粒化的粉末填充在模具中，并且通过使用冲压成形设备向该粉末供给200MPa的压制压力以生产盘形坯块。可以通过使用冷等冲压成形设备来对该坯块进行进一步处理。
[0195]将如此获得的坯块放置在电炉中，并且保持在1，340°C的最高温度下5个小时，并且在大气环境下烧结总共24个小时。
[0196]接着，通过荧光X射线分析来对坯块的组成进行评估。结果，发现，在化学式:(Baa83tlCaci l7tl) (Tia 935Zra J O3所表示的组成中含有0.18重量份的Mn。这意味着称重的组成与烧结的组成匹配。此外，除了 Ba、Ca、T1、Zr和Mn之外的元素的量为I重量份或更少，其等于或低于检测极限。
[0197]此外，在25°C和-70°C下，通过X射线衍射来对坯块的晶体结构进行评估。结果，仅观察到与钙钛矿型结构相应的峰值。此外，作为对X射线衍射结果进行Rietveld分析的结果，发现，晶体结构在25°C下为正方晶相，在_70°C下为斜方晶相。
[0198](比较生产例子I)
[0199]为了使平均颗粒直径为IOOnm的钦酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)粒化，通过使用喷雾干燥器，分别使得乙酸锰(II)和PVA粘合剂可以粘附到混合粉末的表面，所述乙酸锰的Mn重量相对于混合粉末在金属基础上为0.12重量份，所述PVA粘合剂相对于混合粉末为3重量份。
[0200]接着，将如此获得的粒化的粉末填充在模具中，并且通过使用冲压成形设备向该粉末供给200MPa的压制压力以生成盘形坯块。将如此获得的坯块放置在电炉中，并且保持在1，3800C的最高温度下5个小时，并且在大气环境下烧结总共24个小时。
[0201]接着，通过荧光X射线分析来对该坯块的组成进行评估。结果，发现，在化学式:BaTiO3所表示的组成中含有0.12重量份的Mn。此外，除了 Ba、Ca、T1、Zr和Mn之外的元素的量为I重量份或更少，其等于或低于检测极限。
[0202]此外，在25°C和_70°C下，通过X射线衍射来对该坯块的晶体结构进行评估。结果，仅观察到与钙钛矿型结构相应的峰值。此外，作为对X射线衍射结果进行Rietveld分析的结果，发现，晶体结构在25°C下为正方晶相，在_70°C下为斜方晶相。
[0203](比较生产例子2)
[0204]锆钛酸铅的烧结体被制备。此外，在25°C和_70°C下，通过X射线衍射来对该烧结体的晶体结构进行评估。结果，仅观察到与钙钛矿型结构相应的峰值。此外，作为对X射线衍射结果进行Rietveld分析的结果，发现，晶体结构在25°C下为正方晶相，在_70°C下为斜方晶相。
[0205](例子I和比较例子I)
[0206]使用生产例子I和比较生产例子I的压电材料来生产例子I和比较例子I的压电元件。
[0207]将每种压电材料抛光为0.5mm的厚度，并且通过DC磁控溅射将Ti和Au分别按该顺序在该材料的两个表面上形成为30nm和380nm的厚度，以获得具有第一电极和第二电极的压电元件。
[0208]接着，将压电元件切割为10.0mmX2.5mmX0.5mm的尺寸，其后，通过使用DC电源使压电兀件偏振。温度为100°c,所施加的电场为lkv/mm,并且电压施加时间为30分钟。在这种情况下，压电元件的偏振轴方向平行于膜厚度方向。
[0209]此外，随着测量温度变化，向例子I和比较例子I的压电元件施加微小的交变电场以测量介电常数，并且对相变温度T进行评估。结果，在例子I和比较例子I中，相变温度T分别为-32°c和6°C。
[0210](比较例子2)
[0211]使用比较生产例子2的压电材料来生产比较例子2的压电元件。[0212]将压电材料抛光为0.25mm的厚度，并且通过DC磁控溅射将Ti和Au分别按该顺序在该材料的两个表面上形成为30nm和380nm的厚度，以获得具有第一电极和第二电极的压电元件。
[0213]接着，将压电元件切割为10.0mmX2.5mmX0.5mm的尺寸，其后，通过使用DC电源使压电元件偏振。温度为200°C，所施加的电场为1.7kV/mm，并且电压施加时间为30分钟。在这种情况下，压电元件的偏振轴方向平行于膜厚度方向。
[0214]此外，随着测量温度变化，向比较例子2的压电元件施加微小的交变电场以测量介电常数，并且对相变温度T进行评估。结果，相变温度T至少不存在于-60°C至50°C的范围内。
[0215](例子I以及比较例子I和2的压电元件的评估)
[0216]接着，通过共振-反共振法来获得例子I以及比较例子I和2的压电元件中的每个的压电常数d31、弹性常数Y11和共振频率。图15、16和17示出各自的结果。在这种情况下，实线示出例子I的压电元件的结果，点线示出比较例子I的压电元件的结果，点划线示出比较例子2的压电元件的结果。图15、16和17全都示出通过在30°C下开始测量并且按升高、降低和升高到30°C的顺序改变温度而获得的测量结果。在恒温贮存器中执行测量。将恒温贮存器保持在每个温度下达预定时间段，并且在温度变得稳定之后，对每个温度下的压电常数d31、弹性常数Y11和共振频率进行评估。在图15、16和17中，在例子I和比较例子I的压电元件中，压电常数d31、弹性常数Y11和共振频率相对于温度的变化在温度升高与温度降低之间不同。这是因为，铁电材料在从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度(温度降低期间的相变温度)和从第二铁电晶相到第一铁电晶相的相变温度(温度升高期间的相变温度)之间引起细微温度差。在这种情况下，当将从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度(温度降低期间的相变温度)和从第二铁电晶相到第一铁电晶相的相变温度(温度升高期间的相变温度)进行比较时，从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度(温度降低期间的相变温度)较低。另一方面，在比较例子2的压电元件中，相变温度T至少不存在于-60°C至50°C的范围内。因此，压电常数d31、弹性常数Y11和共振频率相对于温度的变化在温度升高与温度降低之间没有变得极端，并且对于大多数温度，压电常数d31、弹性常数Y11和共振频率在温度升高与温度降低之间几乎是相同的值。
[0217]在这种情况下，随着例子I的压电元件的温度降低，压电常数增大，弹性常数减小，共振频率降低。另一方面，在比较例子I的压电元件中，特性的拐点存在于5°C附近，压电常数在5°C附近变为最大，弹性常数变为最低，共振频率变为最低。此外，在比较例子2的压电元件中，每种物理性质几乎是恒定的，而不取决于温度。
[0218](生产例子2至27)
[0219]对平均颗粒直径为IOOnm的钦酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01 )、平均颗粒直径为300nm的钦酸I丐(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CT-03)、以及平均颗粒直径为300nm的错酸I丐(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CZ-03)进行称重以获得表I中所示的摩尔比。
[0220]接着，通过使用球磨机进行干混合24小时来混合这些称重的粉末。为了使如此获得的混合粉末粒化，通过使用喷雾干燥器，分别使得乙酸锰(II)和PVA粘合剂可以粘附到混合粉末的表面，所述乙酸猛的Mn重量相对于混合粉末在金属基础上为表I中所不的重量份，所述PVA粘合剂相对于混合粉末为3重量份。
[0221]接着，将如此获得的粒化的粉末填充在模具中，并且通过使用冲压成形设备向该粉末供给200MPa的压制压力以生产盘形坯块。可以通过使用冷等冲压成形设备来对该坯块进行进一步处理。
[0222]将如此获得的坯块放置在电炉中，并且保持在1，330°C至1，480°C的最高温度下5个小时，并且在大气环境下烧结总共24个小时。注意，生产例子10中的最大压力为1，330°C，生产例子11中的最大压力为1，440°C，并且生产例子12中的最大压力为
I,400。。。
[0223]接着，通过荧光X射线分析来对坯块的组成进行评估。结果，发现，在化学式:(Ba1^xCax) (Ti1^yZry)O3所表示的组成中含有表1中所示的Mn的重量份，其中，x和y在表2中示出。此外，除了 Ba、Ca、T1、Zr和Mn之外的元素的量为I重量份或更少,其等于或低于检测极限。
[0224]此外，在25°C和-70°C下，通过X射线衍射来对坯块的晶体结构进行分析。结果，在每一个例子中，仅观察到与钙钛矿型结构相应的峰值。此外，作为对X射线衍射结果进行Rietveld分析的结果，发现，在每个例子中，晶体结构在25°C下为正方晶相，在_70°C下为斜方晶相。
[0225](例子2 至 27)
[0226]使用生产例子2至27的压电材料来生产例子2至27的压电元件。 [0227]将每种压电材料抛光为0.5mm的厚度，并且通过DC磁控溅射将Ti和Au分别按该顺序在该材料的两个表面上形成为30nm和380nm的厚度，以获得具有第一电极和第二电极的压电元件。
[0228]接着，将压电元件切割为10.0mmX2.5mmX0.5mm的尺寸，其后，通过使用DC电源使压电兀件偏振。温度为100°c,所施加的电场为lkv/mm,并且电压施加时间为30分钟。在这种情况下，压电元件的偏振轴方向平行于膜厚度方向。
[0229]此外，随着测量温度变化，向例子2至27的压电元件施加微小的交变电场以测量介电常数，并且对相变温度T进行评估。结果，在表2中示出相变温度T。表2还示出了例子I和比较例子I的每个压电元件的相变温度T的结果。通过在改变测量温度的同时向压电元件施加微小的交变电场来对相变温度T进行评估，以与例子2至27中相同的方式测量介电常数。
[0230]表1
[0231]
【权利要求】
1.一种将被设置在基体上的除尘装置，包括: 压电元件，所述压电元件包括压电材料和一对相对电极； 振动构件；以及 固定构件，所述固定构件至少含有高分子化合物成分， 其中，所述压电材料的从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度T为-60℃≤ T ≤ -5℃。
2.根据权利要求1所述的除尘装置，其中，所述固定构件在25°C下的弹性模量小于所述固定构件在_5°C下的弹性模量。
3.根据权利要求1或2所述的除尘装置，其中，所述固定构件包括弹性体。
4.根据权利要求1或2所述的除尘装置，其中，所述固定构件包括泡沫树脂。
5.根据权利要求1至4中的任何一个所述的除尘装置，其中，所述固定构件是热塑性的。
6.根据权利要求1至5中的任何一个所述的除尘装置，其中，所述压电材料的第一铁电晶相包括正方晶相。
7.根据权利要求1至6中的任何一个所述的除尘装置，其中，所述压电材料的第二铁电晶相包括斜方晶相。
8.根据权利要求1至7中的任何一个所述的除尘装置，其中，所述压电材料的铅含量少于 lOOOppm。
9.根据权利要求1至8中的任何一个所述的除尘装置，其中，所述压电材料包括含有作为主成分的钛酸钡的压电陶瓷。
10.根据权利要求1至9中的任何一个所述的除尘装置，其中，所述压电材料包括作为主成分的用以下通式⑴表示的钙钛矿型金属氧化物=(Ba1Jax) (Ti1^yZry)O3, 其中，0.02≤X≤0.30,0.020≤y≤0.095，并且y≤X。
11.根据权利要求10所述的除尘装置，其中，所述压电材料包括作为主成分的用所述通式(I)表示的钙钛矿型金属氧化物，所述钙钛矿型金属氧化物包括Mn，并且相对于所述钙钛矿型金属氧化物的100重量份，所述Mn的含量为0.02重量份或更多以及0.40重量份或更少。
12.根据权利要求1至11中的任何一个所述的除尘装置，其中，所述压电元件和所述振动构件具有板形形状，所述压电元件的一个电极表面固定地接合到所述振动构件的板表面，并且所述振动构件通过将所述固定构件置于中间而固定到所述基体。
13.根据权利要求1至12中的任何一个所述的除尘装置，包括多个压电元件。
14.根据权利要求1至13中的任何一个所述的除尘装置，其中，所述振动构件包括光学材料。
15.一种成像装置，包括根据权利要求1至14中的任何一个所述的除尘装置以及图像拾取元件单元，其中，所述除尘装置的振动构件和所述图像拾取元件单元的光接收表面按此顺序同轴设置。
【文档编号】G02B27/00GK103889603SQ201280050599
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2011年10月20日
【发明者】伊福俊博, 清水康志, 吉田达雄, 松田坚义, 久保田纯, 林润平 申请人:佳能株式会社