TWI535083B - 壓電材料、壓電元件及電子設備 - Google Patents

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TWI535083B
TWI535083B TW102130264A TW102130264A TWI535083B TW I535083 B TWI535083 B TW I535083B TW 102130264 A TW102130264 A TW 102130264A TW 102130264 A TW102130264 A TW 102130264A TW I535083 B TWI535083 B TW I535083B
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piezoelectric material
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渡邉□之
村上俊介
上田未紀
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佳能股份有限公司
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    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
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Description

壓電材料、壓電元件及電子設備
本發明係關於一種壓電材料。特別是，本發明係關於無鉛的壓電材料。而且，本發明係關於使用上述壓電材料之壓電元件、層疊壓電元件、層疊壓電元件的製法、液體射出頭、液體射出設備、超音波馬達、光學設備、振動設備、除塵設備、成像設備、及電子設備。
含有鉛之鋯鈦酸鉛為一般的壓電材料，且已經使用於各種壓電裝置，例如致動器、振盪器、感應器、及過濾器。然而，拋棄的壓電材料中的鉛成份可能沖提進入土壤並對生態系統可能有不利的影響。所以，為了製造無鉛的壓電裝置，已進行很多無鉛的壓電材料之研究及發展。
目前廣泛研究之一般無鉛的壓電材料為含有鈮酸鉀的壓電材料。然而，當合成含有鉀的壓電材料時，起始物質(例如碳酸鉀)粉末的吸濕性高，而使其難以預定的莫耳比例準確秤取該起始物質粉末。含有鈮酸鉀 (KNbO3)的壓電材料具有潮解性，且含有鈮酸鉀之壓電陶瓷之壓電性可隨時間而下降。此外，具有高相對密度的陶瓷會有不容易自含有鈮酸鉀的壓電材料獲得的問題。
NPL 1揭示以(1-x)(0.1BaTiO3-0.9NaNbO3)-xLiNbO3(其中0≦x≦0.125)所代表的物質。使0.1BaTiO3-0.9NaNbO3製造含LiNbO3的固體溶液而增加該居里溫度。當x=0.01及0.02時的居里溫度分別為526K(253℃)及531K(258℃)。然而，該情況中LiNbO3的量為1%或更高，會有無法獲得高密度樣品的問題。而且，若增加LiNbO3的量，會有自發極化的大小與壓電常數d31的大小二者皆會降低的問題。
NPL 2揭示當CuO加至0.9NaNbO3-0.1BaTiO3高至0.3莫耳%時，燒結體的相對密度增加，孔隙減少，壓電常數(d33)、機電耦合係數(kp)、及機械品質因子(Qm)增加，且該介電耗損正切(tan δ)減少。然而，若CuO加入量為0.4莫耳%或更高時，因為產生雜質相，會有該燒結體的相對密度、d33、kp、及Qm減少的問題。
引述列舉 非專利文獻
NPL 1 F, Benabdallah等人「固態科學」，第14冊，1333-1337頁(2012)。
NPL 2 K. Zhu等人「中國陶瓷學會期刊」，第38冊，1031-1035頁(2010)。
依據相關技術領域中的技術，NaNbO3、BaTiO3、及LiNbO3的固體溶液具有容易產生雜質相、密度低、及壓電常數和機械品質因子低的問題。
本發明提供一種不含鉛及鉀的壓電材料，其具有高密度、高居里溫度、及高機械品質因子，並表現良好的壓電性。而且，本發明以使用上述壓電材料、層疊壓電元件、層疊壓電元件的製法、液體射出頭、液體射出設備、超音波馬達、光學設備、振動設備、除塵設備、成像設備、以及電子設備，提供壓電元件。
如本發明之一態樣的壓電材料以相對於如下通式(1)所代表的1莫耳金屬氧化物計，含有0.04莫耳%或更高且2.00莫耳%或更低的Cu。
通式(1)((Na1-zLiz)xBa1-y)(NbyTi1-y)O3(該式中，0.70≦x≦0.99，0.75≦y≦0.99，及0<z<0.15)。
如本發明之一態樣的壓電元件包括第一電極、壓電材料、及第二電極，其中上述的壓電材料為如本發明之一態樣的壓電材料。
從下列示例性實施態樣的說明並參考所附圖式，本發明的進一步特性會更為明顯。
如本發明態樣，提供一種不含鉛及鉀的壓電材料，其具有高相對密度、高居里溫度、及高機械品質因子，並表現良好的壓電性。如本發明態樣的壓電材料不使用鉛，且所以，對環境的負荷小。而且，不使用鉀及因此展現優異的可燒結性及抗濕性。
1‧‧‧第一電極
2‧‧‧壓電材料
3‧‧‧第二電極
101‧‧‧壓電元件
102‧‧‧個別的液體槽
103‧‧‧隔膜
104‧‧‧液體槽隔板
105‧‧‧射出孔口
106‧‧‧連通孔
107‧‧‧共同的液體槽
108‧‧‧緩衝層
1011‧‧‧第一電極
1012‧‧‧壓電材料
1013‧‧‧第二電極
200‧‧‧快門單元
201‧‧‧振動器
202‧‧‧轉子
203‧‧‧輸出軸
204‧‧‧振動器
205‧‧‧轉子
206‧‧‧彈簧
2011‧‧‧彈性環
2012‧‧‧壓電元件
2013‧‧‧有機黏著劑
2041‧‧‧金屬彈性體
2042‧‧‧層疊壓電元件
300‧‧‧主體框架
310‧‧‧除塵設備
320‧‧‧隔膜
330‧‧‧壓電元件
331‧‧‧壓電材料
332‧‧‧第一電極
333‧‧‧第二電極
336‧‧‧第一電極表面
337‧‧‧第二電極表面
400‧‧‧成像元件單元
51‧‧‧第一電極
53‧‧‧第二電極
54‧‧‧壓電材料層
55‧‧‧內電極
501‧‧‧第一電極
503‧‧‧第二電極
504‧‧‧壓電材料層
505‧‧‧內電極
506a‧‧‧外電極
506b‧‧‧外電極
601‧‧‧相機主體
602‧‧‧底座部分
605‧‧‧鏡箱
606‧‧‧主要鏡
701‧‧‧前群組鏡
702‧‧‧聚焦鏡
711‧‧‧裝接及拆卸底座
712‧‧‧固定筒
712a‧‧‧底座側末端表面
712b‧‧‧外直徑部分
713‧‧‧直線導引筒
713a‧‧‧直線導引溝槽
713b‧‧‧周圍溝槽
714‧‧‧前群組筒
715‧‧‧凸輪環
715a‧‧‧凸輪溝槽
715b‧‧‧凹口部分
716‧‧‧後群組筒
717a‧‧‧凸輪滾軸
717b‧‧‧凸輪滾軸
718‧‧‧軸螺栓
719‧‧‧滾軸
720‧‧‧旋轉傳輸環
720f‧‧‧轉軸
722‧‧‧滾軸軸承
722a‧‧‧大直徑部分
722b‧‧‧小直徑部分
724‧‧‧手動對焦環
724a‧‧‧前側末端表面
724b‧‧‧底座側末端表面
724c‧‧‧內部直徑
725‧‧‧超音波馬達
725b‧‧‧定子
725c‧‧‧轉軸
726‧‧‧波浪墊圈
727‧‧‧珠球座圈
728‧‧‧對焦楔
729‧‧‧連接構件
732‧‧‧墊圈
733‧‧‧低摩擦薄片
881‧‧‧液體射出設備
882‧‧‧外蓋
883‧‧‧外蓋
884‧‧‧外蓋
885‧‧‧外蓋
887‧‧‧外蓋
890‧‧‧回收部分
891‧‧‧記錄部分
892‧‧‧墨水匣
896‧‧‧設備主體
897‧‧‧自動饋入部分
898‧‧‧排放口
899‧‧‧輸送部分
901‧‧‧光學設備
908‧‧‧釋放按鈕
909‧‧‧閃光燈發射部分
912‧‧‧喇叭
914‧‧‧麥克風
916‧‧‧補光部分
931‧‧‧主體
932‧‧‧變焦桿
933‧‧‧電源按鈕
圖1為顯示如本發明實施態樣的壓電元件組態之示意圖。
圖2A及2B為顯示如本發明實施態樣的層疊壓電元件組態之示意剖面圖。
圖3A及3B為顯示如本發明實施態樣的液體射出頭結構之示意圖。
圖4為顯示如本發明實施態樣的液體射出設備之示意圖。
圖5為顯示如本發明實施態樣的液體射出設備之示意圖。
圖6A及6B為顯示如本發明實施態樣的超音波馬達組態之示意圖。
圖7A及7B為顯示如本發明實施態樣的光學設備之示意圖。
圖8為顯示如本發明實施態樣的光學設備之示意圖。
圖9A及9B為顯示如本發明實施態樣當振動設備運用於除塵設備情況情況時之示意圖。
圖10A至10C為顯示如本發明實施態樣的除塵設備中的壓電元件組態之示意圖。
圖11A及11B為顯示如本發明實施態樣的除塵設備的振動原理之示意圖。
圖12為顯示如本發明實施態樣的成像設備之示意圖。
圖13為顯示如本發明實施態樣的成像設備之示意圖。
圖14為顯示如本發明實施態樣的電子設備之示意圖。
圖15顯示如本發明實施態樣之比較性實例8及實例21中燒結體的極化電場磁滯迴線。
以下將說明如本發明的實施態樣。
如本發明之一態樣，提供一種含有NaNbO3、BaTiO3、及LiNbO3作為主要成份之無鉛壓電材料，其具有高密度、高居里溫度、及高機械品質因子，並表現良好的壓電性及絕緣特性。如本發明之一態樣的壓電材料可利用於各種用途，例如電容器、記憶體、及感應器，係利用介電的特性。
如本發明之一態樣的壓電材料以相對於如下 通式(1)所代表的1莫耳金屬氧化物計，含有0.04莫耳%或更高且2.00莫耳%或更低的Cu。
通式(1)((Na1-zLiz)xBa1-y)(NbyTi1-y)O3(該式中，0.70≦x≦0.99，0.75≦y≦0.99，及0<z<0.15)。
由絕緣特性的觀點，如本發明之一態樣的壓電材料可含有鈣鈦礦金屬氧化物作為主要相。上述組成物式相當於以ABO3所代表的鈣鈦礦結構。然而，視特定元素及合成條件的組合而定，除了鈣鈦礦金屬氧化物以外，可能連帶產生以例如Li4Na2Ti4Ba4Nb6O30所代表之鎢青銅類型的金屬氧化物。因為壓電材料的阻抗性會降低一個數量級的大小或更多，盡可能要避免該雜質相。基於例如在X射線繞射中，歸因於鈣鈦礦金屬氧化物的最大繞射強度是否大於或等於歸因於該雜質相的最大繞射強度之100倍，可決定該主要相是否為鈣鈦礦金屬氧化物。因為使絕緣特性最大化，鈣鈦礦金屬氧化物可為僅有的組成物。
在本發明中，鈣鈦礦金屬氧化物係指具有鈣鈦礦結構的金屬氧化物，如說明於「Iwanami Rikagaku Jiten(Iwanami物理及化學辭典)」第五版(出版者Iwanami Shoten，於1998年2月20日提出)。通常，具有鈣鈦礦結構的金屬氧化物係以化學式ABO3所代表。在該鈣鈦礦金屬氧化物中，每一A及B元素為離子的形式且分別佔據單位晶格稱為A位址及B位址的特定位置。例如，在立方單位晶格中，A元素位於立方體的頂點，且B元素位於體中心。O元素以氧的負離子形式佔據立方體 的面中心位置。
在以上述通式(1)所代表的金屬氧化物中，位於A位址的金屬元素為Na、Li、及Ba，且位於B位址的金屬元素為Nb及Ti。然而，部份的Na、Li、及Ba可位於B位址。同樣地，部份的Nb及Ti可位於A位址。
在上述通式(1)中，在B位址的元素對O元素的莫耳比例為1：3。然而，即使當元素量的比例偏離至某種程度(例如1.00：2.94至1.00：3.06)係包括在本發明的範圍中，在這範圍內因上述金屬氧化物具有鈣鈦礦結構作為主要相。
雖然可使用陶瓷，如本發明之一態樣的壓電材料之形式並非受特別限制，且可為陶瓷、粉末、單晶、薄膜、漿料等形式之任一者。在本說明書中，詞語「陶瓷」係指所謂的多晶體，其含有金屬氧化物作為基本成份且其為晶體顆粒的團聚。也包括燒結後經處理的產物。
在通式(1)中，若指示位址A處的Na及Li豐度之x低於0.7時，Na及Li相對於Nb為缺乏，且因而產生雜質相(具有X射線繞射型態類似於Ba4Nb2O9、Ba6Ti7Nb9O42、Ba3Nb4Ti4O21、Ba3Nb3.2Ti5O21等者之相)。含有大量雜質相的金屬氧化物樣品的阻抗性為低的107至108Ωcm且極化處理困難。
若x高於0.99時，A位址元素的莫耳數總和變成大於1、其為B位址元素的莫耳數總和，且壓電性降低。所以，當x在0.70≦x≦0.99的範圍內時，獲得表現 良好絕緣特性及壓電性的壓電材料。
在通式(1)中，若指示位址B處的Nb量之y低於0.75時，該居里溫度視z值而定可變成低於室溫。另一方面，若y大於0.99，壓電性降低。所以，當y在0.75≦y≦0.99的範圍內時，居里溫度高於室溫且獲得良好的壓電性。
當y在0.75≦y≦0.89的範圍內時，居里溫度通常在90℃至230℃的範圍內，且極化處理容易。此外，可獲得良好的壓電性。
居里溫度係指在該溫度或高於該溫度時，壓電材料的壓電性會消失。在本說明書中，介電常數變得局部最大處、介於鐵電相及順電相之間相轉換溫度附近之溫度係指定為居里溫度。同時，如本發明之一態樣的壓電材料具有連續的相轉換溫度，在該處發生自正方鐵電相至斜方鐵電相的連續相轉換，係在低於居里溫度的溫度區域內。在連續相轉換溫度下，相對介電常數顯示局部最大值或反曲點，以使由評估相對介電常數的溫度依賴性而決定連續相轉換溫度，如同與居里溫度。例如，在以0.9NaNbO3-0.1BaTiO3所代表的固體溶液中，隨溫度的增加而發生自斜方系統至正方系統的相轉換，且然後至正立方系統。
在連續相轉換溫度附近，壓電成效變成局部最大值。所以，在裝置的驅動溫度範圍內(例如，-30℃至60℃)，需要與溫度無關的恆定的壓電效能情況時， 希望在該驅動溫度範圍內不會發生連續相轉換。另一方面，在特定溫度下加強壓電效能而非與溫度無關的壓電效能視為重要的之情況時，連續相轉換可設在裝置的驅動溫度範圍內。因為高通用性，具有在如裝置規格中可調整的連續相轉換溫度之材料為優異的。
在如本發明之一態樣的壓電材料中，以Li取代低於15%的Na，會增加居里溫度。在通式(1)中，若指示Na位址處的Li豐度之z為15%或更高時，壓電性降低。同時，與僅含有Li及Cu之一的金屬氧化物相比，如本發明之一態樣的壓電材料同時含有Li及Cu，且所以在相對密度、阻抗性、機電耦合係數、機械品質因子、及壓電常數方面很優異，因為可降低位址的缺陷。
如本發明之一態樣的壓電材料以相對於上述通式(1)所代表的1莫耳金屬氧化物計，含有0.04莫耳%或更高且2莫耳%或更低的Cu。當如本發明之一態樣的壓電材料之Cu含量在0.04莫耳%或更高且2莫耳%或更低的範圍內情況時，使增加阻抗性、機電耦合係數、機械品質因子、楊氏模數、及相對密度，及使降低燒結溫度。
燒結溫度係指獲得相對密度為90%或更高之燒結體所需的最低點火溫度。許多情況下，燒結溫度設在比煅燒溫度高200℃的溫度。
在如本發明之一態樣的壓電材料中，作為予體的Cu佔據部份的Na或Li位址(以下稱為Na/Li位址)，以使降低自發極化的牽制。當相同的A位址中的 Ba位址被佔據情況下，因為Cu及Ba同為二價，咸信不會獲得效應。
銅不會僅佔據Na/Li位址。若假設Cu持續僅佔據Na/Li位址，因為Cu為予體，當超過特定量時，阻抗性可能降低。然而，在如本發明之一態樣的壓電材料中，Cu佔據Na/Li位址直到達到最佳值，且之後，Cu出現在顆粒邊界處。結果，可同時獲得被作為予體的Cu佔據部份Na/Li位址的效應及在顆粒邊界處出現CuO或含有Cu的氧化物之效應。
在Cu佔據Na/Li位址的情況下，可預期至少一種以下的效應。
(1)阻抗性增加
(2)在非共振期間及共振期間阻抗的相差異增加
(3)以極化電場磁滯曲線測量所評估的剩餘極化值增加或矯頑電場減少
(4)機電耦合係數增加
(5)機械品質因子降低
(6)楊氏模數降低
(7)介電耗損正切(tan δ)降低
在Cu存在於顆粒邊界的情況下，可預期至少一種以下的效應。
(1)密度增加
(2)顆粒之間的孔隙減少
(3)楊氏模數增加
(4)機械品質因子增加
這些效應依據Cu存在的位置以累加的方式出現。
部份的添加Cu可部份佔據B位址(Nb及Ti位址)。然而，Cu可主要存在於A位址或顆粒邊界。在作為受體的Cu部份佔據B位址的情況下，在單位晶格中產生氧缺陷(oxygen defect)以保持電荷平衡。在B位址的銅及氧缺陷形成缺陷偶極且在壓電陶瓷中產生內部電場。當在極化處理之前進行樣品的極化電場磁滯迴線測量時，在其中產生內部電場，因為自發極化與內部電場之間的交互作用而觀察到螺旋槳類型的雙磁滯迴線，如同關於對反鐵電的觀察。亦即，巨觀的剩餘極化值變得明顯小。難以將該材料使用於需要具有供貯存及讀取資訊之大的剩餘極化值的鐵電記憶。當其中產生內部電場之該樣品進行極化處理時，內部電場的方向對準單一方向。結果，當對該接受極化處理之樣品進行極化電場磁滯迴線測量時，磁滯曲線在x軸(電場軸)方向上移動。若許多受體元素佔據B位址且移動的量變得大於矯頑電場時，非電場狀態中的極化狀態變成一，且因而不可能使用作為鐵電記憶。結果，雖然Cu可主要存在於A位址、顆粒邊界、或其二者，部份的Cu可部份佔據B位址。
可用電子顯微鏡觀察或以上述效應為基礎加 以估計Cu存在的位置。也可由以下的測量為基礎鑑別存在的位置。
在Cu佔據Na/Li位址的情況下，Cu離子比Na離子和Li離子還小，使得單位晶格的體積減少。在Cu佔據B位址的情況下，Cu離子比Nb離子和Ti離子還大，使得單位晶格的體積增加。可由X射線繞射加以評估單位晶格的體積。例如，在Cu連續佔據A位址及B位址的情況下，單位晶格的體積先減少然後並增加。
也可由能量分散之X射線光譜法、波長分散X射線光譜法、拉曼散射、及穿透式電子顯微鏡加以評估樣品中Cu的分佈及在晶體中的佔據位址。
若相對於1莫耳上述的金屬氧化物含有高於2莫耳%的Cu時，可產生雜質相且可能降低壓電性。若相對於1莫耳上述的金屬氧化物Cu為低於0.04莫耳%時，Na/Li位址被Cu佔據或沈積在顆粒邊界之含Cu氧化物的量可能不足，且無法獲得添加Cu的效應。
如上述的通式(1)，如本發明之一態樣的壓電材料可滿足x<y。若相對於Ti，Ba為缺乏時，會不利地促進不規則的顆粒生長。同時，相信若Ba位址被Cu佔據時，因為該二者具有相同的價數而無法獲得上述的效應。若x小於y，作為予體的Cu進入晶格中，則本發明的效應便容易發揮。所以，x可小於y。以x變成小於y的方式可加以調整起始物質的組成物。若x大於或等於y時，樣品的絕緣特性會明顯降低。
可用二價金屬元素取代部份的Ba，例如Sr或Ca，以供促進製造如本發明之一態樣的壓電材料或調整如本發明之一態樣的壓電材料特性之目的。同樣地，可用五價金屬元素在不超過20莫耳%的範圍內取代部份的Nb，例如Ta或V。以V取代部份的Nb會降低該壓電材料的點火溫度。以Ta取代部份的Nb會降低該壓電材料的連續相轉換溫度。同樣地，可用四價金屬元素在不超過20莫耳%的範圍內取代部份的Ti，例如Sn或Zr。以Sn取代部份的Ti會降低該壓電材料的連續相轉換溫度。以Zr取代部份的Ti會增加該壓電材料的壓電常數。同時，相對於1莫耳%如本發明之一態樣的壓電材料可添加高於0莫耳%及5莫耳%或更低的Ni。Ni的添加可增加壓電材料的壓電常數及阻抗性，並降低點火溫度。
在如本發明之一態樣的壓電材料為燒結體的形狀之情況下，在點火之前需要製造緻密體。上述的緻密體為以形成起始物質的粉末所製造的固體物質。該起始物質的粉末可具有高純度。形成方法的實例可包括單軸壓力處理、冷靜水處理、溫靜水處理、鑄造、及擠製。在製造緻密體時，可使用粒狀的粉末。使用粒狀的粉末之緻密體的燒結具有燒結體的晶體顆粒尺寸分佈容易變得均勻之優點。
不特別限制壓電材料的起始物質粉末的造粒方法。以確保造粒粉末的均勻顆粒直徑的觀點，最適用的造粒方法為噴霧乾燥法。
可用於造粒之黏合劑實例包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯丁醛(PVB)、及丙烯酸樹脂。該黏合劑的添加量較佳為相對於上述壓電材料的起始物質粉末之1重量份至10重量份，且以增加緻密體密度的觀點則更佳為2重量份至5重量份。
不特別限制上述緻密體的燒結方法。
燒結方法的實例包括以電爐燒結、以燃氣爐燒結、電阻加熱法、微波燒結法、毫米波燒結法、及熱均壓縮(HIP)。以電爐或氣體的燒結可為連續式或批次式。
不特別限制上述燒結方法的燒結溫度，但可為個別化合物反應及足以產生晶體生長的溫度。由指定顆粒直徑在1μm至10μm範圍內的觀點，燒結溫度較佳為1,050℃或更高及1,300℃或更低，且更佳為1,100℃或更高及1,200℃或更低。在上述燒結溫度範圍內燒結的壓電材料表現良好的壓電成效。為了穩定經以燒結處理所製造、具有高度再現性之該壓電材料的特性，當燒結溫度指定在上述範圍內為穩定時，燒結處理可進行2小時或更多及48小時或更少。雖然當考慮產量時可使用無陡峭溫度變化的方法，但可使用二步驟燒結方法或其他燒結方法。
將以燒結處理所獲得的壓電材料加以研磨，且然後可在溫度高於或等於居里溫度下進行熱處理。受機械研磨的壓電材料內部產生剩餘的應力。然而，藉由在居里溫度或更高之下的熱處理會緩解該剩餘應力，且進一步增進該壓電材料的壓電特性。不特別限制熱處理時間，且 較佳為1小時或更多。
當如本發明之一態樣的壓電材料之晶體顆粒尺寸大於100μm的情況下，在切割及研磨時的強度可能會低。同時，若顆粒尺寸小於0.3μm時，會降低壓電性。結果，顆粒尺寸的範圍以平均顆粒尺寸為基礎計較佳為0.3μm或更大及100μm或更小，且更佳為3μm或更大及30μm或更小。
在本發明之一態樣中的詞語「顆粒尺寸」係指通常在顯微鏡觀察方法中稱為「投影面積等似的圓形直徑」，及係指具有與晶體顆粒的投影面積相同面積之完美圓形的直徑。在本發明之一態樣中，無需特別限制測量顆粒尺寸的方法。例如，以極化顯微鏡或掃描式電子顯微鏡對壓電材料的表面攝影，將所獲得的照片作影像處理，可決定顆粒尺寸。視目標的顆粒尺寸而定有不同的最佳放大倍數，且所以可切換使用光學顯微鏡及電子顯微鏡。可由研磨表面或橫剖面而非該物質表面的影像決定該等似的圓形直徑。
在使用如本發明之一態樣的壓電材料作為配置在基板上的薄膜之情況下，希望上述壓電材料的厚度為200nm或更大及10μm或更小，且更佳為300nm或更大及3μm或更小。此係因為指定該壓電材料的薄膜厚度為200nm或更大及10μm或更小可獲得足供壓電元件的機電傳導功能。
不特別限制形成上述薄膜的方法。實例包括 化學溶液沈積法(CSD方法)、溶膠法、金屬有機化學蒸汽沈積法(MOCVD方法)、噴濺法、脈衝雷射沈積法(PLD方法)、水熱合成法、及氣懸膠沈積法(AD方法)。在這些當中，可特別使用化學溶液沈積法或噴濺法作為層疊方法。化學溶液沈積法或噴濺法可容易達到大的薄膜形成面積。使用於如本發明之一態樣的壓電材料之基板可為沿著(001)面或(110)面切割及研磨的單晶體基板。當使用沿著特定晶體面切割及研磨的單晶體基板的情況下，可使配置在該基板表面上的壓電材料薄膜在相同方向上確實地對準。
其次，將說明使用如本發明之一態樣的壓電材料之壓電元件。
圖1為顯示如本發明實施態樣的壓電元件結構之示意圖。如本發明之一態樣的壓電元件為包括至少第一電極1、壓電材料部份2、及第二電極3的壓電元件，其中構成上述壓電材料部份2的壓電材料為如本發明之一態樣的壓電材料。
可由製造包括至少第一電極及第二電極的壓電元件評估如本發明之一態樣的壓電材料之壓電特性。上述第一電極及第二電極係以厚度為約5nm至2,000nm的電傳導層所形成。所以，不特別限制該材料且可為經常使用供壓電元件的材料。實例可包括金屬，例如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag、及Cu，及其化合物。
上述第一電極及第二電極可由其一種類型所製或以其至少二種類型層疊所製。第一電極及第二電極可由與彼此不同的物質所製。
不特別限制上述第一電極及第二電極的製造方法，可使用金屬糊料的烘烤以供形成，及噴濺法、蒸發法、或可使用以供形成之類似者。第一電極及第二電極二者可在型樣成預定形狀後再使用。
在上述的壓電元件中，極化軸可在給定的方向上對準。極化軸在給定方向上的對準增加上述壓電元件的壓電常數。
不特別限制上述壓電元件的極化方法。可在空氣中或油中進行該極化處理。雖然最佳條件有時視構成該元件的壓電材料之組成物而有所不同，極化溫度較佳為60℃至160℃。施用以進行極化處理的電場可高於或等於該材料的矯頑場，且特別是1至5kV/mm。
使用以日本電子及資訊技術工業協會標準(JEITA EM-4501)為基礎之商業上可得的阻抗分析儀，由所獲得的共振頻率及***振的測量結果加以計算，可決定壓電常數及機械品質因子。以下此方法稱為共振-***振法。
其次，將說明使用如本發明之一態樣的壓電材料之層疊壓電元件。
層疊壓電元件係為其中壓電材料層及包括內電極的電極為交互層疊之層疊壓電元件，其中上述壓電材 料層係以如本發明之一態樣的壓電材料所製。
圖2A及2B為顯示如本發明實施態樣的層疊壓電元件結構之示意剖面圖。如本發明實施態樣的層疊壓電元件為由壓電材料層54及包括內電極55的電極所形成且其中壓電材料層及分層的電極為交互層疊之層疊壓電元件，其中上述壓電材料層54係以上述的壓電材料所製。電極可包括外電極，例如除了內電極55以外，有第一電極51及第二電極53。
圖2A顯示如本發明之一態樣的層疊壓電元件之結構，其中壓電材料層54的二層及內電極55的一層為交互層疊，且在第一電極51及第二電極53之間維持該層疊的結構。然而，如圖2B所示，可增加壓電材料層及內電極的數目，且不限制層的數目。如圖2B所顯示的層疊壓電元件具有結構為其中九層的壓電材料層504及八層的內電極505交互層疊，且在第一電極501及第二電極503之間維持該層疊的結構，且包括外電極506a及外電極506b以將交互配置的內電極短路。
內電極55與505及外電極506a與506b的尺寸及形狀不需要與壓電材料層54和504相同，且可分成多個電極。
以厚度約5nm至2,000nm的電力傳導層形成內電極55與505及外電極506a與506b。所以不特別限制該材料，且可為常使用於壓電元件的材料。實例可包括金屬，例如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、 Cr、Ni、Pd、Ag、及Cu，及其化合物。內電極55與505及外電極506a與506b可由其一種類型所製、可為至少二種類型的混合物或合金、或由其至少二種類型加以層疊所製。可由彼此為不同的材料製造該多個電極。由便宜的電極材料之觀點，內電極55與505可含有Ni及Cu中之至少一類。當使用Ni及Cu中之至少一類作為內電極55與505的情況下，如本發明之一態樣的層疊壓電元件可在低壓下點火。
如本發明之一態樣的層疊壓電元件中，該內電極可含有Ag及Pd，且所含Ag的重量(M1)對所含Pd的重量(M2)的重量比例M1/M2可滿足1.5≦M1/M2≦9.0，更佳為2.3≦M1/M2≦4.0。不希望上述的重量比例M1/M2低於1.5，因為內電極的燒結溫度增加。另一方面，不希望上述的重量比例M1/M2高於9.0，因為內電極變成島形且在平面中變得不均勻。
如圖2B所示，為了使驅動電壓的相均化之目的，包括內電極505之多個電極可互相短路。實例包括其中內電極505、第一電極501、及第二電極503為交互短路的結構。不限制電極之間短路的形式。短路的電極或線路可配置在層疊壓電元件的側面上。或是，藉由配置一穿透孔穿透壓電材料層504及在其內部配置電力傳導物質，使電極可互相短路。
其次，將說明使用如本發明之一態樣的壓電材料之層疊壓電元件的製法。
如本發明之一態樣的層疊壓電元件的製法包括步驟(A)將含有至少Na、Ba、Li、Nb、Ti、及Cu的金屬化合物粉末分散，以製造漿料；步驟(B)以上述漿料製造緻密體；步驟(C)在上述緻密體上形成電極；及步驟(D)將以該含有交互的上述金屬化合物及電極的緻密體層疊所形成的緻密體燒結，以製造層疊壓電元件，其中上述步驟(D)中的燒結溫度為1,200℃或更低。上述金屬氧化物粉末可含有銅。本說明書中的粉末係指固體顆粒的群組。該群組可為含有Ba、Na、Li、Ti、Nb、及Cu在一起的顆粒群組或含有其個別元素之多種類型顆粒的群組。
上述步驟(A)中的金屬化合物粉末的實例可包括Ba化合物、Na化合物、Li化合物、Ti化合物、Nb化合物、及Cu化合物。
可用的Na化合物實例包括碳酸鈉及鈮酸鈉。
可用的Ba化合物實例包括Ba的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、鈦酸鹽等。
可用的Li化合物實例包括碳酸鋰及鈮酸鋰。
可用的Ti化合物實例包括氧化鈦及鈦酸鋇。
可用的Nb化合物實例包括氧化鈮及鈮酸鈉。Cu化合物的實例包括氧化銅(I)、氧化銅(II)、碳酸銅、醋酸銅(II)、及草酸銅。
顯示上述步驟(A)中形成漿料的方法實例。溶劑以上述金屬化合物粉末的重量1.6至1.7倍加入並進行混合。就該溶劑而言，例如可使用甲苯、乙醇、甲苯與乙 醇的混合溶劑、乙酸正丁酯、及水。在球磨機中進行混合24小時後，加入黏合劑及塑化劑。黏合劑實例包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯丁醛(PVB)、及丙烯酸樹脂。在使用PVB作為黏合劑的情況下，以溶劑對PVB的重量比例成為例如88：12的方式進行秤重。塑化劑的實例包括癸二酸辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、及鄰苯二甲酸二丁酯。在使用鄰苯二甲酸二丁酯作為塑化劑的情況下，秤取等於黏合劑的重量。然後，進行球磨整夜。溶劑及黏合劑的量以漿料的黏滯度成為300至500mPa．s的方式調整。
上述步驟(B)中的緻密體係指上述金屬化合物粉末、黏合劑、及塑化劑的薄片形混合物。就獲得上述步驟(B)中的緻密體之方法而言，例如，提及薄片的形成。例如，醫生刀片的方法可使用於形成薄片。該醫生刀片的方法為使用醫生刀片將上述漿料施用至基礎物質並進行乾燥以形成薄片形緻密體之方法。例如，可使用PET薄膜作為上述的基礎物質。希望是受氟塗層PET薄膜之設有漿料的表面，因為該緻密體容易剝除。乾燥可為空氣乾燥或熱空氣乾燥。不特別限制上述緻密體的厚度且可依據層疊壓電元件的厚度加以調整。該緻密體的厚度例如藉由增加漿料的黏滯度而增加。
不限制上述步驟(C)中之電極的製法，亦即內電極505及外電極506a與506b。可藉由將金屬糊料烘烤而形成電極，或以噴濺法、蒸發法、印刷法、或類似者而形成。壓電材料層504的層厚度及間隔距離可因減少驅動 電壓的目的而降低。在該情況下，形成包括壓電材料層504的前驅物及內電極505的層疊體，且然後同時選擇將上述層疊體點火的方法。在該情況下，要求內電極的材料不會因為將壓電材料層504燒結所需的溫度而導致形狀的改變及電力傳導性的劣化。例如Ag、Pd、Au、Cu、及Ni金屬，其具有低熔點且與Pt相比較為便宜，或其合金，可使用於內電極505及外電極506a與506b。然而，可在上述層疊體點火之後，再配置外電極506a與506b。在該情況下，除了Ag、Pd、Cu、及Ni之外，可使用Al及碳系電極物質。
就形成上述的電極方法而言，可希望為網板印刷法。網板印刷法係指使用抹刀由置於緻密體上的網板印刷板將金屬糊料施用於配置在基礎物質上的緻密體之方法。至少部分上述網板印刷板設有篩網。所以，將以上述篩網提供的部分金屬糊料施用至該緻密體。希望上述網板印刷板中的篩網設有型樣。使用該金屬糊料將上述型樣轉換至上述的緻密體，並因而使電極被型樣在上述緻密體上。
於上述步驟(C)中形成電極之後，進行自該基礎物質的剝離，且然後將至少一個上述緻密體層疊並接觸黏合。接觸黏合法的實例包括單軸壓力處理、冷靜水處理、及溫靜水處理。因為壓力係以等向均勻地施用而希望是溫靜水處理。因為可更有利於進行接觸黏合，而希望在接觸黏合期間係在黏合劑的玻璃轉換溫度附近下進行加 熱。可將多個上述緻密體層疊及接觸黏合，直到達到預定的厚度。例如，將10至100層的上述緻密體層疊，且然後在層疊方向上於50℃至80℃下施用10至60MPa的壓力超過10秒至10分鐘以進行熱壓縮黏結，以使上述緻密體為層疊。同時，藉由對電極附上對準的記號，可準確對準及層疊多個緻密體。當然，由配置供緻密體中定位的穿孔也可準確地進行層疊。
在上述步驟(D)中，燒結溫度較佳為1,200℃或更低，因為可使用例如Ag、Pd、Au、Cu、及Ni金屬，其具有低熔點且與Pt相比較為便宜，或其合金。在Ni或Cu使用於電極的情況下，可在減壓下進行步驟(D)中的燒結。
如本發明之一態樣的層疊壓電元件之製法，上述漿料可含有含有至少Ba、Na、Li、Ti、Nb、及Cu的鈣鈦礦金屬氧化物。上述鈦礦金屬氧化物的實例包括鈮酸鈉及鈦酸鋇。上述漿料可含有Cu，且在該情況下可使用氧化銅(I)或氧化銅(II)。
因為在燒結期間會促進顆粒生長且增加燒結體的密度，上述漿料可含有氧化銅。
液體射出頭
如本發明之一態樣的液體射出頭包括至少設置含有上述壓電元件或上述層疊壓電元件的振動部份之液體槽，及連通上述液體槽的射出孔口。因液體為流體，在此範圍內不特別限制如本發明之一態樣的液體射出頭所射 出的液體。可射出水性液體及非水性液體，例如水、墨水、及燃料。
圖3A及3B為顯示如本發明實施態樣的液體射出頭結構之示意圖。如圖3A及3B所示，如本發明之一態樣的液體射出頭為包括如本發明之一態樣的壓電元件101之液體射出頭。壓電元件101為包括至少第一電極1011、壓電材料1012及第二電極1013之壓電元件。如圖3B所示，視需要將壓電材料1012型樣。圖3B為液體射出頭的示意圖。該液體射出頭包括射出孔口105、個別的液體槽102、與個別的液體槽102及射出孔口105連接的連通孔106、液體槽隔板104、共同的液體槽107、隔膜103、及壓電元件101。雖然形狀可為矩形以外的橢圓形、圓形、平行四邊形或類似者，在圖形中，壓電元件101為矩形。通常，壓電材料1012沿著個別的液體槽102的形狀而取其形狀。
參考圖3A，將詳細說明包括在如本發明之一態樣的液體射出頭之壓電元件101的附近區域。圖3A為圖3B中所示壓電元件在寬度方向上的剖面圖。雖然可為梯形或倒梯形，壓電元件101的橫剖面形狀在圖形中為矩形。
在圖形中，第一電極1011使用作為下方的電極且第二電極1013使用作為上方的電極。然而，第一電極1011及第二電極1013的配置不限於此。例如，第一電極1011可使用作為下方的電極或使用作為上方的電極。 同樣地，第二電極1013可使用作為上方的電極或使用作為下方的電極。同時，在隔膜103及下方的電極之間可含有緩衝層108。在此觀點中，這些名稱視裝置的製法而變，且在任何情況下皆獲得如本發明之一態樣的效應。在上述液體射出頭中，因為壓電材料1012的膨脹及收縮以及對個別液體槽102中的液體施用壓力，隔膜103為垂直擺動。結果，該液體自射出孔口105射出。如本發明之一態樣的液體射出頭可使用於印表機的用途或電子裝置的製造。隔膜103的厚度為1.0μm或更大及15μm或更小，且較佳為1.5μm或更大及8μm或更小。不限制隔膜的材料，但可為Si。隔膜的矽可摻雜硼或磷。隔膜上的緩衝層及電極可作為隔膜的一部份。緩衝層108的厚度為5nm或更大且300nm或更小，且較佳為10nm或更大且200nm或更小。以同等的圓形直徑為基礎計，射出孔口105的尺寸為5μm或更大及40μm或更小。射出孔口105的形狀可為圓形或為星形、方形或三角形。
液體射出設備
其次，將說明如本發明之一態樣的液體射出設備。如本發明之一態樣的液體射出設備包括記錄媒體輸送部分及上述液體射出頭。
如本發明之一態樣的液體射出設備實例可包括如圖4及圖5所示的噴墨記錄設備。圖5顯示圖4中所示之液體射出設備(噴墨記錄設備)881之外蓋882至 885及887打開的狀態。噴墨記錄設備881包括自動饋入部分897，以將作為記錄媒體的記錄紙自動饋入至設備主體896。此外，輸送部分899引導記錄紙由自動饋入部分897饋入至預定的記錄位置且由記錄部分至排放口898，記錄部分891對輸送至記錄位置的記錄紙上進行記錄，及回收部分890進行與記錄部分891有關的回收處理。記錄部分891設有貯存如本發明之一態樣的液體射出頭且在軌道上來回運送之墨水匣892。
在該噴墨記錄設備中，當墨水匣892係以由電腦送出的電子訊號為基礎在軌道上運送且驅動電壓係施用至夾雜壓電材料的電極時，該壓電材料進行位移。通過如圖3B所示的隔膜103藉由壓電材料的位移而使個別的液體槽102受壓，且由射出孔口105射出墨水，使進行列印。在如本發明之一態樣的液體射出設備中，液體以高速均勻地射出且可將該設備縮小。
在上述實例中，已由實例顯示印表機。然而，如本發明之一態樣的液體射出設備可使用作為工業的液體射出設備及在物體上繪畫的設備，除了列印的設備以外，除了列印的設備以外例如傳真的噴墨記錄設備、多功能機器、影印機等。
超音波馬達
如本發明之一態樣的超音波馬達包括至少含有上述壓電元件或上述層疊壓電元件的振動構件，及與上 述振動構件接觸的移動構件。圖6A及6B為顯示如本發明實施態樣的超音波馬達結構之示意圖。圖6A顯示其中如本發明之一態樣的壓電元件內之超音波馬達係以單一板形成。該超音波馬達包括振動器201、藉由加壓彈簧的加壓力量而與振動器201的滑動表面接觸的轉子202，雖然未顯示於圖形中，及與轉子202整體配置的輸出軸203。上述振動器201含有金屬彈性環2011、如本發明之一態樣的壓電元件2012、及將壓電元件2012黏合至彈性環2011的有機黏著劑2013(環氧樹脂系、氰基丙烯酸酯系等)。如本發明之一態樣的壓電元件2012含有夾雜在第一電極與第二電極之間的壓電材料，雖然未顯示於圖形中。當相位差異π/2的二相交流電的電壓施用至如本發明之一態樣的壓電元件時，在振動器201中產生彎曲的前進波，且在振動器201的滑動表面上個別的點進行橢圓形運動。若轉子202在與振動器201的滑動表面以壓力接觸下，轉子202由振動器201接收摩擦力並在與彎曲的前進波相反的方向上旋轉。雖然未顯示於圖形中之待驅動的構件係連接至輸出軸203，且以轉子202的扭力加以驅動。當對壓電材料施用電壓時，該壓電材料因橫向的壓電效應而膨脹或收縮。在彈性體、例如金屬與該壓電元件連接的情況下，該彈性體因壓電材料的膨脹或收縮而彎曲。在此所述此類型的超音波馬達係利用此原理。其次，圖6B顯示包括具有層疊結構之壓電元件的超音波馬達實例。振動器204含有夾雜在管狀金屬彈性體2041之間的層疊壓電 元件2042。雖然未顯示於圖形中，層疊壓電元件2042為由多個層疊壓電材料所形成的元件，且包括在該層疊的外表面上的第一電極與第二電極及在該層疊的內表面上的內電極。金屬彈性體2041以螺栓固定，夾著並固定該壓電元件2042，並作為振動器204。藉由對壓電元件2042施以具有不同相位之交流電電壓，振動器204產生彼此正交的二道振動。合成該二道振動及形成驅動振動器204的末端部位之圓形振動。壓縮的周圍溝槽配置在振動器204的上方部位，且藉以增加供驅動的振動位移。藉由供加壓的彈簧206以獲得驅動的摩擦力，轉子205與振動器204以壓力接觸。轉子205係以軸承支撐而可旋轉。
光學設備
其次，將說明如本發明之一態樣的光學設備。如本發明之一態樣的光學設備在驅動部份中包括上述超音波馬達。
圖7A及7B為單眼反射相機之可更換鏡筒的關鍵剖面圖，其可為如本發明實施態樣之成像設備的實例。圖8為單眼反射相機之可更換鏡筒的展開透視圖，其可為如本發明實施態樣之成像設備的實例。固定筒712、直線導引筒713、及前群組筒714係固定在相機的裝接及拆卸底座711。其為可更換鏡筒的固定構件。
在光學軸方向中的聚焦鏡702之直線導引溝槽713a係配置在直線導引筒713中。在半徑方向中往外 突出的凸輪滾軸717a及717b固定在以軸螺栓718支撐聚焦鏡702的後群組筒716，且此凸輪滾軸717a卡入此直線導引溝槽713a。
凸輪環715可旋轉地卡入直線導引筒713的內部周圍。直線導引筒713及凸輪環715在光學軸方向中的相對運動受固定在凸輪環715、卡入直線導引筒713的周圍溝槽713b之滾軸719所限制。凸輪環715設有供聚焦鏡702的凸輪溝槽715a，且上述凸輪滾軸717b係一起卡入凸輪溝槽715a。
旋轉傳輸環720係配置在固定筒712的外部周圍側上且以可在關於固定筒712的固定位置處旋轉的方式由珠球座圈727所支撐。旋轉傳輸環720將由旋轉傳輸環720輻射狀延伸之滾軸軸承722旋轉支撐在轉軸720f上。滾軸軸承722的大直徑部分722a與手動對焦環724的底座側末端表面724b接觸。滾軸軸承722的小直徑部分722b與連接構件729接觸。六個滾軸軸承722等距離配置在旋轉傳輸環720的外部周圍，且每一滾軸軸承係配置以具有上述的關係。
低摩擦薄片(墊圈構件)733配置在手動對焦環724的內部直徑部份中，且此低摩擦薄片支撐在固定筒712的底座側末端表面712a與手動對焦環724的前側末端表面724a之間。低摩擦薄片733的外直徑表面係指定為環形且為直徑式卡入手動對焦環724的內部直徑724c。而且，固定筒712的外直徑部分712b為直徑式卡 入手動對焦環724的內部直徑724c。低摩擦薄片733扮演之角色在於降低手動對焦環724圍繞相對於固定筒712的光學軸旋轉的結構之旋轉環機構中的摩擦。
滾軸軸承722的大直徑部分722a與手動對焦環的底座側末端表面724b接觸，且以波浪墊圈726的力施以加壓的力，以將超音波馬達725推向鏡片的前面。同樣地，滾軸軸承722的小直徑部分722b與連接部分729接觸，且以波浪墊圈726的力施以適當加壓的力，以將超音波馬達725推向鏡片的前面。在底座方向中的波浪墊圈726的移動係以與固定筒712為卡栓連接的狀態受墊圈732所限制，且由波浪墊圈726所產生的彈力(供給能量的力)傳輸至超音波馬達725及而且至滾軸軸承722，以作為手動對焦環724推動固定筒712的底座側末端表面712a的力。亦即，係以在其間具有低摩擦薄片733靠著固定筒712的底座側末端表面712a而推動之狀態納入手動對焦環724。
所以，當以圖形中未示出的控制部分驅動超音波馬達725進行關於固定筒712而旋轉時，因為連接構件729與滾軸軸承722的小直徑部分722b以摩擦接觸，滾軸軸承722繞著轉軸720f的中心旋轉。當滾軸軸承722係繞著轉軸720f旋轉時，結果，旋轉傳輸環720便繞著光學軸而旋轉(自動對焦作用)。
同時，由圖形中未示出的手動操作輸入部分對手動對焦環724施以繞著光學軸的扭力，因為手動對焦 環724的底座側末端表面724b與滾軸軸承722的大直徑部分722a以壓力接觸，滾軸軸承722以摩擦力繞著轉軸720f旋轉。當滾軸軸承722的大直徑部分722a繞著轉軸720f旋轉時，旋轉傳輸環720繞著光學軸旋轉。此時，因為轉軸725c及定子725b的摩擦支撐力(手動對焦作用)，超音波馬達725不旋轉。
二個對焦楔728以彼此相對的位置連接至旋轉傳輸環720。對焦楔728卡入配置在凸輪環715末端部分之凹口部分715b。所以，當進行自動對焦作用或手動對焦作用且旋轉傳輸環720繞著光學軸旋轉時，其扭力通過對焦楔728傳輸至凸輪環715。當凸輪環繞著光學軸旋轉時，受凸輪滾軸717a及直線導引溝槽713a限制旋轉的後群組筒716藉由凸輪滾軸717b沿著凸輪環715的凸輪溝槽715a前後移動。結果，驅動聚焦鏡702並進行聚焦作用。
在此，已解釋單眼反射相機之可更換鏡筒作為如本發明之一態樣的光學設備。然而，其可施用於在驅動部分中包括超音波馬達的光學設備，例如小型相機、電子式鋼鐵相機、及具有相機的個人數位助理，不論相機的類型。
振動設備及除塵設備
用以將顆粒、粉末、及霧滴攜帶、移除及類似者的振動設備已廣泛使用於電子設備中。
以下將以如本發明之一態樣的振動設備之實例說明使用如本發明之一態樣的壓電元件之除塵設備。
如本發明之一態樣的除塵設備包括含有上述壓電元件或上述層疊壓電元件之振動構件。
圖9A及9B為顯示如本發明實施態樣之除塵設備的示意圖。除塵設備310係由管狀壓電元件330及隔膜320所形成。壓電元件330可為如本發明之一態樣的層疊壓電元件。不限制隔膜320的材料。當除塵設備310使用於光學裝置的情況下，可使用透光材料或反光材料作為隔膜320。
圖10A至10C為顯示如圖9A及9B所示的壓電元件330之結構示意圖。圖10A及10C顯示壓電元件330的表面及背部之結構，且圖10B顯示側表面的結構。如圖9A所示，壓電元件330含有壓電材料331、第一電極332、及第二電極333，且該第一電極332及第二電極333係相對配置在壓電材料331薄片表面上。如圖9A及9B，壓電元件330可為如本發明之一態樣的層疊壓電元件。在該情況下，壓電材料331具有壓電材料層與內電極的交互結構，且在壓電材料層基底上具有不同相位的驅動波形係以內電極交互與第一電極332或第二電極333短路而獲得。在圖10C中，圖形中所觀察的表面及設有壓電元件330的第一電極332係指定為第一電極表面336。圖10A中，圖形中所觀察的表面及設有壓電元件330的第二電極333係指定為第二電極表面337。
在此，在本發明之一態樣中的電極表面係指電極在該壓電元件上配置的表面。例如，如圖10A至10C所示，第一電極332可超過至第二電極表面337。
如圖9A及9B中所示，就壓電元件330及隔膜320而言，壓電元件330的第一電極表面336黏著至隔膜320的薄片表面。因為壓電元件330的驅動，在壓電元件330與隔膜320之間產生應力，且在該隔膜中產生平面外的振動。如本發明之一態樣的除塵設備310為移除外來物質的設備，例如灰塵，其由隔膜320的平面外的振動而附著在隔膜320的表面。平面外的振動係指導致隔膜在光學軸方向中、亦即隔膜的厚度方向中位移的彈性振動。
圖11A及11B為顯示如本發明之一態樣的除塵設備310的振動原理之示意圖。圖11A顯示相同相位的交流電場施用至一對的右邊及左邊壓電元件330之狀態，且藉以在隔膜320中產生平面外的振動。構成該對右邊及左邊壓電元件330的壓電材料之極化方向與壓電元件330的厚度方向相同，且該除塵設備310係以第七階的振動模式驅動。圖11B顯示相反相位的交流電場、亦即180°相反的相位施用至一對的右邊及左邊壓電元件330之狀態，且藉以在隔膜320中產生平面外的振動。該除塵設備310係以第六階的振動模式驅動。如本發明之一態樣的除塵設備310為藉由適當使用至少二種振動模式能夠有效移除附著在隔膜表面的灰塵之設備。
成像設備
其次，將說明如本發明之一態樣的成像設備。如本發明之一態樣的成像設備為包括至少上述除塵設備及成像元件單元之成像設備，其中上述除塵設備的振動構件及上述成像元件單元的光接收表面係連續地配置在相同軸上。圖12及圖13為顯示數位單眼反射相機的圖，其為如本發明有利的實施態樣之成像設備的實例。
圖12為由主體側觀看相機主體601的前側透視圖，且顯示取下攝影鏡頭單元的狀態。圖13為顯示相機內部大致結構的展開透視圖，供說明如本發明之一態樣的除塵設備及成像元件單元400周圍結構的目的。
在相機主體601中，配置有通過攝影鏡頭的攝影光束引導至其中之鏡箱605，及配置在該鏡箱605中的主要鏡(快速返回鏡)606。主要鏡606進入保持與攝影光學軸有關的45°角的狀態，以引導攝影光束至五達哈鏡(penta daha mirror)(圖形中未示出)的方向，或維持在由攝影光束取遮蔽之位置的狀態，以引導攝影光束至成像元件(圖形中未示出)的方向。
鏡箱605及快門單元200依序由物體側配置在作為相機主體骨架之主體框架300的物體側上。成像元件單元400係配置在主體框架300的攝影者側。成像元件單元400的配置係以如下方式調整：成像元件的成像表面係配置在與作為攝影鏡頭單元裝接參考之底座部分602的裝接表面之預定距離並與之平行。
在此，已經由如本發明之一態樣的成像設備之實例解釋數位單眼反射相機。然而，可使用例如攝影鏡頭單元交換類型的相機如未設置鏡箱605的無鏡數位單眼相機。也可特別施用於需要將黏著於光學組件表面的灰塵移除之設備，包括攝影鏡頭單元交換類型攝影機、各種成像設備，例如影印機、傳真、及掃描器、及具有成像設備的電子及電力設備。
電子設備
其次，將說明如本發明之一態樣的電子設備。如本發明之一態樣的電子設備含有設置上述壓電元件或上述層疊壓電元件的壓電聲波組件。該壓電聲波組件包括喇叭、蜂鳴器、麥克風、及表面聲波(SAW)元件。
圖14為由前面觀看如本發明有利實施態樣之電子設備實例的數位相機的主體931之整體透視圖。光學設備901、麥克風914、閃光燈發射部分909、及補光部分916係配置在主體931的前表面上。麥克風914包含在主體的內側中，且所以以斷線指示。具有孔洞以收集來自外側的聲音之形狀配置在麥克風914的前面。
電源按鈕933、喇叭912、變焦桿932、及進行對焦動作的釋出按鈕908係配置在主體931的上表面上。喇叭912包含在主體931的內側並以斷線指示。具有孔洞以將聲音傳輸至外側的形狀係配置在喇叭912的前面。
如本發明之一態樣的壓電聲波組件係使用於麥克風914、喇叭912、或表面聲波元件中之至少一者。
在此，已解釋數位相機作為如本發明之一態樣的電子設備之實例。然而，如本發明之一態樣的電子設備也可施用於包括各種壓電聲波組件的電子設備，例如，放聲設備、聲音記錄設備、行動電話、及資訊終端機。
如上述，如本發明之一態樣的壓電元件及層疊壓電元件可使用於液體射出頭、液體射出設備、超音波馬達、光學設備、振動設備、除塵設備、成像設備、以及電子設備。在使用如本發明之一態樣的壓電元件及層疊壓電元件的情況下，提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有更高或相等的噴嘴密度及射出速度之液體射出頭。
在使用如本發明之一態樣的液體射出頭之情況下，提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有更高或相等的射出速度與射出準確度之液體射出設備。當使用如本發明之一態樣的壓電元件及層疊壓電元件的情況下，提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有更高或相等的驅動力與耐用性之超音波馬達。
當使用如本發明之一態樣的超音波馬達的情況下，提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有更高或相等的耐用性與動作準確性之光學設備。
當使用如本發明之一態樣的壓電元件及層疊壓電元件的情況下，提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有更高或相等的振動成效與耐用性之振動設備。
當使用如本發明之一態樣的振動設備的情況下，提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有更高或相等的除塵效率與耐用性之除塵設備。
當使用如本發明之一態樣的除塵設備的情況下，提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有更高或相等的除塵功能之成像設備。
當使用包括如本發明之一態樣的壓電元件或層疊壓電元件之壓電聲波組件的情況下，提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有更高或相等的聲音產生成效之電子設備。
如本發明之一態樣的壓電材料可使用於例如超音波振動器、壓電致動器、壓電感應器、及鐵電記憶、以及液體射出頭、馬達、及類似的裝置。
實例
雖然本發明並不受限於以下實例，參考以下的實例，將更特別描述如本發明之一態樣的壓電材料。
表1顯示如本發明之一態樣的實例1至22及比較性實例1至10中的燒結體的組成物及特性。表2顯示比較性實例2及實例1至4中以燒結體的共振-***振的測量為基礎所決定的阻抗性及特性。
就起始材料而言，使用鈮酸鈉(NaNbO3)、鈦酸鋇(BaTiO3)、碳酸鋰(Li2CO3)、氧化鈮(Nb2O5)、及氧化銅(Cu(II)O)的粉末。該起始物質的粉末在球磨機中混合12小時。
混合的粉末於900℃至1,100℃下在空氣中煅燒超過2至5小時。將煅燒粉末磨粉，並以相對於煅燒粉末的重量加入3重量%的PVB黏合劑加以造粒。經造粒的粉末填充進模型中並以200MPa的壓力壓縮以使製造直徑為17mm且厚度約1mm的緻密體。所得緻密體於1,150℃至1,250℃下在空氣中點火2至6小時，且藉以獲得燒結體。
在未含有Cu的情況下，需要於1,000℃至1,050℃下的溫度下燒結，透過該起始物質粉末的反應以形成固體溶液。就含有Cu的樣品而言，起始物質粉末的反應於900℃至1,000℃下開始，並形成固體溶液。
以阿基米德(Archimedes)方法測量燒結體的密度。
燒結體以使厚度成為約0.5mm的方式研磨。使用經研磨燒結體或將該經研磨燒結體磨粉所產生的粉末進行X射線繞射，且藉以評估組成物相及晶格常數。
依據感應耦合電漿發射光譜法(ICP)對燒結體的組成物評估，除了比較性實例1以外的所有樣品中，每一者的Na及Li的莫耳數對Nb的莫耳數之比例(Na+Li)/Nb小於1。Cu的含量小，且所以表1中所描述 的值包括±50%的測量誤差。以光學顯微鏡或電子顯微鏡的觀察為基礎，評估燒結體中的顆粒尺寸。
製造實例1至22及比較性實例1至10的壓電元件，供評估電力特性，例如壓電特性及絕緣阻抗。為了去除經研磨燒結體中的應力及在表面上的有機成份，於400℃至500℃下在空氣中進行熱處理30分鐘。以DC噴濺法在碟形陶瓷的表面及背部上皆形成厚度為400nm的金電極。在電極與陶瓷之間形成作為黏著層之30nm的Ti薄膜。將所得具有電極的陶瓷切割，以製造10mm×2.5mm×0.5mmt的條形壓電元件。
使用半導體參數分析儀以評估阻抗性。對樣品施以數十伏特至100V的直流電電壓，並測量施用電壓開始後30秒的電阻。以所測量的電阻及樣品維度為基礎，計算阻抗性。
樣品進行極化處理，以評估壓電特性。特別是，在保持80℃至150℃下的油浴中，對樣品施以1.5至5kV/mm的電壓30分鐘，且在施以電壓下進行冷卻至室溫。在比較性實例1中，其中x>y維持良好，絕緣阻抗低且無法進行極化處理。
以共振-***振方法測量條狀d31元件的楊氏模數(Y11)、機電耦合係數(k31)、壓電常數(d31)、及機械品質因子(Qm)。使用相同的樣品，以Berlin court法的原理之d33計，評估壓電常數(d33)。測量相對介電常數的溫度相關性，決定居里溫度及連續相轉換溫度。在測量相對介 電常數的溫度相關性時，記錄相對介電常數的改變，而樣品一旦由室溫冷卻至-100℃，且然後將溫度提高至400℃。以相對介電常數的局部最大部分為基礎，計算居里溫度及連續相轉換溫度。使用阻抗分析儀測量相對介電常數。測量頻率為1kHz且交流電電場的施用大小指定為500mV。
在極化處理之前與之後，進行極化電場磁滯測量。特別的是，當對如本發明之一態樣的壓電元件施以10Hz的交流電電場(三角波)時，測量極化的量。在特定溫度區域中表現鐵電性之該物質在相同溫度區域中具有壓電性，且以自發極化的切換作為動作原理為基礎，也可使用作為供鐵電記憶的物質。以極化電場磁滯迴線測量為基礎，可評估含有或不含鐵電性、與壓電常數有關之自發極化的大小(包括自發極化的牽制程度)、及矯頑電場的大小。
實例及比較性實例中燒結體的相對密度為89%至96%。當具有相同比例的NaNbO3、BaTiO3、及LiNbO3成份之樣品間進行比較時，實例中含有Li及Cu之樣品的相對密度高於比較性實例中含有Li及不含Cu之樣品。即使當含有LiNbO3時，因為含有Cu而獲得93%或更高之高相對密度。當含有Cu時，能夠製造相對密度高於不含Cu的樣品之最高為6%的樣品。NPLs 1及2中並未描述此高密度值。居里溫度的值並未隨含有或不含Cu而明顯改變。依據NPL 2，相對密度、d33、及Qm的值持 續增加直到Cu的添加量達到0.3莫耳%，但0.3莫耳%為尖峰，且當添加量高於該量時，特性會陡直下降。所以，該特性表現出與添加量有關的尖峰性改變，使得有來自品質要維持穩定之工業產量的觀點之虞。
同時，如上述表1及2所說明，依據數據(比較性實例1至3及實例1至4)，其中Li的量係指定為常數(1%)且改變Cu的添加量，相對密度、d33、Qm、及d31維持在高的值直到Cu的添加量達到2%。亦即，應瞭解因為同時含有Li及Cu，該特性在大範圍的Cu添加量中穩定在高的值，且因而本實例中的壓電材料由工業產量的觀點為有利的。
就相對密度而言，依據NPL 2中的說明，圖2中所示NN-BT-Cu的相對密度介於90%至91.5%。以此考量，依據表1，比較性實例1至3中對於僅添加Li之樣品的相對密度為91%至92%且與NPL 2等似。另一方面，清楚的是，本實例中添加適當量的Li及Cu之壓電材料的相對密度為高的94%至96%。
以電子顯微鏡的觀察為基礎，燒結體的顆粒尺寸在2至50μm的範圍內。顆粒尺寸在2至30μm的範圍內，在該區域內的LiNbO3成份低於5%。
以能量分散X射線光譜法檢測Cu在燒結體中的分佈。結果，可確定部分的Cu存在於顆粒中。然而，大部分的Cu存在於個別顆粒之間的顆粒邊界。以X射線繞射評估具有不同Cu含量的樣品之晶格常數(比較性實 例2、實例1至4)。晶格常數關於Cu含量幾乎為穩定。此外，晶體系統不因含有或不含有Cu而改變。這些結果指出大部分的Cu存在於顆粒邊界且Cu並未太大程度進入晶體晶格中。
如表2所示，當在NaNbO3-BaTiO3-LiNbO3的三元系統中含有0.3莫耳%或更多的Cu時，會增進阻抗性及機械品質因子。阻抗性及機械品質因子不會在特定的Cu含量下出現陡直的局部最大值，且維持在高的值直到Cu含量達到2莫耳%。結果，清楚的是由穩定的工業產量之觀點為有利的。
就機械品質因子Qm的值而言，由上述表2已清楚，在不含Cu之比較性實例2的Qm值為365。當加入Cu時，Qm的值增加至503至653(實例1至4)。
與Cu含量為0.03莫耳%有關的樣品中(比較性實例3)未確定Cu的效應。至於Cu含量為2.5莫耳%的樣品，會降低密度及壓電性(比較性實例4)。在比較性實例7中，其中y小於0.75，該居里溫度低於室溫。在比較性實例9中，其中y為1，及在比較性實例10中，其中z為0.15或更大，該壓電常數d33低於如本發明之實例者。
在LiNbO3含量的量高於約5%部分區域中，不論含有或未含有Cu，以X射線繞射測量測得具有鎢青銅結構的雜質相。即使由其測得具有鎢青銅結構的雜質相之樣品，仍可以進行極化處理及壓電性測量。
圖15顯示在極化之後所測量的實例21及比較性實例8的極化電場磁滯曲線。含有Cu的樣品比不含Cu的樣品表現更大的剩餘極化值。此結果指示Cu佔據部分的Na/Li位址並限制自發極化的牽制。至於如本發明的樣品，矯頑電場及剩餘極化的大小視LiNbO3的量而改變。當LiNbO3增加時，矯頑電場自1kV/mm增加至最大的5kV/mm。剩餘極化自15μC/cm2增加至25μC/cm2。
在極化之前所測量的磁滯曲線非為槳型雙迴圈，但為單迴圈。未明顯確定在極化之後所測量的磁滯迴線在X軸方向中的移動。所以，無法正面支持B位址被Cu取代。
實例23
鈮酸鈉(NaNbO3)、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈮酸鋰(LiNbO3)、及氧化銅(II)的粉末之秤取方式為構成實例5中所述的組成物之Na、Ba、Li、Nb、Ti、及Cu比例。將秤取的起始物質粉末摻雜並在球磨機中進行混合整夜。混合的粉末於氧化鋁坩鍋中在950℃下煅燒5小時。將經煅燒的粉末再次於球磨機中磨粉及混合整夜。
由添加PVB至所得經煅燒的粉末、進行混合、及以醫生刀片的方法形成薄片，獲得厚度為50μm的綠色薄片。
將供內電極的電力傳導糊料印在上述綠色薄片上。70%Ag-30%Pd合金(Ag/Pd=2.33)的糊料使用作為 電力傳導糊料。將以該電力傳導糊料塗覆之九個綠色薄片層疊，且所得的層疊體在1,150℃的條件下點火5小時，以獲得燒結體。上述燒結體切割成10mm×2.5mm的尺寸，研磨其側表面，且以Au噴濺形成要將內電極交互短路的一對外電極(第一電極與第二電極)，使得製造如圖2B所示的層疊壓電元件。
觀察所得層疊壓電元件的內電極。結果，交互形成作為電極材料的Ag-Pd及壓電材料。
在評估壓電性之前，樣品進行極化處理。特別是，樣品在油浴中加熱至150℃，在第一電極與第二電極之間施以3kV/mm的電壓30分鐘，並同時在施用電壓下進行冷卻至室溫。
評估所得層疊壓電元件的壓電性。結果，表現足夠的絕緣特性及獲得與實例5中的壓電材料等似的良好壓電特性。
實例24
以與實例23相同的方式獲得厚度為50μm的綠色薄片。供內電極的電力傳導糊料印在上述的綠色薄片上。使用Ni糊料作為電力傳導糊料。將以該電力傳導糊料塗覆之九個綠色薄片層疊，並將所得的層疊體熱壓縮黏結。
該熱壓縮黏結層疊體在管狀爐中點火。在空氣中進行點火達300℃以移除黏合劑，該大氣壓切換至減 壓(H2：N2=2：98，氧濃度2×10-6Pa)，且在1,150℃下維持5小時。在溫度下降步驟中，於1,000℃或更低之下氧濃度切換至30Pa，且進行冷卻至室溫。
將因此獲得的燒結體切成10mm×2.5mm的尺寸，研磨其側表面，且以Au噴濺形成要將內電極交互短路的一對外電極(第一電極與第二電極)，使得製造如圖3B所示的層疊壓電元件。
觀察所得層疊壓電元件的內電極。結果，交互形成作為電極材料的Ni及壓電材料層。以在維持150℃的油浴中施以2kV/mm的電場30分鐘，將所得的層疊壓電元件進行極化處理。評估所得的層疊壓電元件的壓電特性。結果，表現足夠的絕緣特性及獲得與實例5中的壓電元件等似的良好壓電特性。
實例25
使用實例5中的壓電元件，製造如圖3A及3B所示的液體射出頭。確認墨水的射出係依循輸入的電力訊號。
實例26
使用實例25中的液體射出頭，製造如圖4所示的液體射出設備。在記錄媒體上確認墨水的射出係依循輸入的電力訊號。
實例27
使用實例5中的壓電元件，製造如圖6B所示的超音波馬達。確認馬達的旋轉係依據施用的交流電電壓。
實例28
使用實例27中的超音波馬達，製造如圖7A及7B所示的光學設備。確認自動對焦的動作係依據施用的交流電電壓。
實例29
使用實例5中的壓電元件，製造如圖9A及9B所示的除塵設備。分佈塑膠珠及施用交流電電壓。結果，確認良好的除塵效率。
實例30
使用實例29中的除塵設備，製造如圖12所示的成像設備。因動作的結果，有利地移除成像元件單元表面上的灰塵，並獲得無灰塵缺陷的影像。
實例31
使用實例23中的層疊壓電元件，製造如圖3A及3B所示的液體射出頭。確認墨水的射出係依循輸入的電力訊號。
實例32
使用實例31中的液體射出頭，製造如圖4所示的液體射出設備。在記錄媒體上確認墨水的射出係依循輸入的電力訊號。
實例33
使用實例23中的層疊壓電元件，製造如圖6B所示的超音波馬達。確認馬達的旋轉係依據施用的交流電電壓。
實例34
使用實例33中的超音波馬達，製造如圖7A及7B所示的光學設備。確認自動對焦的動作係依據施用的交流電電壓。
實例35
使用實例23中的層疊壓電元件，製造如圖9A及9B所示的除塵設備。分佈塑膠珠及施用交流電電壓。結果，確認良好的除塵效率。
實例36
使用實例35中的除塵設備，製造如圖12所示的成像設備。因動作的結果，有利地移除成像元件單元 表面上的灰塵，並獲得無灰塵缺陷的影像。
實例37
使用實例23中的層疊壓電元件，製造如圖14所示的電子設備。確認喇叭的動作係依據施用的交流電電壓。
參考示範性實施態樣已說明本發明，應瞭解本發明不限於所揭示的示範性實施態樣。以下申請專利範圍的範圍係要符合最廣的解釋，以使包含所有該修改及等似的結構和功能。
工業可應用性
如本發明之一態樣的壓電材料在高的環境溫度下也表現良好的壓電性。此外，不包括鉛，且所以對環境的負荷小。結果，如本發明之一態樣的壓電材料可大量地使用於包括該壓電材料的設備，例如液體射出頭、超音波馬達、及除塵設備皆無問題。

Claims (24)

  1. 一種壓電材料，其包含：如下通式(1)所代表的金屬氧化物：通式(1) ((Na1-zLiz)xBa1-y)(NbyTi1-y)O3(該式中，0.70≦x≦0.99，0.75≦y≦0.99，及0<z≦0.15)；且Cu存在於該金屬氧化物的A位址(A site)的Na/Li位址或該金屬氧化物的顆粒邊界處(grain boundary)，Cu含量為相對於1莫耳金屬氧化物係0.04莫耳%或更高且2.00莫耳%或更低。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓電材料，其中在該通式(1)中維持0.75≦y≦0.89。
  3. 如申請專利範圍第1或2項中之壓電材料，其中在該通式(1)中維持x<y。
  4. 一種壓電元件，其包含：第一電極；壓電材料部份；及第二電極，其中構成該壓電材料部份的壓電材料為如申請專利範圍第1或2項中之壓電材料。
  5. 一種層疊壓電元件，其中壓電材料層及包括內電極的電極為交互層疊，其中構成該壓電材料層的壓電材料為如申請專利範圍第1或2項中之壓電材料。
  6. 如申請專利範圍第5項之層疊壓電元件，其中該內電極含有Ag及Pd，且所含Ag的重量(M1)對所含Pd的重量(M2)的重量比例M1/M2滿足1.5≦M1/M2≦9.0。
  7. 如申請專利範圍第5項之層疊壓電元件，其中該內電極含有Ni及Cu中之至少一類。
  8. 一種用於製造層疊壓電元件的方法，其包含如下步驟：在步驟(A)中，將含有至少Na、Li、Ba、Nb、Ti、及Cu的金屬化合物分散，以製造漿料；在步驟(B)中，以該漿料製造緻密體；在步驟(C)中，在該緻密體上形成電極；及在步驟(D)中，將以該含有交互的金屬化合物及電極的緻密體層疊所形成的緻密體燒結，以製造層疊壓電元件，其中步驟(D)之該燒結溫度為1,200℃或更低；其中該層疊壓電元件包含壓電材料層及包括內電極的電極，壓電材料層及包括內電極的電極為交互層疊；且其中該構成壓電材料層的壓電材料包含：如下通式(1)所代表的金屬氧化物：通式(1)((Na1-zLiz)xBa1-y)(NbyTi1-y)O3(該式中，0.70≦x≦0.99，0.75≦y≦0.99，及0<z≦0.15)；且Cu存在於該金屬氧化物的A位址(A site)的Na/Li 位址或該金屬氧化物的顆粒邊界處(grain boundary)，Cu含量為相對於1莫耳金屬氧化物係0.04莫耳%或更高且2.00莫耳%或更低。
  9. 一種液體射出頭，其包含：設置含有如申請專利範圍第4項之壓電元件之振動部份的液體槽；及連通該液體槽的射出孔口。
  10. 一種液體射出設備，其包含：記錄媒體的輸送部份，及如申請專利範圍第9項之液體射出頭。
  11. 一種超音波馬達，其包含：含有如申請專利範圍第4項之壓電元件的振動構件，及與該振動構件接觸的移動構件。
  12. 一種光學設備，其在驅動部份中包含如申請專利範圍第11項之超音波馬達。
  13. 一種振動設備，其在隔膜上包含含有如申請專利範圍第4項之壓電元件之振動構件。
  14. 一種除塵設備，其在振動部份中包含如申請專利範圍第13項之振動設備。
  15. 一種成像設備，其包含：如申請專利範圍第14項之除塵設備，及成像元件單元，其中該除塵設備的隔膜係配置在該成像元件單元的光 接收表面側。
  16. 一種電子設備，其包含設置如申請專利範圍第4項之壓電元件的壓電聲波組件。
  17. 一種液體射出頭，其包含：設置含有如申請專利範圍第5項之層疊壓電元件的振動部份之液體槽，及連通該液體槽的射出孔口。
  18. 一種液體射出設備，其包含：記錄媒體的輸送部份，及如申請專利範圍第17項之液體射出頭。
  19. 一種超音波馬達，其包含：含有如申請專利範圍第5項之層疊壓電元件之振動構件，及與該振動構件接觸的移動構件。
  20. 一種光學設備，其在驅動部份中包含如申請專利範圍第19項之超音波馬達。
  21. 一種振動設備，其在隔膜上包含含有如申請專利範圍第5項之層疊壓電元件之振動構件。
  22. 一種除塵設備，其在振動部份中包含如申請專利範圍第21項之振動設備。
  23. 一種成像設備，其包含：如申請專利範圍第22項之除塵設備，及成像元件單元，其中該除塵設備的隔膜係配置在該成像元件單元的光 接收表面側。
  24. 一種電子設備，其包含設置如申請專利範圍第5項之層疊壓電元件之壓電聲波組件。
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