振动波驱动设备、图像拾取设备、光学装置、液体排出设备和电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及振动波驱动设备，并且涉及包含振动波驱动设备的图像拾取设备、光 学装置、液体排出设备和电子装置。
【背景技术】
[0002] 具有与含有大量对人体有害的铅的锆钛酸铅（PZT)等同的压电性能的无铅压电 材料已被开发作为PZT的代替。近年来，如PTL1中所描述的，已提出了含有钛酸钡的无铅 压电材料。然而，钛酸钡具有在接近室温的温度（约5°C)处经历相转变的晶体结构。因 此，包含钛酸钡的压电元件的压电性能根据周围温度的变化而改变。作为结果，存在被消耗 以导致一定的压电移位的电力根据周围温度而相差大量的问题。
[0003]PTL2提出了关于超声马达的驱动电路的技术。在PTL2中所描述的驱动电路中， 与超声马达并行地布置电容器，使得超声马达的箝位容量的变化在比室温高的温度范围中 被抵消。
[0004] 引文列表
[0005] 专利文献
[0006]PTL1 日本专利公开No. 2008-150274
[0007]PTL2 日本专利公开No. 04-17580
【发明内容】
[0008] 技术问题
[0009] 然而，如从PTL2的表1清楚地看出的，当周围温度为0°C或更小时，电容从室温 (20°C)处的电容大量改变。例如，在-20°C处变化率为-12. 3%。因此，难以实现在宽的温 度范围上具有稳定的电力消耗的振动波驱动设备。
[0010] 本发明提供可在宽的操作温度范围上以稳定的电力消耗驱动的包含无铅压电材 料的振动波驱动设备。本发明还提供包含振动波驱动设备的图像拾取设备、光学装置、液体 排出设备和电子装置。
[0011] 问题的解决方案
[0012] 根据本发明的方面的振动波驱动设备通过向压电元件施加AC电压产生振动波。 该振动波驱动设备包含：压电元件，该压电元件包含压电材料和电极；和电容器，该电容器 与压电元件并行连接。所述压电材料含有作为主要成分的钙钛矿型金属氧化物，该钙钛矿 型金属氧化物由通式（1)代表：
[0013] (Bai_xCax)a (11^)03 ⑴
[0014]这里，满足 1. 00 彡a彡 1. 01，0? 02 彡x彡 0? 30, 0? 020 彡y彡 0? 095 和y彡X。 所述妈钛矿型金属氧化物含有Mn，以金属为基础（onametalbasis)，100重量份的 钙钛矿型金属氧化物中Mn的含量为大于或等于0. 02重量份且小于或等于0. 40重量 份。所述电容器含有作为主要成分的Ba、Ca、Ti和Zr。当-60°C~+50°C的温度范围中 的所述压电材料的相对介电常数的最大值为e(Pmax)、所述压电材料的相对介电常数 的所述最大值处的温度为Te(Pmax)、所述温度Te(Pmax)处的所述电容器的相对介电 常数为e(Cc)、-60°C~+50°C的温度范围中的所述电容器的相对介电常数的最大值为 e(Cmax)、以及所述电容器的相对介电常数的所述最大值处的温度为Te(Cmax)时，满足 20[°C]彡Te(Cmax)-Te(Pmax)彡 75[°C]和 0? 50 彡e(Cc)/e(Cmax)彡 0? 80。
【附图说明】
[0015] 图1是示出根据本发明的实施例的振动波驱动设备的主要部分的电路图。
[0016] 图2是示出包含于根据本发明的实施例的振动波驱动设备中的压电元件的结构 的示意图。
[0017] 图3是表示包含于根据实施例的振动波驱动设备中的压电元件的压电材料和电 容器的相对介电常数相对于温度的变化的示图。
[0018] 图4是表示压电材料和电容器的组成的组成图，其中，钛酸钡处于原点。
[0019]图5A和图5B是示出作为根据本发明的实施例的振动波驱动设备的超声马达的结 构的示意图。
[0020] 图6A和图6B是示出根据本发明的实施例的除尘设备的示意图。
[0021] 图7A~7C是示出压电元件的结构的示意图。
[0022] 图8A和图8B是示出根据本发明的实施例的除尘设备的振动原理的示意图。
[0023]图9示出作为根据本发明的实施例的图像拾取设备的数字单镜头反射照相机。
[0024]图10是作为根据本发明的实施例的图像拾取设备的数字单镜头反射照相机的主 要部分的分解透视图。
[0025]图11A和图11B是作为根据本发明的实施例的图像拾取设备的单镜头反射照相机 的可互换透镜镜筒的主要部分的截面图。
[0026]图12是作为根据本发明的实施例的图像拾取设备的单镜头反射照相机的可互换 透镜镜筒的分解透视图。
[0027] 图13A和图13B是示出包含于根据本发明的实施例的液体排出设备中的液体排出 头的结构的示意图。
[0028] 图14是示出根据本发明的实施例的液体排出设备的示意图。
[0029] 图15是示出根据本发明的实施例的液体排出设备的示意图。
[0030] 图16是示出根据本发明的实施例的电子装置的示意图。
【具体实施方式】
[0031] 现在将参照附图详细描述本发明。
[0032] 图1是根据实施例的振动波驱动设备的主要部分的电路图。
[0033] 根据本实施例的振动波驱动设备包含压电元件P和与压电元件P并行连接的电容 器。通过在驱动电路从电源接收电力时向压电元件P施加由驱动电路产生的AC电压，压电 元件P振动。
[0034] 电源与驱动电路连接，并且驱动电路具有当驱动电路从电源接收电力时产生例如 方波或正弦波形式的周期性AC电压的功能。从驱动电路输出的AC电压通过变压器升高 到适于使压电元件P振动的电压，并且被施加到包含于变压器的次级侧的电路中的压电元 件。压电元件P与将在以下详细描述的用于温度补偿的电容器C并行连接，并且与变压器 的次级侧的电感元件一起形成共振电路。因此，压电元件P可被有效地振动。图1所示的 变压器可被电感元件替代。在这种情况下，电感元件与和压电元件P并行连接的电容器C 一起形成并行共振电路，并且从驱动电路输入的AC电压在被升高之后施加到压电元件P。
[0035] 压电元件P和电容器C并行连接的状态意味着压电元件P的电极和电容器C的电 极并行电连接，并且连接的方法不被特别限制。例如，可通过引线、基板布线、柔性布线或金 属板连接电极。
[0036] 驱动电路能够通过调整输出AC电压的占空比等并且改变施加到压电元件P的AC 电压的频率和相位来使压电元件P以期望的振动状态振动。
[0037] 图2是示出包含于根据本发明的实施例的振动波驱动设备中的压电元件P的结构 的示意图。根据本发明的实施例的压电元件P至少包含压电材料2、第一电极1和第二电极 3〇
[0038] 包含于压电元件P中的压电材料2含有作为主要成分的钙钛矿型金属氧化物，该 钙钛矿型金属氧化物由通式（1) : (Bai_xCax)a (TihZry) 03 (1. 00彡a彡1. 01，0? 02彡x彡0? 30, 0 .020彡y彡0. 095且y彡x)代表。金属氧化物含有Mn，并且以金属为基础，100重量份的金 属氧化物中的Mn的含量为大于或等于0. 02重量份且小于或等于0. 40重量份。
[0039]如在IwanamiRikagakuJiten, 5thedition(IwanamiShoten出版，出版日为 1998年2月20日）中描述的那样，钙钛矿型金属氧化物是具有钙钛矿结构的金属氧化物， 该钙钛矿结构理想地为立方晶体结构。具有钙钛矿结构的金属氧化物一般具有AB03的化 学式。在由通式（1)代表的金属氧化物中，占据A位的金属元素是Ba和Ca，并且占据B位 的金属元素是Ti和Zr。然而，Ba和Ca原子中的一些可占据B位。类似地，Ti和Zr原子 中的一些可占据A位。
[0040] 在通式（1)中，B位处的元素与0之间的摩尔比为1:3。然而，即使当摩尔比与1:3 稍微不同（例如，1.00:2. 94~1.00:3. 06)时，只要金属氧化物具有作为主相的钙钛矿结 构，金属氧化物就仍包含于本实施例的范围中。如果当对压电材料2执行X射线衍射时最 强衍射强度处的峰值由钙钛矿结构导致，那么金属氧化物可被视为具有作为主相的钙钛矿 结构。可基于例如X射线衍射或电子束衍射通过结构分析确定压电材料2是否具有钙钛矿 结构。
[0041] 在通式（1)中，A位处的B