[發明專利]壓電材料、壓電元件和電子設備

有效

• 申請號: 201410333817.0
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104276822B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 村上俊介;松田堅義;大志萬香菜子;林潤平;渡邊隆之;田中秀典;齋藤宏
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;H01L41/187
• 代理公司: 北京魏啟學律師事務所11398
• 代理人: 魏啟學

技術領域

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、超聲波馬達、光學設備、振動裝置、除塵裝置、攝像裝置和電子設備。

背景技術

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，由于PZT包含鉛作為A位點元素，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2009-215111公開了通過用Ca替換鈦酸鋇的部分A位點和用Zr替換部分B位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2010-120835公開了通過將Mn、Fe或Cu添加至通過用Ca替換鈦酸鋇的部分A位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數的壓電材料。

然而，已知技術的壓電材料存在在裝置驅動溫度范圍(-30℃至50℃)的高溫區域壓電常數低，而在低溫區域機械品質因數低的問題。為了解決上述問題，進行了本發明，并提供一種在裝置驅動溫度范圍內具有令人滿意的壓電常數和機械品質因數的無鉛壓電材料。

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、超聲波馬達、光學設備、振動裝置、除塵裝置、攝像裝置和電子設備。

發明內容

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，其中基于100重量份金屬氧化物，以金屬計，Mn的含量為0.040重量份至0.500重量份；和基于100重量份金屬氧化物，以金屬計，Bi的含量為0.042重量份至0.850重量份，Li的含量為0.028重量份以下(包括0重量份)。

(Ba_1-xCa_x)(Ti_1-yZr_y)O₃(1)，(其中，0.030≤x<0.090，0.030≤y≤0.080，和0.9860≤a≤1.0200)。

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制成。

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于輸送記錄介質的輸送部和本發明的液體排出頭。

根據本發明的超聲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聲波馬達。

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振動板的振動體。

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。除塵裝置的振動板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。

本發明的進一步特征將從以下參考附圖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范圍(-30℃至50℃)內具有令人滿意的壓電常數和機械品質因數的無鉛壓電材料。本發明可提供具有特別優異的機械品質因數的壓電材料。

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、超聲波馬達、光學設備、振動裝置、除塵裝置、攝像裝置和電子設備。

附圖說明

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是說明本發明超聲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。