[发明专利]压电设备、灰尘去除装置及成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用机电能量转换元件（代表性地，压电元件）的压电设备、粉尘去除装置以及成像装置。

背景技术

压电材料是以下物质：该物质具有在施加变形时出现电极化的正压电效应，以及相反地，在施加电场时出现变形的逆压电效应。通过利用电能与机械能之间的这种可逆转换是可行的属性把压电材料用于压电设备，诸如各种类型传感器、滤波器、以及致动器等。已用于常规设备的多数类型的这些压电材料含有铅，例如作为代表性的压电材料，存在通过具有ABO₃类型钙钛矿结构的PbTiO₃和PbZrO₃的固溶体获得的锆钛酸铅。因为锆钛酸铅具有卓越的压电特性、以及良好的温度特性，所以它用在各种各样的领域中。然而，近年来，存在铅对人体的不利影响的越来越多的关注。在每个国家中，开始按照RoHS指令等限制铅对于玻璃或高温焊接的使用。为此，即使在用于各种类型设备的压电材料中，也在寻求不使用铅的非铅材料作为对已有材料的替代。

如今在发展的非铅压电材料中的一种非铅压电材料是钛酸钡（BaTiO₃）。钛酸钡在非铅压电材料之中具有相对较高的压电特性，但是存在如下问题：晶体结构在接近室温处经历从斜方晶系向四方晶体的相变，并在产品使用温度区域处引起特性的显著改变。

作为用于从接近室温的温度降低存在于接近室温的斜方晶系-四方晶体结构相转移温度（Tr）的措施中的一种措施，采取用于添加微量钛酸钙（CaTiO₃）的方法。日本专利申请公开2009-215111讨论了，当添加微量这种CaTiO₃时，相变温度根据钛酸钙向钛酸钡的添加量而向低温侧顺次偏移。

然而，上述常规示例具有以下问题。具体地，即使在如上述常规示例中那样把微量钛酸钙添加到钛酸钡时，相转移温度仍存在于设备的驱动温度附近。因此，压电常数随温度的变化与基于铅的压电材料相比仍然较大。更具体地，随着从室温向低温的温度改变，压电常数增大。当把这种压电材料应用于致动器等时，发生如下问题：随着温度从室温向低温改变，位移增大。因此，常规地为了校正压电致动器的位移随温度的变化，有必要检测温度或位移，并基于驱动频率或施加的电压来控制位移。

发明内容

本发明针对提供能够在不需要检测温度或位移的单元的情况下实现温度稳定性增强的压电设备。

根据本发明的一方面，压电设备包括：弹性部件；固定到弹性部件的机电能量转换元件，被配置成使弹性部件产生振动；以及支撑弹性部件的支撑部件。机电能量转换元件由在压电设备的使用温度范围中压电常数随着温度升高而减小的压电材料形成。支撑弹性部件的支撑部件由在压电设备的使用温度范围中Q值随着温度升高而增大的材料形成。

根据参照附图对示例性实施例的以下详细描述，本发明的更多特征和方面将会变得清楚。

附图说明

并入说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性实施例、特征、以及方面，并与描述一起用来解释本发明的原理。

图1A和1B示例了根据本发明的第一示例性实施例的灰尘去除装置的配置示例，图1A和图1B分别是平面视图和侧视图。图1C是成像单元的分解视图。

图2A和2B示例了灰尘去除装置中的振动体的振动模式。

图3示例了钛酸钡的压电常数与温度之间的关系。

图4示例了根据本发明的第一示例性实施例的作为在其中向钛酸钡添加钛酸钙的机电能量转换元件的压电元件的压电常数与温度之间的关系。

图5示例了根据本发明的第一示例性实施例的振动体的Q值与温度之间的关系。

图6示例了根据本发明的第二示例性实施例的振动体的Q值与温度之间的关系。

图7是本发明可以被应用的成像装置的示意性视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征、以及方面。

将描述第一示例性实施例。将参照图1描述使用本发明被应用到的压电设备而配置的灰尘去除装置的配置示例，作为第一示例性实施例。根据示例性实施例的压电设备包括弹性部件、压电元件以及支撑弹性部件的支撑部件，压电元件作为固定到弹性部件、并使得弹性部件产生振动的机电能量转换元件。