JP2003518752A

JP2003518752A - 電気活性デバイス

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Publication number: JP2003518752A
Application number: JP2001547675A
Authority: JP
Inventors: ホーリー、アンソニー; ピアース、デイヴィッド、ヘンリー; レネル、アーシュラ、ルース; マケヴィット、ガレス; シェパード、マーク、リチャード
Original assignee: １．．．リミテッド
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2003-06-10
Also published as: CN1434985A; GB0214159D0; US6833656B2; WO2001047318A3; WO2001047041A3; CN100375307C; AU2016801A; WO2001047318A2; GB2376834B; US20040017129A1; WO2001047041A2; AU2016501A; GB2376834A; US20030095678A1; US7224813B2; EP1240676A2; EP1240676B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、主軸（３７）の周りで例えば螺旋状に湾曲した短軸（３６）に沿って延在する電気活性構造を有する電気活性デバイスに関する。電気活性構造は、前記短軸の周りに延在し、電極を有して構成されて、活性化したときに短軸（３６）の周りで曲がる連続電気活性部分（３５）を備え、それにより連続部分（３５）の曲げが、短軸（３６）に沿って増分的に加わる短軸（３６）の周りでの電気活性構造の回転を伴う。電気活性構造は、短軸が湾曲する局所平面外への移動を生成する。電気活性構造は、例えば螺旋状螺旋を形成するために、短軸（３５）に沿って延在し、螺旋状に短軸（３５）の周りで湾曲する連続電気活性部材（３５）であってよい。別法として、電気活性構造は、互いに接続された複数の個別要素（２１１）であってよい。電気活性部分は、好ましくは、複数の層から形成されるベンダ構造を有する。デバイスは、駆動機構、センサ、または発電機として使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、電気活性デバイスおよびその使用法に関する。より詳細には、本発
明は、（圧電およびピエゾ抵抗など）電気活性デバイスの新規な構造に関し、デ
バイスのいくつかが一体型位置決めおよび制御機構を有する。この電気活性デバ
イスは、電気機械駆動機構、センサ、または発電機として使用することができる
。

【０００２】電気活性デバイスは、電気活性特性を表す構成要素を利用するものである。す
なわち、構成要素が置かれている適切な電気条件の変化に応答して、構成要素が
形状を変える。同時に、構成要素は当然、形状変化に応答して電気信号を発生す
ることができる。これらのデバイスの最もよく知られており、最も発達している
ものは圧電デバイスである。しかし、電歪性のもの（電界の印加時に収縮する材
料からなる）やピエゾ抵抗性のもの（この後者のグループは、形状が変化するに
つれて電気抵抗が変化するものである）を含めたいくつかの他の種類の電気活性
デバイスもあることを理解されたい。本発明のデバイスは、そのような他のタイ
プの電気活性に基づく効果を表す構成要素を有するものを含む。

【０００３】初期の圧電デバイス（実際、今日でも多く利用されている）は、圧電材料の単
なるブロックであった。ある方向に圧縮された場合に、当該の方向で対向面間に
電圧を発生する。あるいは、電圧が両面間に印加される場合、寸法を非常にわず
かに、通常１ミクロン（１×１０^-6ｍ）よりもかなり小さい量だけ変える。

【０００４】この様式で動作するデバイスは、様々な分野で多くの使用法が見い出されてい
る。しかし、約数ミリメートルのはるかに大きい寸法変化を生み出すように電圧
を印加することが望ましい場合、あるいはその逆の場合も数多くある。これを達
成する試みは、「ベンダ」と呼ばれるタイプのデバイスに焦点を当てている。

【０００５】ベンダは、圧電材料が物理的に、定規のようなものではなく、細長く、しかし
比較的細いバーの形である圧電デバイス構成であり、関連する電極がバーの表面
に沿っており、この動作バーは、同様にバーの形の基板（それ自体、圧電材料ま
たは非圧電材料）上に向かい合わせに固定して取り付けられている。例えば、図
１および２に、知られている圧電ユニモルフ・ベンダを示す。このベンダは、不
活性非圧電材料のフラットで均一な層２（無地で示す）に向かい合わせに結合さ
れた活性圧電材料の同様にフラットで均一な層１（ハッチングして示す）を備え
る。

【０００６】適切に配置された電極（図示せず。しかし圧電層１のどちらかの主面にある）
によって圧電層１にわたって適切な電界が印加されるとき、層１の寸法が変化す
る。特に、層が非常にわずかに長くなる。基板バーは乱されず、したがってその
長さは変化せず、またはおそらくバイモルフを逆に変化させるようになされてい
る。圧電材料の伸張は、変化しない不活性層２によって設けられた制限とあいま
って、図２に示されるように、バーの平面に垂直な方向でバー全体の大幅な曲げ
をもたらす。バーの一端の他端に対する運動は、長さ変化が小さい場合でさえも
大きい。例えば長さ変化の数倍になることがある。例えば、長さ５ｃｍの二重バ
ー構造を使用すると、数分の１ミクロンの長さ変化が、最大０．１ｍｍの先端運
動として現れる場合があり、これはすなわち長さ変化の百倍ほどである。しかし
、デバイスの先端が空間内の湾曲経路をたどるため、移動経路は直線ではない。

【０００７】すでに説明したように、活性化したときにプレーン・ベンダが曲がり、曲率半
径と、ベンダの端部がなす角度とによって説明することができる湾曲を形成する
。一部が伸張し、一部が収縮するので、バイモルフ・ベンダの平均長さは変化せ
ず、中立軸は、不活性状態と同じ長さのベンダの中心部分に沿っている。湾曲ベ
ンダも知られており、「レインボー」と呼ばれるタイプに分類される。これは、
デバイスの厚さが半径方向となるように形状を取られ、ベンダ・テープは幅方向
に平行な軸の周りで湾曲する。そのような湾曲ベンダは、活性化したときにも曲
がる。湾曲がきつくなり、これはより小さな曲率半径に相当し、その一方でなさ
れる角度が増大する。さらに、そのような湾曲ベンダの曲率が円形である場合（
すなわち、不活性状態のベンダが円または円弧形状である場合）、活性化したと
きに曲がり、より小さな半径のより大きな円弧を与え、なされる角度が増大する
。半径方向変化は小さく（ミリメートルまたはセンチメートルの曲率半径に関し
て数ミクロン）、ベンダ長さとは無関係である。しかし、ベンダ長さが増大する
につれて角度変化が増大し、かなり大きくなる場合がある。したがって、ベンダ
の一端が固定されている場合、他端の明らかな運動は主に回転である。半径が数
センチメートルの円形ベンダでは、この回転は約１度程度である。

【０００８】この円形幾何形状の拡張として、螺旋状ベンダも知られている。このベンダで
は、ベンダが螺旋形状であり、円筒形の周りで円筒形に沿ってフラットに巻かれ
た紙のストリップとは異なる（テープ巻き螺旋）。円形幾何形状ベンダと同様に
、テープ長さとは無関係に小さな半径方向変化が存在する。また、円形幾何形状
の場合と同様に、螺旋状の場合にも螺旋軸の周りでの回転変位が存在し、しかし
螺旋では、端部の相対変位が円形経路ではなく螺旋状経路をたどる。したがって
、螺旋ピッチ角に応じて螺旋の軸方向長さの小さな変化も存在する。回転の量、
したがって軸方向長さ変化の量は、ベンダ長さと共に増大し、その結果、長いテ
ープ巻き螺旋ではかなり大きな回転および軸方向変位が得られる。例えば、直径
が約１ｃｍであり、軸方向長さが数センチメートルであり、数ミリメートル幅の
ベンダ・テープの数回の螺旋状ターンを有する螺旋では、半径方向変化が数ミク
ロン程度であり、軸方向長さ変化は約１ｍｍであり、回転は数度である。

【０００９】デバイスのサイズおよび／または重量に関する大きな変位を見込む形態を有す
る電気活性デバイスを提供することが望ましい。

【００１０】さらに、空間内で直線状の移動を提供する、またはデバイスの設計によって選
択可能な経路をたどることができる形態を有する電気活性デバイスを提供するこ
とが望ましい。

【００１１】本発明によれば、湾曲した短軸に沿って延在する電気活性構造を有する電気活
性デバイスであって、電気活性構造が、前記短軸の周りに延在し、電極を有して
構成されて、活性化したときに短軸の周りで曲がる連続電気活性部分を備え、そ
れにより連続部分の曲げが、短軸に沿って増分的に加わる短軸の周りでの電気活
性構造の回転を伴う電気活性デバイスが提供される。

【００１２】そのような電気活性デバイスは活性時、湾曲の平面の外に移動される。機械的
活性時はこの移動が電極に対して電気信号をもたらし、電気活性ではその逆であ
る。電気活性構造の移動は構造の回転に伴い、以下のように理解することができ
る。

【００１３】移動は、（ａ）短軸の周りでの構造の回転、および（ｂ）構造がそれに沿って
延在する短軸の湾曲（本明細書では以後、説明を簡単にするために主湾曲と呼ぶ
）から生じる。

【００１４】回転は以下のように行われる。連続電気活性部が短軸の周りで曲がるので、各
部分の曲げが、短軸の周りで隣接部分を相対回転させる。このようにして、電気
活性部分の曲げが、短軸の周りでの構造全体の回転に変換され、逆も同様である
。回転は、短軸の長さに沿って増分的に加わる。したがって、構造の端部間で正
味の相対回転が存在する。電気的に活性化されるとき、電極に印加される電気信
号がそのような回転をもたらす。機械的に活性化される逆動作モードでは、その
ような回転が、電極に対する電気信号を発生する。

【００１５】次に、短軸に沿った構造の小さなセクションを考察する。上述したように、セ
クション範囲内の部分の曲げが、短軸の周りでのセクション範囲内の構造の回転
をもたらす。セクションは湾曲している。一般的な要点として、湾曲物体の内部
回転が、湾曲の平面の外への物体の運動をもたらすことを理解されたい。この構
造では、短軸の周りでの個々のセクション内部での回転により、セクションが湾
曲の平面の外に移動する。これは、湾曲により隣接セクションが所与のセクショ
ンに対してわずかな角度をもって延在するので、隣接セクションを移動させる所
与のセクションの回転として視覚化することができる。これは、湾曲の平面の外
への方向に沿ったそのセクションの伸張または収縮に相当する。また、セクショ
ンの向きの変化、すなわち湾曲の平面の向きから湾曲の平面に対してある角度を
もつ向きへの変化にも相当する。実際、変位の量は、セクション内部での回転角
度とセクションの曲率の度合とに比例する。

【００１６】電気的に活性化されるとき、正味の変位は、電気活性構造の全セクションの変
位の合計である。逆に、機械的に活性化される逆動作モードでは、構造の全変位
が、構造の短軸に沿った回転をもたらす。１つの動作モードでは、電気活性が構
造の回転を生み出し、これが構造の平面の外への移動を生み出し、逆に逆動作モ
ードでは、平面外への移動による機械的活性が構造の回転を生み出し、これが電
極に対する電気信号を発生する。

【００１７】幾何的主軸の周りでの規則的湾曲として短軸が湾曲する変位が最も簡単に視覚
化される。そのような主湾曲は螺旋、渦巻、または円弧であってよい。各セクシ
ョンの回転が、主軸に沿ったセクション端部の相対変位をもたらす。したがって
、全変位は、主軸に平行な構造の伸張または収縮となる。しかし、変位は任意の
湾曲によって達成され、したがって主湾曲は任意の形状であってよい。

【００１８】そのような電気活性デバイスは、知られているデバイスに比べて大きな変位を
提供することができる。短軸の長さに沿って大きな合計回転を達成することがで
きるので、それに応じて、主軸に沿って大きな変位を達成することができる。伸
張の量は、デバイスの全体的な長さおよびサイズに比例する。したがって、デバ
イスの適切なサイジングによって、知られているベンダによって達成可能なレベ
ルを超える大きな変位を達成することができる。

【００１９】実際、本発明による電気活性構造の変位は、かなり顕著に見られる。数ミリメ
ートル、さらには数センチメートルの変位を達成することができる。例えば、短
軸の周りで直径４ｍｍの副螺旋として巻かれた０．５ｍｍ厚のテープから形成さ
れ、副螺旋自体が、直径３０ｍｍの円の約４分の３のセグメントである主湾曲の
周りで湾曲している構造は、約±６ｍｍの変位をもたらすことが観察される。同
様に、主湾曲が直径３０ｍｍの２０回転螺旋である構造は、約±１２０ｍｍの変
位をもたらす。短軸の周りでの構造の回転はほとんど見られず、正味の効果は大
きな変位となる。

【００２０】変位は、電気活性構造の適切な設計によって制御することができる。例えば、
短軸の長さに沿った規則的な構造が、空間内で直線状の変位を提供する。これは
、多くの適用例で非常に望ましい。逆に、短軸の長さに沿った構造の変化、およ
び／または非直線状主軸の周りで湾曲するようなデバイスの成形では、変位経路
を制御することができる。

【００２１】短軸または主湾曲に沿った構造の一方または両方が規則的でない一般的な場合
、活性時の平面の外への変位は通常、非直線状になる。したがって、幾何形状の
注意深い選択によって、任意の望ましい方向への、または任意の所望の経路をた
どる大きな変位を得ることができる。

【００２２】直線電界歪特性を有する電気活性材料が使用される場合、デバイスは直線電界
変位応答を有する。

【００２３】好ましくは、電気活性部分がベンダ構成を有し、複数の電気活性層から形成さ
れ、層の少なくとも１つが電気活性材料である。他の層は、ユニモルフ構成を形
成するように非活性であっても、バイモルフまたはマルチモルフ構成を形成する
ように電気活性であってもよい。層は、層の活性化のために構成された電極を備
える。一般に、層は、短軸に関して連続半径方向位置にあり、したがって活性時
の曲げは短軸の周りで生じる。そのような曲げ構成は、短軸の周りで大きな度合
の曲げを生成し、これが所与の印加電圧に対する正味の回転、したがって変位を
最大にする。あるいは逆も同様である。構造は適合性があり、全ての電気活性材
料を十分に利用することができるので、所与のデバイス・サイズに関して大きな
変位をもたらす。

【００２４】電気活性構造に関する好ましい形態は、短軸に沿って延在し、短軸の周りで湾
曲するテープなど連続電気活性部材である。電気活性構造のこの形態は、製造が
特に簡単である。例えば、変形可能な連続電気活性部材を構造の形に巻くことに
よって形成することができる。

【００２５】好ましくは、連続電気活性部材が、短軸の周りで螺旋として延在する。これは
形成が簡単であり、曲げを変位に変換する、またはその逆を行うデバイスの効率
を最大にするからである。螺旋を用いると、短軸の長さに沿って規則的構造を形
成すること、およびデバイスの運動を修正するために短軸の長さに沿ってばらつ
きをもたらすことが容易である。一般に、多くの形状が、短軸の周りでの必要な
回転を提供し、巻線のターンは、形状、直径、およびスペーシングを変えること
ができる（この場合、用語「軸」は、巻線の巨視的なほぼ中心線を指す。曲率の
局所軸および曲率半径は短軸に沿って変わる）。

【００２６】また、螺旋状テープまたは他の連続部材として形成するときにデバイスの動作
を想定することも容易である。この場合、テープの曲げは、明らかに、短軸の周
りでの構造全体の回転をもたらすものと理解することができる。さらに、主軸の
周りでの主湾曲を考慮するとき、回転によって生じる螺旋状テープの一端の他端
に対する変位を視覚化するのが容易である。例えば、副湾曲が、水平方向に配置
された円または円弧の形で延在するとき、一端が固定されている場合、活性化し
たときに適切に、間にある全ての点と同様に他端が垂直方向に上昇し、垂直変位
の量が自由端に向けて徐々に上昇する。構造がそれに沿って延在する短軸の横方
向変位が存在し、短軸の向きの変化を表す。しかし、本発明の範囲内の他の構造
が同様の効果をもたらすことが明らかである。

【００２７】電気活性構造に関する代替形態は、一体に接続された複数の個別電気活性要素
である。個別要素は、別個に形成し、別個の接続要素によって接続することがで
きる。これは、デバイスの機械的応答を、接続要素の形状および材料の適切な選
択によって制御することができるので特に有利である。これは、所望の機械的応
答が電気活性材料の選択を制限しないことを意味する。

【００２８】別法として、要素および接続部分を、一体型の細長い部材から形成することが
できる。

【００２９】本発明によるデバイスは多くの使用法を有する。電気活性デバイスの電極に印
加された信号を主軸に沿った相対運動に変換するための駆動機構として使用する
ことができる。一端が固定され、他端が自由であるように取り付けられる場合、
活性化したときに自由端の大きな変位が生じる。機械的負荷が一端に加えられる
場合、活性化により、機械的負荷に反して作用する力が発生し、それにより直線
アクチュエータを形成する。非ゼロ駆動電圧を用いた電気活性に続いて端子が開
回路にされた場合、デバイスは、圧電構造の内部漏れ電流によって決定される相
当な時間にわたって出力を維持する（機械的負荷が静的である場合）。デバイス
は、電気的に活性されない場合、弾性コイルばねと同様に機械的に作用する。

【００３０】電気活性材料の逆動作モードでは、デバイスをセンサとして使用して、主軸に
沿った相対運動を、電気活性デバイスの電極に対する信号に変換することができ
る。端子が高インピーダンス電気検出器または測定回路に接続され、デバイスが
外部軸方向の力を受ける場合、その力によって生じるデバイスの軸方向圧縮また
は膨張に比例する測定可能出力電圧が発生される。そのようなデバイスは、力セ
ンサ、または変位センサとして使用することができる。

【００３１】同様に、デバイスを発電機として使用して、相対運動を、電気活性デバイスの
電極に対する電圧に変換することができる。

【００３２】当然、主軸および短軸は想像軸であり、しかしデバイスを視覚化し、画定する
のに有用である。規則的な幾何形状では、軸を曲率または対称性の幾何形状軸に
することができ、しかし一般に、構造が延在する任意の軸である。

【００３３】次に、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら、限定を与えない例によっ
て説明する。

【００３４】電気活性材料本発明は、より大きなデバイスの一構成要素である場合があり、電気活性構造
を有するデバイスを提供する。電気活性構造は電気活性材料を有し、電気的活性
化したときに電気状態（例えば電界）の変化が寸法の変化を生み出す、または逆
に機械的活性化したときに寸法変化が電気信号を生じる。

【００３５】本発明のデバイスの電気活性材料は、例えば圧電材料または電歪材料である。
圧電材料を横切る電界を印加すると、材料が電界に対して垂直に、（電気材料と
同方向に極性を取られているか、逆方向に極性を取られているかに応じて）膨張
または収縮する。電歪材料を横切る電界を印加すると、材料は電界に対して垂直
に収縮する。電界は、簡便には、電気活性材料の片側、好ましくはその面上にあ
る電極での電圧によって印加することができる。

【００３６】さらに、電気活性材料はピエゾ抵抗材料であってもよく、これは、材料が伸張
または収縮するときに、すなわち歪を受けるときに電気抵抗が変化する。このピ
エゾ抵抗の場合には、この材料からなる層の抵抗の変化を検出することができる
。それを使用してデバイスの位置を求めることができ、位置センサを提供し、ま
たはさらなる操作によって、力、速度、または加速度センサを提供する。ピエゾ
抵抗層は、面電極を必要とせず、端部で外部電気回路に接続されている。

【００３７】電気活性部分は、好ましくは複数層のベンダ構成を有し、少なくとも１層が電
気活性材料である。このタイプの構成はプレーナ・ベンダとして知られている。
電気活性ベンダ構成は多くの層を有することができる。不活性のセラミックやプ
ラスチックなど非活性層と共に１層の電気活性層を含む構成はユニモルフと呼ば
れる。活性時、活性層の伸張または収縮により、非活性層に取り付けられている
面が束縛されているのでデバイスが曲がる。反対に活性化されるように構成され
た２つの電気活性層を含む構成はバイモルフと呼ばれる。活性時、一方の層が伸
張し、他方の層が収縮して、各層の取付け面が互いに束縛し合っているので構造
が曲がる。当然、多層構成が３つ以上の活性層を有する場合もあり、これは「マ
ルチモルフ」と呼ばれ、複数の不活性材料層を含むことができる。

【００３８】層は、活性化のための電極を備える。電極の位置決めは、活性層の性質および
目的によって決まる。圧電デバイスの場合、電極は、所与の層の向かい合う両側
に配置され、層の長さ全体に沿って延在する導電活性電極を含む。典型的には、
活性電極は、それらが活性化する層の面上に直接形成され、しかしいくつかの構
成では、他の層を介在させることができる。いくつかの活性電極を使用して複数
の層を活性化することができる。一対の活性電極間の電圧が、それらの間の層を
伸張または収縮させる。例えば、適切に伸張または収縮するように適切な極性を
備える電極の位置決めおよび電気活性層の形成は、既知のプレーナ・ベンダの場
合と同じであり、したがって詳細には説明しない。

【００３９】一例として、図３に、バイモルフ構成を有し、電気活性材料の２つの層１１、
１２を備える電気活性部分１０を例示する。３つの活性電極１３、１４、１５が
層１１、１２の面上に提供される。特に、共通電極１３が層１１、１２の間に提
供され、両方の層１１、１２に共通の活性電極として働く。他の電極１４、１５
はそれぞれ、２つの層１１、１２の当該の一方の反対側に提供されて、当該の層
１１、１２に関する活性電極として働く。バイモルフとして働くように、電極１
３、１４、１５に極性電圧を印加することによって層１１、１２の極性を逆方向
に取ることができる。この場合、活性電圧は同方向に印加される、または発生さ
れる。あるいは、層１１、１２の極性を同方向に取ることができ、この場合、活
性電圧は逆方向に印加される、または発生される。活性時、２つの層１１、１２
は、（矢印１６で示される）電気活性部分１０の長さに沿って互いに逆に伸張ま
たは収縮し、電気活性部分が垂直方向（矢印１７で示される方向）に曲がる。

【００４０】デバイスの活性層が作成される材料は、上述した任意のタイプの電気活性材料
であってよく、または実際には任意の他の適切な電気活性材料もしくは異なる材
料の組合せであってよく、しかし好ましくは、関連する電極を備える圧電材料で
ある。直線電界歪特性を有する電気活性材料を使用する場合、デバイスは直線電
界変位応答を有する。以下の大部分において、圧電材料を使用するデバイスを説
明するが、等価なデバイスを他の電気活性材料で製造することもできる。

【００４１】圧電材料は任意の適切な材料であってよい。ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオ
ライド）のようなポリマーなど他の圧電材料と同様に、チタン酸ジルコン酸鉛（
ＰＺＴ）などの圧電セラミックが満足のゆくものである。

【００４２】１つまたは複数の電気活性層と共に、この構造は、不活性セラミックなど非活
性層を含む場合があり、これはユニモルフ・タイプのベンダなど「ベンダ」の曲
げ特性に影響を及ぼす場合がある。同様の非活性層を多層デバイスに組み込み、
曲げ特性を修正し、変位を犠牲にして剛性、したがって力特性を高めることがで
きる。力が強く、変位が小さいデバイスはアクチュエータおよび位置決めデバイ
スとして使用することができ、このデバイスは、無視できない重量の別の構成要
素を移動するために必要である。非活性層の包含はまた、デバイスの共振周波数
を修正し、特定の適用例に対する周波数応答の調整を可能にし、また減衰効果を
提供するように選択することもできる。調整共振周波数は、例えば拡声器、ディ
スク・ドライブ、および光学追跡機構など往復デバイスを高速運動させるのに重
要である。

【００４３】例えば、ポリマーまたはエラストマー材料の外部材料を、保護および／または
衝撃吸収層として働くように適用して、取扱い中または動作中のデバイスに対す
る損傷を防止することができ、あるいは場合により、デバイスの減衰特性の何ら
かの修正を提供することができる。外部材料は、層状電気活性構造内のさらなる
層として適用することができ、あるいは溶融材料中にデバイスを浸漬して、材料
の凝結後に材料内にデバイスが埋め込まれるようにすることによって適用するこ
とができる。

【００４４】製造を単純かつ簡便にするには層状ベンド構成が好ましいが、電気活性構造は
、活性化したときに短軸の周りで曲げることができる他の形状および構成を取っ
ていてもよい。

【００４５】連続部材から形成される実施形態好ましい形態では、電気活性構造は、細長いテープなど連続電気活性部材から
形成される。層状構成が使用される場合、層に平行な部材両端間の部材寸法（本
明細書で以後、幅と呼ぶ）と、層の両端間の部材寸法（本明細書で以後、厚さと
呼ぶ）とを、絶対的にも相対的にも任意のサイズにすることができる。例えば、
幅を厚さに比べて大きくする、例えば５〜１０倍またはそれ以上にすることがで
きる。逆に、幅を非常に狭く、厚さと同じ程度またはそれ未満にすることができ
る。一般に、厚さは、構成で使用される層の数および厚さに依存し、幅は、十分
な強度および曲げ力を部材に提供するように独立して選択することができる。

【００４６】次に、連続電気活性部材を短軸の周りに配置する方法を説明する。連続電気活
性部材は、短軸に沿って延在し、それと同時に短軸の周りで湾曲する。連続電気
活性部材は、短軸の周りで曲がるように構成されている。したがって、連続部材
の隣接有限部分が連続電気活性部分を構成し、それが短軸の周りに延在し、短軸
の周りで曲がる。

【００４７】層状構成では、層は、短短軸に面し、軸から連続半径方向距離で位置決めされ
、長さに沿って伸張または収縮するように極性を取られ、それにより短軸の周り
で曲げが生じる。したがって、任意の所与の層に関する活性電極は、所与の層の
向かい合う両側で半径方向に間隔を空けて配置される。

【００４８】短軸の周りでの連続部材のラインは、説明を簡単にするために副湾曲と呼ぶこ
とができる。好ましくは、連続電極活性部材は、短軸の周りで短軸に沿って延在
する螺旋の形をしている。螺旋の場合、螺旋のターンを締める、または弛めるこ
とによって、短軸の周りでの部材の曲げが、短軸の周りでの部材の回転を生成す
ることが明らかである。これは、「面巻き」または「テープ巻き」形状として説
明することができる。例えば、図４は、短軸２４に沿って延在する螺旋状電気活
性構造を形成するために螺旋の形で短軸２４の周りに延在するフラットな二層テ
ープ２１を概略的に示す。

【００４９】短軸の周りでの最大回転角度を達成するために、連続電気活性部材の層は、部
材の幅にわたって層が短軸に平行に延在するように向けられる。すなわち、短軸
の半径方向で取った断面で見るとき、層が短軸に平行に延在する。図４に例示さ
れるテープはこの向きである。この向きでは、全ての曲げが短軸の周りにあり、
すなわち曲げ運動は全て、短軸に対して半径方向である。短軸に沿った曲げの成
分は存在しない。したがって全ての曲げが短軸の周りでの部材の回転に寄与し、
それによりその回転を最大にする。

【００５０】特性を均一にするために、規則的な螺旋が使用される。しかし、螺旋状が不規
則である利点も存在する。例えば、長さに沿って直径またはピッチを変えること
ができ（引き出された渦巻、またはいくつかの部分でより長く引張られた螺旋な
ど。これは、上述したように、より強く、より堅い部分と、より軽く、より弱く
、より速く作動する部分とをもたらすことができる）、かつ／または円形でない
ものにすることができる（例えば、螺旋を楕円にすることが変位方向に影響を及
ぼし、調整された指向性運動を可能にする）。さらに、滑らかに巻かず、その代
わり角度を付けて、または「ぎざぎざに」巻くことができ、コーナと、コーナ間
の直線電気活性要素とが階段状にフロアごとに上がっていく。そのような角度付
き巻線は、より長い材料長さを同じ空間内に埋めることができる。

【００５１】連続電気活性部材は、螺旋以外の幾何形状、実際には、部材のいくつかまたは
全てが短軸の周りで曲がっており、短軸の周りで構造全体の回転をもたらす他の
幾何形状を有していてよい。例えば、連続部材は、巻くのではなく長さに沿って
撚った形状を有するテープであってもよい。これは、長いテープの一端を保持し
、テープを「ぴんと張って」保ち、テープの軸６２の周りで他端を回転させて撚
ったテープを生成することによって形成されるものとして視覚化することができ
、または実際に形成することができる。例えば、図５および６に、軸６２の周り
でそのような形状で形成された電気活性テープ６１を例示する。図５は不活性形
態を示す。この形態では、テープの縁部が中心軸の周りに巻きつく螺旋を示し、
テープの中心線（長軸）が、撚ったテープの長さ全体に沿って中心に、すなわち
軸上にある。図６は活性形態を示す。すでに述べたように撚ったテープが圧電ベ
ンダであるとき、活性化によりテープが曲がり、それによりテープは全ての点で
中心軸から外方向に移動する。すなわち、このとき中心線は、長軸の周りの螺旋
状経路をたどり、テープ縁部は、非活性状態の直径よりも大きな直径の螺旋の経
路をたどる。そのような撚ったテープは、螺旋状に巻かれたテープよりも製造が
容易である場合がある。

【００５２】構造に沿って均一な特性を達成するために、電気活性部材を、その長さに沿っ
て全て同じ組成、層の数、および断面寸法で形成することができる。しかし、い
くつかの使用例では、いくつかの他の断面、例えば樽形またはウェスト形を有す
ることが有用であり、かつ／またはテープの長さに沿って層の数およびタイプ、
その組成、または幅および厚さにばらつきをもたらすことが有用であることが実
証されている。

【００５３】構造の長さに沿った層の数およびタイプ、ならびに組成を変えることにより、
長さに沿った活性のばらつき、および機械的特性のばらつきが生じる。同様に、
厚さまたは幅の変化が活性および剛性を変える。例えば、図７および８に、長さ
に沿って幅が変化するベンダ・テープ７１を示す。図７は、概念上巻かれていな
いテープ７１を示し、図８は、短軸７５の周りで一定のピッチで螺旋状に延在す
るそのようなテープ７１を示す。デバイス７３のベースでのテープ幅は大きく、
先端７４ではテープが狭い。

【００５４】図９〜１３は、長さに沿って厚さが変わるベンダ・テープ９１の使用を例示す
る。図９は、概念上巻かれていないテープ９１を示し、図１０は、短軸９５の周
りで螺旋状に延在するテープ９１を示す。図１１は、螺旋の先端９３での底面図
を示し、図１２は、それに対応する螺旋のベース９４での上面図を示す。垂直断
面が図１３に示されており、テープ幅のばらつきを示す。そのような構成では、
追加の電極（図示せず）を、テープ内の等間隔層内に有効に配置することができ
、圧電材料全体にわたる一定の活性電界を可能にする。

【００５５】単純な場合には、一端が他端よりも広い、かつ／または厚い（場合によっては
より多数の層を有するので）テープから作成される構造が、一端で重量があり堅
く、他端で軽量である場合があるデバイスを生み出す。重い端部が固定される場
合、デバイスの比較的重い部分が安定な堅いベースを提供する。デバイスのこの
端部での変位は活性化したときに小さく、したがって、この重量部分を移動させ
るエネルギーは相対的にほとんどない。しかし、より薄く、より軽い端部は、活
性化したときに非常に大きな変位を有する場合がある。比較的軽量であることが
高速応答、高加速、および低エネルギー損失の高周波数運動を可能にする。その
ような性能は、拡声器駆動機構などのデバイスに理想的である。さらに、デバイ
スに沿って適切な重量特性および剛性を選択することによって、デバイスの共振
周波数を調整することができる。

【００５６】同様に、テープのこれらのパラメータを、任意の所望の様式でその長さに沿っ
て変えて、最終デバイスの任意の点で必要な特性を提供することができる。中心
を重くして、両端を軽量にすることもでき、中心よりも端部をより重くすること
もできる。あるいは、規則的に、または不規則に変えることもできる。

【００５７】個別電気活性素子から形成された実施形態電気活性構造の他の形態は、複数の個別電気活性素子を一体に接続したもので
ある。この場合、個別電気活性素子は、短軸の回りに延び短軸の回りで曲がる電
気活性部分を構成する。

【００５８】これらの素子は、短軸の回りで延びるように接続され、短軸の回りで曲がるよ
うに配列される。層構造であるため、層は短軸から順次のラジアル距離のところ
に配置され、その長さにそって延びたり縮んだりするようにポーリング（極付け
）され短軸の回りに曲げが生じる。活性化されると、軸の回りでのそれぞれの所
定の素子の曲げは、所定の素子に接続されている隣接する素子を短軸の回りで相
対的に回転させる。これらの素子は、相対的回転が軸にそって増分的に加わり構
造の末端間に最終的な回転が生じるように接続されている。電気活性素子は、別
々に形成され、更に接続素子により一体に接続され得る。それとは別に、電気活
性素子および接続部分は単一のメンバとして一緒に形成することもできる。

【００５９】電気活性素子を接続する方法の１つとして、短軸の回りで同じ方位で前の個別
電気活性素子から延びる短軸にそって個別電気活性素子を順次に並べる方法があ
る。他の方法を見ると、接続が順次配置される短軸の回りの角度は短軸の回りで
同じ方位において進展する。そのため、接続された素子の連続により、実際に短
軸の回りでらせん状に延びる構造が形成される。この場合、共通軸の回りの同じ
方位での連続する素子の曲げにより、増分的に加わる回転が生じる。

【００６０】このような構造の一部の例が図１４に示されている。この構造は、矩形の電気
活性素子２１１からなり、これらは素子２１２（後述する）を接続することによ
り短軸２１３の回りで接続されて一緒になっている。各電気活性素子２１１は、
隣接する電気活性素子２１１に対して９０度で延び、この構造は、短軸２１３に
そって見たときに正方形の断面を持つ。接続素子２１２により、一連の素子２１
１の角部が相互接続される。活性化されると、電気活性素子２１１はそれらの面
に対して垂直に曲がり、したがって、相対的回転により電気活性素子２１１が軸
２１３の回りで回転する。短軸に沿う一連の電気活性素子２１１が短軸２１３の
回りで同じ方位で前の離散電気活性素子２１１から延び、回転が増分的にに加わ
る。図１５は、短軸２１４の回りの大曲線内で延びる構造の一部を示している。

【００６１】実際、共通軸の回りで延びるとすると、電気活性素子の構造は任意の形態を取
ることができる。たとえば、電気活性部分は、非活性化形状内の共通軸の回りで
湾曲し、かつ／または、矩形以外の形状または構成を持つことができる。

【００６２】電気活性素子は、各素子に関して異なる位置で接続できる。たとえば、図１６
は、素子２２１が短軸にそって互いに関してシフトした位置で重なる末端エッジ
２２２によって接続される矩形の電気活性素子２２１の構造を示しており、構造
は全体として軸の回りでらせん状に進む。

【００６３】電気活性素子は、互いに関して任意の角度で接続できる。図１７は、矩形の電
気活性素子２３１が互いに関して６０度で接続され、短軸にそって見たときに断
面が三角形になる構造を示している。他の断面についても、六角形などの規則正
しい断面や不規則な断面を選択できる。実際、一般的に、上述のものよりもはる
かに複雑な構造を含む多くの規則正しい構造や不規則な構造を形成できる。

【００６４】接続素子は、電気活性素子を接続してつなぎ合わせる任意の形態を取ることが
できる。接続素子は、電気活性素子に固定される非活性材料から形成できる。こ
の場合、接続素子の材料としては、ポリマー、セラミック、金属、、複合材料な
どが考えられる。接続素子は、さまざまな方法で、たとえば、エポキシなどの接
着剤を使用したり、弾性力のあるはめ込みで、電気活性素子に固定できる。接続
素子は、単に一定量の接着剤であってもよい。

【００６５】図１８〜２０は、電気活性素子２４１を接続する接続素子の例を示している。
図１８および１９は、たとえば、接着剤により電気活性素子２４１に固定された
ブロックの形態のそれぞれの接続素子２４２および２４３を示している。図１８
に示されているブロック２４２は、電気活性素子２４１のエッジに接続されてい
るが、図１９に示されている接続素子２４３は、電気活性素子２４１の面に接続
されている。図２０は、その中に圧電素子２４１が挿入され伸張部材２４４の弾
性によりその中に保持されるスロット２４５をそなえる弾性伸張部材からなる接
続素子２４４を示している。

【００６６】図１８〜２０に示されている接続素子２４２〜２４４などの接続素子としては
さまざまなものが選択でき、適切な特性を持つ材料を選択することにより、電気
活性構造の機械的応答を制御できる。これは著しい利点である。対照的に、電気
活性素子の機械的応答の変動は、比較すると制限があり、制御が難しい。

【００６７】短軸に沿う一連の電気活性素子は短軸の回りで他の方位で前の離散電気活性素
子から延ばすことができる。他の方法を見ると、一連の接続が配置される短軸の
回りの角度は同じ方位で進展する代わりに、他の方位で進展する。この場合、一
連の電気活性素子はそれ自体活性化され、共通軸の回りで他の方位で曲がり、軸
に沿って同じ方位で増分的に加わる回転を生じる。たとえば、図２１に示されて
いる構造は、湾曲した電気活性素子２５１からなり、それぞれ共通短軸２５３の
回りの円の円弧の周りに延びる。電気活性素子２５１は、電気活性素子２５１の
他端に配置された接続部分２５２によって接続される。したがって、接続部分２
５２は、軸２５３にそって移動するときに短軸２５２の回りの他の方位に進む。

【００６８】別々に形成された電気活性素子を使用する代わりに、個別電気活性素子を単一
部材として接続部分といっしょに形成することができるが、この例は、図２２〜
２５に関して後で説明する。

【００６９】長軸の回りの湾曲次に、それに沿って短軸が曲がる曲線、つまり大曲線について考察する。

【００７０】一般に、「曲線」は任意の形状を取りうる。これは規則正しい幾何形状でなく
てよい。任意の軸、あるいは実際には複数の異なる軸の回りの曲線でもよい。一
般に、３次元曲線でよく、その場合、変位方向は局所的な曲率に応じてデバイス
ごとに異なることがある。大曲線はまた、１つまたは複数の曲げにより結合され
た複数の直線部分で構成することもできる。たとえば、大曲線は正多角形でも不
規則な多角形でもよい。

【００７１】特に有用な大曲線としては、円、円弧、螺旋またはスパイラル（またはヘリカ
ル・スパイラル）、二重スパイラル、一連の積み上げスパイラル、一連の同軸螺
旋などの規則正しい形状がある。大曲線は、規則正しいが非円形状（たとえば、
楕円や正方形の断面など）、あるいは不規則な形状（つまり一般的な曲線）であ
る。さらに、大曲線では、その曲率が長さにそって変化し、たとえば、半径およ
び／または軸にそったピッチが可変の螺旋であってよく、たとえば、構造にそっ
て異なる機械的特性を備える。実際には、使用可能な空間および必要な変位方向
および力に応じて選択された、規則正しいあるいは不規則な３次元湾曲形状とす
ることができる。さらに、単なる螺旋の巻きの一部など、曲線の小さな部分のみ
であってもよい。曲線は、長軸で３６０度未満の範囲を定めることができる。

【００７２】そこで、いくつかの種類の大曲線について具体的なコメントを以下で述べる。
次の説明では、電気活性構造については特に説明しないか、あるいは螺旋内の短
軸を中心として延びる連続的電気活性部材から形成される。ただし、大曲線は、
連続部材や接続でつなぎ合わされた離散電気活性素子から形成されたものを含む
任意の電気活性構造に適用できる。

【００７３】大曲線は螺旋が１回転またはそれ以上回転したものである。たとえば、図２６
〜２８は、大曲線が螺旋であり、電気活性構造が短軸３２または３６を中心とす
る螺旋内で延びる連続電気活性部材３１または３５であるヘリカル・螺旋構造を
示している。図２６および２７は、それぞれ、大曲線が長軸３３を中心に１回転
する螺旋である構造の末端図および側面図である（図２６の長軸の軸方向と図２
７の半径方向で見た場合）。図２８は、大曲線が長軸３７を中心に数回転（たと
えば、図２８の４回転）した螺旋である構造の側面図である。

【００７４】螺旋となる大曲線は、大曲線の長軸にそって著しい変位を示す。この変位は、
デバイスの長さに比例し、基本的には、その長さに制限はない。数センチメール
程度の変位は容易に生じうる。たとえば、２０回転では、直径３０ｍｍの大螺旋
が、厚さ０．５ｍｍのテープの直径４ｍｍの小螺旋から形成され、最大１２０ｍ
ｍまでの変位を生じうる。加えられる力が重要な場合、厚いテープから作られた
短いデバイスから、直径が小さい大螺旋を使用して、大きな力を使用でき、厚さ
１ｍｍのテープから作った直系２０ｍｍの大螺旋を２回転することで、約１Ｎの
力が数ｍｍの変位で生じる。このようなデバイスは、スピーカでの使用に適して
いる。スパイラル螺旋の他の用途としては、アクチュエータおよび、たとえばソ
レノイド、リレー、および（リニア）モータを他の方法で使用するものなどの位
置決めデバイスがある。

【００７５】そこで、図２９〜４１に関して考えられる多数の大曲線について説明する。こ
れらの図では、わかりやすいように電気活性構造が線図で示されているが、電気
活性構造は上述の任意の形態を取ることができ、たとえば、短軸を中心とする螺
旋または他の形状内で延びる連続電気活性素子や接続でつなぎ合わされた複数の
電気活性素子などがある。

【００７６】図２９〜３４は、長軸３１１を中心とする異なる大曲線を持ついくつかの電気
活性構造を示している。特に、図２９Ａ、３０Ａ、３２Ａ、および３３Ａは、構
造の側面図であるが、残りの図は構造が単一の線による線図で表され、大曲線が
よりはっきりと示されている図である。これらの図では、活性化で構造が延びる
方向は矢印で示されている。

【００７７】図２９Ａおよび２９Ｂは、長軸３１１を中心とする円形螺旋で延びる構造３１
２を示している。

【００７８】図３０Ａ〜３０Ｃは、長軸３１１を中心とする平たいスパイラル大曲線内で延
びる構造３１３を示している。図３０Ｂは、上平面図であるが、図３０Ｃは透視
図である。図３１は、活性化で延びた状態にある構造３１３の透視図である。非
活性化状態では、構造３１３は平坦であり、その縦方向の高さは単なる電気活性
構造の幅に過ぎない。２または３回転のスパイラルデバイスでは、縦方向の変位
が高さの３倍とすることができ、そのため、高さ４ｍｍのスパイラルデバイスで
は変位（互いに関する一端の）は１ｃｍを十分超える場合がある。この形態は、
軸方向で利用できる空間が小さいが、横方向の空間の制限が少ない応用に適して
いる。スパイラルは、スパイラルの外部にある端が固定され、スパイラルの中心
の端は移動するように配列することができ、作動点はデバイスの中心に取られ、
安定性をもたらす。作動点は曲率半径が小さい位置にあるので、かなりの剛性と
力能力を示す。

【００７９】図３２Ａおよび３２Ｂは、直径が一方の端から他方の端に向かって減少する螺
旋である、長軸３１１を中心とする円錐状螺旋で延びる構造３１５を示している
。直径の大きいほうの端は、比較的重量感があるが、直径が小さいほうの端は比
較的軽量であって、上述のように高速移動を必要とする応用に適している。ピッ
チを一方の端から他方の端に変えると似た効果が得られる。もちろん、これらの
バリエーションは、前述のと同様、単純に一方の端から他方の端にスケーリング
する必要はなく、大螺旋の長さにそってどのようにでも変わる。説明したバリエ
ーションを組み合わせて一緒にすることで、必要な特性をきちんと備えるデバイ
スを設計するための非常に柔軟性の高い手段となる。

【００８０】図３３Ａ〜３３Ｃは、長軸３１１を中心とする二重スパイラル内で延びる構造
３１４を示している。図３３Ｂは、構造の透視図であり、図３４は活性化後の構
造の透視図である。図３３および３４のように、二重スパイラルは中心から始ま
り、外に向かって巻き、その後、内に向かって巻き戻し、第１の真上に第２のス
パイラルを形成するのが好ましい。これには、両端を中心にできるという利点が
あり、反対側の作動点を与える。大曲線は、さらにスパイラルで延ばし、一連の
積み上げスパイラル得ることができる。このような大曲線を使用すると非常にコ
ンパクトなデバイスを作成でき、巻き線の間の空間をごくわずかにできる。一連
の同軸螺旋でも類似のコンパクトさを実現できる。

【００８１】あまりコンパクトではないが、回転が中心まで延びない不完全なスパイラルは
、作成しやすく、それでも、非常に重要な変位を引き起こすことができる。

【００８２】螺旋とスパイラルは、曲げの長いほうの長さを与え、したがって比較的非常に
大きな変位が得られる。小さい変位が必要な場合は、短い曲線で十分であり、た
とえば、円や円弧である。たとえば、図３５は、大曲線が曲線の幾何学的な軸で
ある長軸３５２を中心とする円弧である構造３５１を示している。特に、図３５
Ａは、構造３５１の平面図であり、図３５Ｂは横と上からの図である。

【００８３】図３５Ｃは、一端３５３が固定されている構造３５１の側面図である。活性後
の構造３５１の移動は矢印で示されている。構造３５１は、大曲線の平面から出
て、自由端３５４は１つの極性で活性化した場合に第１の位置３５５に移動し、
反対極性で活性化した場合には第２の位置３５６と反対方向に移動する。両方の
場合において、応答は大曲線の周りの位置で直線的であるが、それは構造が一様
であり、そのため曲率が一定の曲線の周りの任意の位置で回転する度数が同じで
ある。

【００８４】繰り返すには、大曲線が螺旋、円、または円の一部などの規則正しい曲線の場
合に、活性化後曲線の平面から外への変位が曲率の軸の方向にある。大曲線が非
円形幾何形状に湾曲する場合、任意の切断面の移動は全体的な移動がすべての切
断面の移動の総和となるそのセクションの曲線の平面から出る。一般的な３次元
形状の大曲線の場合、変位方向はその幾何形状により決まり、作動点は、大曲線
の適当な設計により望む経路に追随する場合がある。応用は、目的の移動がたと
えば自動車のワイパーや電気かみそりなど、直線的でないものがある。

【００８５】デバイスに有用な特性を与える大曲線の他のクラスとして、再入可能曲線のフ
ァミリがあり、反対の曲率を持つ大曲線の一部の反対の変位、つまり異なる長軸
を中心とする変位を与える。たとえば、大曲線が正弦波曲線の場合、「ピーク」
および「トラフ」は反対曲率を持ち、「上り坂」と「下り坂」は反対方向で正弦
波曲線の平面に垂直に移動する。複数のサイクルを持つ正弦波曲線は、複数の作
動点を備え、したがって、負荷の分布に使用できる。変位した「上り坂」と「下
り坂」がある種の形態のラチェット機構とかみ合うようになっている場合、正弦
波曲線の縦方向で相対的運動が生じる。運動は、作動電圧の連続する反転により
維持される。一方向に作動した場合、「上り坂」が移動し、ラチェットとかみ合
い、運動を引き起こし、反対方向で作動した場合、「上り坂」ははずれ、次のサ
イクルでラチェットの次の位置とかみ合う。回転させるコンポーネントに適切な
ラチェット機構を取り付ける場合、円でラップアラウンドするこのようなデバイ
スを使用して回転運動を与えることができる。

【００８６】たとえば、図３６〜３８は、大曲線が正弦波曲線の形態となる構造３６１を示
す。図３６は、複数の長軸３６７を中心に湾曲する上からの構造３６１を示して
いる。その結果、活性化後の正弦波曲線の平面から外へ縦の移動は、構造の側面
図である図３７に線図として示されている。正弦波曲線では、ピーク３６８とト
ラフ３６９が最高の曲率を持ち、曲率は０まで減少し間のゼロ交差点で０になる
。ピーク３６８はトラフ３６９から反対の向きで長軸３６７を中心に曲線を描き
、上り坂の変位は下り坂の変位から反対方向になる。これにより、他の０交差点
３６３および３６４が大曲線の平面から反対方向に変位する。図３８は、シリン
ダ３６６を中心に巻きついている図３６の構造３６１を示している。

【００８７】図３９は、平面図内で、非常に単純な形式の大曲線を持つ構造３９１を、比較
的鋭角な角度３９６をなし構造３９１が軸３９２を中心に曲線をなす２つの直線
部分３９５として示す。これは、「一般曲線」の概念を説明することを目的とし
ており、本発明の考え方がこれに適用される。図４０Ａは、側面図である。図４
０Ｂは固定端３９４を持つ活性化後の構造の側面図である。直線部分３９５には
移動はほとんどないが、鋭角の曲率により、固定端３９４に関して自由端３９３
が持ち上がる。

【００８８】図４１は、大曲線が、デバイスの長さにそってピッチが変化する螺旋であるデ
バイス４１１を示している。示されているデバイスでは、大螺旋はその台４１２
に小さなピッチ、先端４１３に大きなピッチを持つ。

【００８９】大曲線は、数回転である必要も、また完全に１回転すら必要なく、その代わり
に、単一の全回転（つまり螺旋または円の）未満であるが、活性化に対する著し
い影響については、全曲率が少なくとも３０°が好ましく、また少なくとも９０
°であるのが最も好ましい。実際には本発明のデバイスのサイズには上限も下限
もないが、たとえそうでも、何らかの指示を与えることはできる。したがって、
連続する電気活性部材から形成された代表的デバイスでは、厚さ約０．１〜２ｍ
ｍ、幅約１〜１０ｍｍのテープを使用して、直径約１〜１０ｍｍの小螺旋の形に
し、これ自体を巻いて直径約２〜５０ｍｍの大曲線にする。直径３０ｍｍの曲線
に巻きつけられている直径４ｍｍのコイル状の０．６ｍｍ×５ｍｍのテープから
作ったこのような代表的テープについては、小曲線の曲率はテープ１ｍｍ当たり
約３０°であり、大曲線の曲率はコイル１ｍｍ当たり約４°である。

【００９０】複数のテープと構造これまでに説明したように、デバイスは単一の連続部材または次々に接続され
ている単一の複数の個別素子により形成される単一の電気活性構造を持つ。ただ
し、これは必ずしも当てはまらない。さまざまなさらに複雑な構造により、同じ
効果が生じ、本発明の範囲内に収まる。たとえば、デバイスは複数の電気活性構
造を持つことができる。この構造は、短軸にそって同軸上に延びる２つまたはそ
れ以上の連続部材から形成することができ、たぶん、ＤＮＡのような二重スパイ
ラルを形成するであろう。短軸にそって並んで、つまり同軸上に延びる２つまた
はそれ以上の連続部材は、変化の特別な角度を与え、別々に活性化することがで
き、そのため、大曲線の運動および変位の方向の範囲が決まる。一般に、連続部
材から構造を形成する場合、電気活性構造は短軸を中心に、また短軸にそって小
曲線で延びる複数の部材を持つことができ、かつ／または大曲線にそって延びる
複数の小曲線を持つことができる。

【００９１】同様に、構造は、２つまたはそれ以上のグループの個別素子を備え、各グルー
プの素子を接続して一緒にし、個別素子のそれぞれの連鎖を形成できる。個別素
子の他のさらに複雑な構造も同様に使用できる。

【００９２】複数の連続部材から形成される構造には作動点があり、したがって負荷を分散
することができる。たとえば、長軸を中心に螺旋にそって同軸上で延びる３つま
たはそれ以上の構造は、長軸を横断する平面内の一端に３つの作動点を定める。
これらの作動点は、円の周りに等間隔で並べられ、非常に安定した接点を構成す
る。さらに、これら３つの構造は、区別して活性化することができ、それにより
、３つの作動点の変位が異なる。そこで、縦の３より線大螺旋の３つの作動点に
水平に載っているディスクまたはその他の物体は（必要ならば適当なジョイント
機構で）、どの方向にでも傾斜させることができる。３本のより線を一緒に活性
化すると縦方向の運動があるとすると、このデバイスは３軸モータと同等である
が、そのようなモータに比べるとかなり複雑さが低く、静かな動作、低質量、コ
ンパクトさ、および応答速度の利点がある。また非磁気性でもある。応用として
は、たとえば、レーザー光線用の反射板に使用する傾斜機構があり、これはレー
ザー光線ディスプレイやレーザー・プリンタ、衛星追跡機構、カメラのトラッキ
ングおよび焦点機構で使用される。

【００９３】２つまたはそれ以上の構造を積み上げ、同軸上に配置するか、または分散して
、変位、力、または負荷分布のバリエーションを与えることができる。たとえば
、積み上げスパイラルにより、高変位デバイスがコンパクトになり、同軸螺旋で
は、高力デバイスがコンパクトになり、分散構造により、一緒に、または別々に
活性化できる別々の作動点を使用できる。

【００９４】図４２〜４４は、１つでなく２つの電気活性部材４２１、４２２から形成され
た構造を示している。図４２は、２つの電気活性部材４２１、４２２が並べて配
列されるように概念的に巻きを解いた構造を示している。図４３は、部材４２１
、４２２が小螺旋４２３内で延びて、部材４２１、４２２間の最小のギャップで
ぴったり巻かれている構造４２３を示している。図４４は、部材４２１、４２２
が小螺旋４２３内で延びて、部材４２１、４２２間でピッチが大きくなり、した
がってギャップが大きくなっている構造４２３を示している。これは、実際には
、図４３のぴったり巻かれている構造が活性化後どのように見えるかということ
でもある。

【００９５】構造と構成電気活性部分の形態と構造の形態を適切に選択することにより、望ましい特性
を持つデバイスを構成できる。大体は、これらは、スパイラル螺旋形態などの規
則正しい構造のデバイスによって与えられるが、他のさらに珍しい形態も特別な
結果が得られることがある。たとえば、作動させるデバイスへの信号入力が何ら
かの形で不規則になる場合があり−不完全さおよび／または非線形性を含むこと
がある−デバイスの幾何形状は補正するように選択できる。再び、幾何形状の慎
重な選択で、純粋な回転（ストレートの螺旋による）でない、あるいは純粋な線
形（スパイラル螺旋による）であるが、湾曲しねじれている経路にそっているア
クチュエータの終了運動（つまり、空間内の定義された経路にそって）を持つデ
バイスが得られる。

【００９６】デバイスが連続電気活性部材から形成されている場合、この部材は曲線を形成
し、たとえば、上述のように小曲線はさらに巻きが解かれ大曲線に移る。実際に
、最初に平たい柔軟性のある／熱可塑性の変形可能なテープを巻いて必要な曲線
形状−長いスパイラル体−にして行うが、テープ材料はそのまま柔軟性があり、
さらにスパイラルが適当な曲線をなす形状つまり他のスパイラルにするのが最も
都合がよい。テープの寸法および正確な形態、小曲線、および大曲線は、このデ
バイスの目的に最もよく適しているものとすることができる。

【００９７】たとえば、低周波（＜１ｋＨｚ）オーディオ・ドライバの構成で使用するには
、全厚さ１ｍｍ、幅８ｍｍの規則正しい一定の矩形断面のテープは、適切な電極
を備える２つまたはそれ以上の圧電層があり、これを採用すると都合がよいが、
このテープは直径６ｍｍの小螺旋に巻き付け、さらに直径３０ｍｍの大螺旋に巻
き付け、大螺旋を３回転する。

【００９８】繰り返すために、いくつかの特定の構造および大曲線について説明したが、本
発明のデバイスは任意の形態でよく、たとえば、規則正しいまたは不規則な２次
元または３次元の円または非円の曲線、また定曲率または可変曲率（反対の曲率
を含む）の形態でもよい。デバイスの特性は、テープが作られている層の成分、
層、テープ、および小曲線の数、層、電極、テープ、小曲線、および大曲線の物
理的パラメータの選択で手直しすることができる。さらに、これらのパラメータ
のうちどれかをデバイスの長さにそって変化させることができ、また任意の特定
のデバイスにこれらのパラメータの一部または全部のその長さにそったバリエー
ションを含むか、またはいずれも含まないことができる。

【００９９】複数の電極連続電気活性部材として形成されている実施形態の場合、各電極はテープの一
端から他端に連続するものとみなされる。通常、電極は、導電性であり、同じ電
圧が構造の長さ全体にわたって現れるが、電極は別に抵抗であってもよく、可変
電圧がその長さにそって生じる。ただし、電極は、その代わりに、テープにそう
さまざまな点で分割し、多電極デバイスを生成できる。単純な場合には、各圧電
層の平坦面は電極で覆われる。その代わりに、電極が非連続である、つまり電極
層に破れがある場合、テープ長にそう間隔でテープの幅にわたって実行し、対応
する破れは他の電極でも与えられ、テープは、電気的に互いに絶縁され、別々に
活性化できる長さにそう２つまたはそれ以上の領域からなる。デバイスに１回巻
きつけると、多重電極形態により、デバイスの別々の電極セクションを区別して
移動することができる。たとえば、スパイラル螺旋の交互セクションは、「オン
」、「オフ」にすることもでき、スパイラル螺旋・デバイスは表示されていない
セクションによって区別された一部セクションでの軸方向の変位を表示できる。
その後セクションの活性化が反転すると（「オフ」から「オン」にしたまたはそ
の逆のセクション）、変位の波がデバイスにそって移動し、適当な基板がある場
合は、毛虫のように移動する。

【０１００】多重電極デバイスの形成について、図４５〜５０に従って説明する。

【０１０１】図４５は、電気活性層４５０および非活性層４５６を備え、電極４５１が通常
の方法で圧電層４５０の２面に適用される、ユニモルフ構成の部材を示している
。これと対照的に、図４６は、同じユニモルフ構成の部材を示しているが、各電
極４５５は別々に活性化できる２つのセクション４５２に分割される。それぞれ
の場合に、分割４５３はテープの幅方向で、おおよそ半分のところで行われる。
図４７は、短軸４５７を中心に小螺旋４５４内で延びるこのような分割電極部材
の長い長さを線図で示しており、分割４５３の位置は螺旋にそって電極の中ほど
にある。図４８は、長軸４５９を中心に２回転４５８の螺旋の大曲線内で延びて
いる図４７の構造の側面図であり、分割４５３は２回転４５８の間にあり、それ
ぞれの回転４５８には別々の電極が設定されている。

【０１０２】図４９および５０は、構造４９１、たとえば小螺旋内で湾曲している連続部材
を示しており、これは、長軸４９４を中心に螺旋内で延びており、大螺旋が８回
転し、２つのセクション４９２、４９３にはそれぞれ４回転の別々の電極が付い
ている（わかりやすくするため異なる斜線の付け方になっている）。図４９は、
両方のセクション４９２、４９３が不活性化されている構造を示している。図５
０は、一方のセクション４９２が不活性状態にあり、他方のセクション４９３が
活性化された状態にある構造を示している。

【０１０３】図５１Ａ〜５１Ｄは、大曲線が軸５１３を中心とする螺旋であるが、螺旋の個
々の回転は示されておらず、その結果の大螺旋の長さのみが示されている、多電
極デバイス５１０を示している。デバイス５１０の連続するセクション５１１、
５１２には、別々の電極がある。交互セクション５１１の第１のセットには、残
りの交互セクション５１２の第２のセットの場合と同様に共通接続されている電
極が備えられている。図５１Ａ〜５１Ｄは、毛虫のような動きを実現するために
使用できる電極活性化のシーケンスを示している。図５１Ａでは、セクション５
１１も５１２も活性化されていない。図５１Ｂでは、第１のセットのセクション
５１１が活性化され、図５１Ｃでは、第２のセットのセクション５１２が活性化
され、図５２Ｄでは、第１のセットのセクション５１１が再び活性化されている
。最終的な結果として、デバイス５１０は矢印の方向にじりじりと進む。

【０１０４】毛虫のようなおもちゃやノベルティでの応用とは別に、このような多電極デバ
イスには、２つまたはそれ以上の品目を別々に移動する必要があるが、互いに、
たとえば、干渉計として制御された関係にある必要がある機構において応用があ
る。他の応用としては、アコースティック・トランスデューサ（スピーカ）ドラ
イバがあり、この場合、多電極デバイスの個々のセクションを別々にオンにする
ことができ、最終的な動きの振幅は個々のセクションの動きの総和となる。たと
えば、それぞれの２回転の８つの別々の電極を備えるセクションを持つ１６回転
の大螺旋を活性化し、１つのセクションだけ、または最大全部で８つまでの複数
のセクションが動作するようにでき、８つの離散レベルの振幅を与えることがで
きる。これは、特に、ＷＯ−Ａ−９６／３１，０８６で開示されているような、
単一タイプのデジタル・スピーカで有用である。同様に、バイナリ・タイプのデ
ジタル・スピーカは、１：２：４：８などの比の長さで互いに関係している別々
に電極があるセクションを備える。

【０１０５】図５２および５３は、デジタル・アクチュエータとして使用する、たとえば、
デジタル・スピーカ内で使用するのに適した別々の電極を備えるセクションを持
つデバイスを示している。

【０１０６】図５２では、大螺旋がそれぞれ８回転、４回転、２回転、および１回転の４つ
の別々に電極のあるセクション５２２、５２３、５２４、５２５を備える長軸５
２８を中心としてヘリカルの大曲線内で延びている構造５２１が示されている。
それぞれのセクション５２２〜５２５は、別々に活性化でき、全変位はバイナリ
・デジタル活性化信号として直接変化する。図５３は、単一デジタル信号ととも
に使用するのに適している８つの別々の電極を持つセクション５２７を備える１
６回転大螺旋５２６を示している。

【０１０７】圧電デバイスに対する上述の活性化（およびセンサ）電極の配置は、適切な変
更とともに、活性層が電歪材料でできている電歪デバイスに等しく適用される。

【０１０８】内蔵センサを備えるデバイス電気活性構造は、センサ電極を備えることができ、その目的は間にあるセンサ
層によって発生する信号を出力することであり、信号がデバイスの動作に関する
情報を供給する。センサ層およびセンサ電極のこのような使用は、引用により取
り込まれている「Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｒｉｖｅｒｄｅｖｉｃｅｓ
ｗｉｔｈｉｎｔｅｇｒａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒ
ｏｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ」という見出しのセクションのＧＢ−Ａ−２，３２
９，５１４で詳しく説明されている。しかし簡単にいうと、このようなセンサ層
は単一でも複数でもよく、また圧電材料でもピエゾ抵抗材料でもよい。それぞれ
、内側の層または表面層として電気活性構造に組み込まれており、他の圧電層ま
たはユニモルフ、バイモルフ、またはマルチモルフを備える層に平行で、電気的
に絶縁されているのが好ましい。センサ層は、ピエゾ抵抗の場合、センサ端子が
構造の端で層の末端に接続され、圧電の場合、センサ端子は層の（放射状）内面
および外面を覆う電極に接続される。ピエゾ抵抗センサ層の場合、センサ層はむ
しろ従来の歪みゲージのように動作する。層を流れる電流および、その電流とセ
ンサ端子で測定した層間の電圧の同時測定は、デバイスに生じた歪みを直接示し
、また延びたり、縮んだりするのを示し、その情報をフィードバック制御ループ
で使用し、たとえばデバイスの一定の力、一定の速度、一定の加速度、または一
定の位置動作を高精度機構制御を目的とするリニア・アクチュエータとして実現
することができる。このようなフィードバック制御システムは負荷変動だけでな
く、圧電アクチュエータ自体の中のヒステリシスも補償できる。

【０１０９】製造方法電気活性部分は、連続部材として形成されようと個別素子として形成されよう
と、既知の手法を使用して作ることができる。押出成形やカレンダ加工、たとえ
ば、選択された可塑性材料の２（またはそれ以上の）層の同時押出成形またはこ
れらの材料の同時カレンダ加工により製造し、ユニモルフ、バイモルフ、または
マルチモルフを形成すると都合がよい。

【０１１０】多層構成には、電極パターンがすでにプリントされている薄い層の積層を使用
することができる。これらの薄い層は、セラミック・パウダー、ポリマー、およ
び溶媒混合液の高せん断混合など適当なルートを使用し、その後押出し成形とカ
レンダ加工で作ることができる。テープ鋳造またはＳｏｌｕｔｅｃｈプロセスと
呼ばれるものなど、セラミックスの分野で知られている他のルートも使用できる
。

【０１１１】上の手法で、それ自体構造に形成でき、あるいは切断して個別電気活性素子を
製造できる平坦で、まっすぐな、連続電気活性部材を生産する。

【０１１２】連続電気活性部材から形成された本発明のデバイスは、部材を実際に巻いて目
的の形にする、たとえば、最初に部材を巻いて長い螺旋またはその他の形状にし
、その後その構造を巻いて大曲線にすることにより都合よく製造できる。その場
合、部材形成材料を変形して必要な形にできるように、最初に形成された部材内
にある程度の柔軟性／可塑性が存在しなければならない。

【０１１３】適当な一製造方法は、２段階のものであり、短軸を中心とする螺旋（小螺旋）
内で延びる部材であり大曲線も螺旋であるデバイスを製造することに関して最も
よく説明される。ただし、他の小曲線および他の大曲線に等しく適用可能である
。

【０１１４】第１の段階で、小螺旋を形成するために、緑状態の電極付きの積層テープを適
当なシリンダ・フォーマに平たく巻きつけるが、それ自体は可塑的に変形できる
材料でできている。このステップにより、長いまっすぐな螺旋が製造される。第
２段階で、この螺旋はそれ自体、複合小螺旋とそのフォーマを適当な材料で製造
された第２のフォーマに巻きつけるという単純な方法でコイル状に（大曲線に）
巻いてある。これは、適切なピッチと深さのねじ山のあるねじ山付きの可塑的変
形可能バーであってよい。このステップの後、テープ材料を、冷却または組成溶
媒の蒸発によりセットし、また一度セットし、比較的物理的に安定な２つの螺旋
をそれぞれのフォーマから解放し（最初に大螺旋をそのフォーマから解放し、そ
の後、小螺旋をそのフォーマから取り出す）、その際に、単にねじを緩めるか、
またはフォーマが適当な材料でできている場合は、フォーマを溶融するか、焼く
か、溶解する。

【０１１５】コイルをフォーマから取り外した後、焼結時に１２〜２５％の直線的収縮が予
想されるような寸法のシンタリング・フォーマ上に置く。組成ポリマーを、通常
最大６００℃までで材料から焼き出し、さらに通常１０００〜１２００℃の温度
で焼結することにより材料を密にする。

【０１１６】他の製造ルートでは、電極層を含む多層テープが同時押出しにより製造される
。押出しパラメータは、出現する材料が湾曲するように、たとえば、材料がダイ
スの一方の面のほうが他の面よりも速く現れるような配列にすることで設定でき
る。これは、他の製品では知られているプロセスであり、たとえば、ヘリカル経
路に続く細い管の形の「スパイラル」パスタを製造する場合に使用される。その
後、小螺旋を押出しダイスから直接製造し、長さ分をフォーマに巻きつけ、大螺
旋を生産することができる。フォーマの取り出しと焼結を上のように実施する。

【０１１７】変形可能な部材を短軸を中心に形成することで構造を形成する代わりに、電気
活性層および電極の適切な層化構成を持つシリンダとして形成されている電気活
性部材から構造を形成できる。この後、シリンダをシリンダ周囲のヘリカル線に
そって切断し、短軸を形成するシリンダの軸を中心として螺旋内で延びる連続部
材を残すことができる。この場合、電極は、部材の長さ全体にそって延びる導電
性電極であるのが好ましい。

【０１１８】電極は、層化電気活性構造で知られている方法により形成できる。電極は、電
気活性部材の製造の一部として形成でき、たとえば押出し成形できる。この電極
は、活性化電極でも、部材内のさまざまな内部および外部の電極にアクセスでき
る端子電極でもよく、インクとして、あるいはファイアオン銀ペーストを使用し
て、または他の何らかの適切な手法を使用して適用できる。

【０１１９】別々の電気活性素子の形の電気活性構造の製造は非常に単純である。電気活性
素子自体は、上述のように知られている手法で製造できる。その後、個別電気活
性素子を単に接続してまとめ、図１４および１５に示されているように、構造を
望む形にする。

【０１２０】別々に形成された電気活性素子を使用する代わりに、個別素子を単一接続部分
を持つ単一部材として形成することができる。たとえば、このような構造は、図
２２〜２５について説明している以下の方法で製造できる。この方法では、上述
の知られている手法を使用して形成される連続電気活性部材２６１を使用する。

【０１２１】第１段階では、長い部材２６１を図２２に示されているように他面から長い部
材２６１の面に一部延びている切断部２６２で切断する。その結果、長い部材２
６１は、切断部２６２間で縦方向に形成された接続された個別電気活性素子２６
３と切断部２６２の端と長い部材２６１の面の間に形成される接続部分２６４に
形成される。切断部は長い部材２６１を切断しないので、長い部材２６１とそこ
に形成される電極は、連続または単一のままである（各素子２６３を独立にポー
リング(極付け)するのが望ましい場合、電極はその後各素子２６３の間で分割さ
れる）。

【０１２２】交互個別電気活性部材２６３を、図２２の各個別素子２６３上の正負の符号で
示されているのと反対の方向でポーリング（焼結後）する。

【０１２３】第２段階で、図２３に示されているように、長い部材２６１は長い部材２６１
にそって縦方向に延びる軸２７１を中心に湾曲している。そのため、各電気活性
素子２６３は、軸２７１を中心として円状に延び、接続部分２６４は軸２７１に
そって移動するときに軸２７１を中心に交互の方向で進む。長い部材２６１のこ
のような湾曲は、フォーマの周りで実行できる（図に示されていない）。

【０１２４】最後の焼結前加工ステップでは、部材２６１は図２５に示されているように長
軸２７２を中心に大曲線となるように湾曲する。

【０１２５】この手法では、必要に応じてテープ形成材料を湾曲した形に変形できるように
長い部材２６１内に十分な程度の柔軟性／可塑性が存在している必要がある。連
続部材から形成される構造について上述したように、このような形成の後、組成
ポリマーが焼けるまで加熱し、１０００〜１２００℃の高温で通常どおり焼結し
て密にし、最後にポーリングすることにより部材をセットできる

【０１２６】焼結とポーリングの後、活性化すると、湾曲した長い部材２６１が軸２７１を
中心に回転する。同じ電圧が各電気活性素子２６３に同じ方向で適用される。電
気活性素子２６３は交互にポーリングされるので、軸を中心に交互の方向で曲が
る。たとえば、図２４に示されている部材２６１のセクションにそって、第１の
セクション２６３Ａは外側に曲がり、したがって、第１の接続部分２６４ａは第
１の方向Ａで曲がる。第２の部分２６３ｂは内側に曲がり、第１の接続部分２６
４ａと同じ方向Ａで第２の接続部分２６４ｂを回転させる。同様に、第３の電気
活性素子２６３ｃは外側に曲がり、したがって、それと同じ方向Ａで第３の接続
部分２６４ｃを回転する。したがって、交互の方向ですべての素子を作動させる
ことにより、電気活性素子の相対的回転が同じ方向に生じるが、それは連続する
接続素子が交互の方向で短軸を中心に延びるように進むからである。この方法で
は、部材２６１の長さにそって回転が徐々に加わる。

【０１２７】すべての場合において、電気活性材料をポーリングし、適切なポーリング電圧
を電極に印加することにより適切な活性化を実行できる。

【０１２８】用途本発明の電気活性デバイスにはさまざまな用途がある。

【０１２９】一動作モードでは、電気的に活性化される。この場合、電気活性デバイスの電
極に適用される信号を長軸を中心とする相対的移動に変換するドライバとして使
用できる。たとえば、この動作モードでは、スピーカ内、データ記憶装置のディ
スクヘッド・ポジショナ機構、レンズまたはミラー位置決めデバイス、コンピュ
ータのプリンタまたはスキャナのポジショナ・コンポーネントのリニア・アクチ
ュエータとして、あるいはドア・ラッチ、リレー、およびサーボ・システムを含
む各種の応用で使用される電磁ソレノイドの代替として使用できる。モータ自動
車制御システムでの用途も、たとえば、スロットルおよびチョーク制御、場合に
っては、メイン・ミラーおよびフェンダー・ミラーを駆動することについても考
えられる。さらに、本発明のアクチュエータが軽量および低消費電力であるため
、きわめて新しい応用−現在のアクチュエータでは単に無理な応用−を生み出す
可能性がある。

【０１３０】デバイスを使用可能にするために、何らかの比較的固定された本体に取り付け
られるようにし、その一部−通常は一方または両方の端−を残しコンポーネント
が適当に活性化されたときに適宜移動するようにする手段を備えることができる
。複数の形状についてはすでに説明しており、活性化されたときの動作の仕方、
およびこれらを利用してできるジョブについてのコメントがある。

【０１３１】したがって、本発明のさらに他の態様では、本発明の電気活性デバイスを使用
して、押したり移動したりする必要のある物体に力を加えることができる。より
具体的には、このような用途では、デバイスをそこに取り付けて、活性後湾曲し
た軸の向きによって変えられる物体に関して向きを定め、デバイスが物理的に物
体に押し付けられ、その物体上のデバイスによって必要な力が加えられるように
する必要がある。

【０１３２】図５４〜５７は、本発明により３つの電気活性デバイス５４１〜５４３を使用
する位置決めデバイス５４０を示している。図５４は、位置決めデバイス５４０
の平面図であり、図５５〜５７は側面図である。この位置決めデバイスは、支持
５４４の周りに規則正しく配列された３つの同一の電気活性デバイス５４１、５
４２、５４３を採用しており、それぞれ、スパイラルの１／２回転の形の大曲線
を持つ。電気活性デバイス５４１〜５４３は、支持５４４の外側（下側）端５４
５に固定されている。内側（上側）の端はディスク５４６の下側に固定されるが
、これはミラーなどの配置する物体である。

【０１３３】図５６に示されているように、デバイス５４１〜５４３が共通電気信号により
活性化されると、すべて同じ量だけ縦上方向に延びて、ディスク５４６を持ち上
げ、水平に保つ。それとは別に、差動信号により電気活性デバイスを活性化する
ことにより、デバイス５４１〜５４３は異なる量だけ延び、したがってディスク
５４６を傾ける。たとえば、図５７は、第１のデバイス５４１が第２のデバイス
５４２よりも縦方向に延び、さらに第３のデバイス５４３よりも延びたときの位
置決めデバイス５４０を示している。この位置決めデバイス５４０は、ディスク
５４６を縦に持ち上げて、ディスク５４６を２本の直交する水平軸を中心に傾斜
することができる。

【０１３４】図５８および５９は、本発明の電気活性デバイスの用途を示しており、大曲線
は螺旋で、特に図５８のスピーカ・コーン・ドライバおよび図５９のＣＤ読み取
りレーザー焦点レンズとして使用できる。

【０１３５】本発明による電気活性デバイスは、スピーカ・モータとして使用できる。最も
ふつうのスピーカでは、電磁可動コイル・モータを使用し、堅いコーンを前後に
駆動し、電気的波形を音声波形として再生する。これらには、直線性と効率の問
題がある。本発明のデバイスは、優れた代替を備える。

【０１３６】たとえば、図５８では、大曲線が螺旋である電気活性デバイス５８１を従来の
スピーカ・コーン５８３の背後の一端（軸方向）５８２に取り付け、他端（軸方
向）５８４はスピーカ・フレーム５８５に固定する。したがって、電気活性デバ
イス５８０は、通常の磁石およびボイス・コイル・アッセンブリの代わりになる
。音響周波数範囲内のＡＣ波形によるデバイス５８１の活性化により、軸方向の
長さが変化する波形と同期して増減し、それにより、スピーカ・コーン５８３は
前後に発振し、隣接する空気を圧縮、膨張し、音波をスピーカから放射する。

【０１３７】このような応用では、コイル状の−コイル・デバイス／スピーカ−コーンおよ
びサスペンション・アッセンブリの基本（軸方向モード）共振周波数が再生する
注目する最低周波数からそれ以下となるようにすることが適切である。

【０１３８】この配置が従来の可動コイル・デバイスに勝る利点として、直線性（特に上述
のようにフィードバック感知層と組み合わせたとき）、モータ・アッセンブリの
所定のサイズおよび／または重量から考えられるかなり大きな偏移、かなりの軽
量（磁石とヨーク・アッセンブリなし）、かなり高い効率（損失の多いボイス・
コイルなし）、およびコンパクトなアッセンブリなどが挙げられる。

【０１３９】最後に、説明した両方の場合において、コイル状コイル・デバイスは動作のた
めの追加軸位置決めを必要としないため（可動コイル・モータのコイルの場合と
同様）、完全にコーンのリア・サスペンションなしで済ますことが可能である。

【０１４０】図５９は、本発明のコイル状コイル・デバイスの他の応用を示しており、この
ときは、たとえばＣＤやＤＶＤプレーヤーおよびハードディスク（Ｗｉｎｃｈｅ
ｓｔｅｒ）記憶装置内の磁気ディスク読み書きヘッドの位置決めのレーザー光線
の焦点および位置を決める。ここでデバイスの具体的な利点として、長い行程で
高速作動、優れた直線性（特にここで説明したようにフィードバック感知層と組
み合わせた場合）、低電力動作、およびほとんど０の消費電力で固定位置を保持
する能力、さらに軽量、コンパクト形状などが挙げられる。

【０１４１】図５９は、レンズ５９１を電気活性デバイス５９２の一端（自由、軸方向）に
、デバイス５９２と同軸に取り付けられたレンズ位置決めデバイス５９０の実施
例を示している。デバイス５９２の他端（軸方向）はＣＤやＤＶＤなどのディス
ク５９４の半径方向に移動可能なフレーム５９３に固定されている。静的または
動的な電圧によりデバイス５９２が活性化されると、レンズ５９１を備えるデバ
イス５９２の自由端がフレーム５９３上のデバイス５９２の固定端に関して軸方
向移動し、レンズを伴い、したがってディスク５９４に関してレンズ位置を簡単
に制御できる。レーザー発生源５９５によってビーム５９６がデバイス５９２の
開いている中心に通され、レンズ５９１によりディスク５９４上に焦点が定めら
れる。したがって、デバイス５９２の活性化により、ビーム５９６の焦点設定が
調整される。

【０１４２】この焦点設定デバイス５９０が軽量であるため、レーザー光線５９６により読
み書きされるディスク５９４に関してアッセンブリ全体を移動できるように配置
された第２のいくぶん大きなコイル状コイル・デバイス（図示せず）によりアッ
センブリ自体をまるごと移動できる。

【０１４３】会話動作モードでは、電気活性デバイスは機械的に活性化される。この場合、
長軸にそった相対的移動を電気活性デバイスの電極上の信号に変換するセンサと
して、あるいは同様に、相対的移動たとえば長軸にそった振動移動を電気活性デ
バイス上の電極の交流電圧に変換するジェネレータとして使用できる。これは、
たとえば、電池の充電に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単純な知られているバー状圧電ベンダ構造の片側からの斜視図である。

【図２】単純な知られているバー状圧電ベンダ構造の片側からの斜視図である。

【図３】バイモルフ構成を有する電気活性部分の斜視図である。

【図４】螺旋の形で延在する連続電気活性部材の側面図である。

【図５】長さに沿って捩じられた連続電気活性部材の側面図である。

【図６】長さに沿って捩じられた連続電気活性部材の側面図である。

【図７】長さに沿って変化する幅を有する連続電気活性部材を示す図である。

【図８】長さに沿って変化する幅を有する連続電気活性部材を示す図である。

【図９】長さに沿って変化する厚さを有する連続電気活性部材を示す図である。

【図１０】長さに沿って変化する厚さを有する連続電気活性部材を示す図である。

【図１１】長さに沿って変化する厚さを有する連続電気活性部材を示す図である。

【図１２】長さに沿って変化する厚さを有する連続電気活性部材を示す図である。

【図１３】長さに沿って変化する厚さを有する連続電気活性部材を示す図である。

【図１４】個別要素構造の一部の斜視図である。

【図１５】個別要素構造の一部の側面図である。

【図１６】代替接続構成を有する個別要素構造の一部の斜視図である。

【図１７】異なる断面を有する個別要素構造の斜視図である。

【図１８】接続要素の異なる形態を示す図である。

【図１９】接続要素の異なる形態を示す図である。

【図２０】接続要素の異なる形態を示す図である。

【図２１】湾曲電気活性部分と代替接続位置とを有する第４の個別要素構造の一部を示す
図である。

【図２２】一体型部材として個別要素構造を製造する方法を示す図である。

【図２３】一体型部材として個別要素構造を製造する方法を示す図である。

【図２４】一体型部材として個別要素構造を製造する方法を示す図である。

【図２５】一体型部材として個別要素構造を製造する方法を示す図である。

【図２６】主湾曲が１ターンの螺旋である連続部材から形成される構造の端面図である。

【図２７】主湾曲が１ターンの螺旋である連続部材から形成される構造の側面図である。

【図２８】主湾曲が数ターンの螺旋である連続部材から形成される構造の側面図である。

【図２９】ＡおよびＢは、主湾曲が円形螺旋である電気活性構造を示す図である。

【図３０】Ａ〜Ｃは、主湾曲が渦巻である電気活性構造を示す図である。

【図３１】伸張状態での図３０の構造を示す図である。

【図３２】ＡおよびＢは、主湾曲が円錐螺旋である電気活性構造を示す図である。

【図３３】ＡおよびＢは、主湾曲が二重渦巻である電気活性構造を示す図である。

【図３４】伸張状態での図３３の構造を示す図である。

【図３５】Ａ〜Ｃは、主湾曲が円弧である電気活性構造を示す図である。

【図３６】主湾曲が正弦曲線である電気活性構造を示す図である。

【図３７】主湾曲が正弦曲線である電気活性構造を示す図である。

【図３８】主湾曲が正弦曲線である電気活性構造を示す図である。

【図３９】主湾曲が、間に鋭角を有する２つの直線アームである電気活性構造を示す図で
ある。

【図４０】主湾曲が、間に鋭角を有する２つの直線アームである電気活性構造を示す図で
ある。

【図４１】主湾曲が、ピッチが変化する螺旋である電気活性構造を示す図である。

【図４２】２つの電気活性部材から形成される構造を示す図である。

【図４３】２つの電気活性部材から形成される構造を示す図である。

【図４４】２つの電気活性部材から形成される構造を示す図である。

【図４５】スプリット電極を用いない電気活性部材の斜視図である。

【図４６】スプリット電極を用いた電気活性部材の斜視図である。

【図４７】個別電極を備えるセクションを有する異なる電気活性構造を示す図である。

【図４８】個別電極を備えるセクションを有する異なる電気活性構造を示す図である。

【図４９】個別電極を備えるセクションを有する異なる電気活性構造を示す図である。

【図５０】個別電極を備えるセクションを有する異なる電気活性構造を示す図である。

【図５１】Ａ〜Ｄは、個別電極を備えるセクションを有し、交互のセクションが一般に接
続されている電気活性構造を示す図である。

【図５２】デジタル・アクチュエータとして使用するのに適した個別電極を備えるセクシ
ョンを有する様々な電気活性構造を示す図である。

【図５３】デジタル・アクチュエータとして使用するのに適した個別電極を備えるセクシ
ョンを有する様々な電気活性構造を示す図である。

【図５４】支持部を移動させるためのデバイスを示す図である。

【図５５】支持部を移動させるためのデバイスを示す図である。

【図５６】支持部を移動させるためのデバイスを示す図である。

【図５７】支持部を移動させるためのデバイスを示す図である。

【図５８】電気活性デバイスを採用する拡声器の断面図である。

【図５９】電気活性デバイスを採用するレーザ焦点レンズ位置決めデバイスの断面図であ
る。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年７月３日（２００２．７．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項２９】連続電気活性部材が、短軸の周りで少なくとも２ターンを
有する湾曲の形で短軸に沿って延在する請求項２、または請求項２に従属するい
ずれかの請求項に記載の電気活性デバイス。

【請求項３０】連続電気活性部材が、短軸の周りに巻くことによって形成
されている請求項２、または請求項２に従属するいずれかの請求項に記載の電気
活性デバイス。

【請求項３１】連続電気活性部材が、短軸に沿って可動な並進器上で作動
しない請求項２、または請求項２に従属するいずれかの請求項に記載の電気活性
デバイス。

【請求項３２】連続電気活性部材が、電気活性部材に沿って連続的に延在
する導電電極を設けられている請求項２、または請求項２に従属するいずれかの
請求項に記載の電気活性デバイス。

【請求項３３】少なくとも３０°の全曲率で湾曲した短軸に沿って延在す
る連続電気活性部材を有する電気活性デバイスであって、前記連続電気活性部材
が、短軸の周りで湾曲し、電極を有して構成されて、活性化したときに短軸の周
りで曲がり、それにより連続電気活性部材の連続有限部分の曲げが、短軸に沿っ
て増分的に加わる短軸の周りでの電気活性部材の回転を伴う電気活性デバイス。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１１】本発明によれば、少なくとも３０°の全曲率で湾曲した短軸に沿って延在する
電気活性構造を有する電気活性デバイスであって、電気活性構造が、前記短軸の
周りに延在し、電極を有して構成されて、活性化したときに短軸の周りで曲がる
連続電気活性部分を備え、それにより連続部分の曲げが、短軸に沿って増分的に
加わる短軸の周りでの電気活性構造の回転を伴う電気活性デバイスが提供される
。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１７】幾何的主軸の周りでの規則的湾曲として短軸が湾曲する変位が最も簡単に視覚
化される。そのような主湾曲は螺旋、渦巻、または円弧であってよい。各セクシ
ョンの回転が、主軸に沿ったセクション端部の相対変位をもたらす。したがって
、全変位は、主軸に平行な構造の伸張または収縮となる。しかし、変位は任意の
湾曲によって達成され、したがって活性化に対する著しい影響を達成するには主
湾曲は任意の形状であってよく、大曲線の全曲率が少なくとも３０°、最も好ましくは少なくとも９０°である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００８９】大曲線は、数回転である必要も、また完全に１回転すら必要なく、その代わり
に、単一の全回転（つまり螺旋または円の）未満であるが、活性化に対する著し
い影響については、全曲率が少なくとも３０°であり、また少なくとも９０°で
あるのが最も好ましい。実際には本発明のデバイスのサイズには上限も下限もな
いが、たとえそうでも、何らかの指示を与えることはできる。したがって、連続
する電気活性部材から形成された代表的デバイスでは、厚さ約０．１〜２ｍｍ、
幅約１〜１０ｍｍのテープを使用して、直径約１〜１０ｍｍの小螺旋の形にし、
これ自体を巻いて直径約２〜５０ｍｍの大曲線にする。直径３０ｍｍの曲線に巻
きつけられている直径４ｍｍのコイル状の０．６ｍｍ×５ｍｍのテープから作っ
たこのような代表的テープについては、小曲線の曲率はテープ１ｍｍ当たり約３
０°であり、大曲線の曲率はコイル１ｍｍ当たり約４°である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号００２０９４１．１ (32)優先日平成12年８月24日(2000．8．24) (33)優先権主張国イギリス（ＧＢ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者レネル、アーシュラ、ルースイギリス国ハートフォードシャー、ボルドック、アシュウェル、ハイストリート 90、ディキシーズコテージ (72)発明者マケヴィット、ガレスイギリス国ケンブリッジ、チェスタートン、フェンロード 12 (72)発明者シェパード、マーク、リチャードイギリス国ハーツ、ロイストン、メルドレス、ハイストリート 124、クレアハウス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湾曲した短軸に沿って延在する電気活性構造を有する電気活
性デバイスであって、前記電気活性構造が、前記短軸の周りに延在し、電極を有して構成されて、活
性化したときに短軸の周りで曲がる連続電気活性部分を備え、それにより連続部
分の曲げが、短軸に沿って増分的に加わる短軸の周りでの電気活性構造の回転を
伴う電気活性デバイス。
【請求項２】電気活性構造が、短軸に沿って延在し、短軸の周りで湾曲し
ている連続電気活性部材を備え、前記連続電気活性部分が、連続部材の隣接有限
部分である請求項１に記載の電気活性デバイス。
【請求項３】連続電気活性部材がテープである請求項２に記載の電気活性
デバイス。
【請求項４】連続電気活性部材が、短軸の周りで螺旋状に短軸に沿って延
在する請求項２または請求項３に記載の電気活性デバイス。
【請求項５】連続電気活性部材が、短軸に平行に延在する部材の幅を横切
るように方向付けられた層を有する請求項４に記載の電気活性デバイス。
【請求項６】連続電気活性部材が、短軸に沿って撚られた形状を有する請
求項２または請求項３に記載の電気活性デバイス。
【請求項７】連続電気活性部材が、短軸の長さに沿って別個のセクション
内に電極を有する請求項２から請求項６までのいずれか一項に記載の電気活性デ
バイス。
【請求項８】電気活性構造が、それぞれ短軸に沿って延在し、短軸の周り
で湾曲している複数の絡み合った連続電気活性部材を備える請求項２から請求項
７までのいずれか一項に記載の電気活性デバイス。
【請求項９】電気活性構造が、前記連続電気活性部分を構成するために一
体に接続された複数の個別電気活性要素を備える請求項１に記載の電気活性デバ
イス。
【請求項１０】短軸に沿った連続電気活性要素が、短軸の周りで同じ向き
に延在し、それにより短軸の周りでの同じ向きでの電気活性材料の連続要素の曲
げが前記回転を伴う請求項９に記載の電気活性デバイス。
【請求項１１】短軸に沿った連続個別電気活性要素が、短軸の周りで交互
の向きに延在し、それにより短軸の周りでの交互の向きでの電気活性材料の連続
要素の曲げが前記回転を伴う請求項９に記載の電気活性デバイス。
【請求項１２】複数の個別電気活性要素が、別個に形成され、別個の接続
要素によって接続される請求項９から請求項１１までのいずれか一項に記載の電
気活性デバイス。
【請求項１３】複数の個別電気活性要素が、複数の個別電気活性要素と共
に一体型部材として形成される接続部分によって接続される請求項９から請求項
１１までのいずれか一項に記載の電気活性デバイス。
【請求項１４】短軸が、螺旋、渦巻、一連の少なくとも２つの同軸渦巻、
一連の少なくとも２つの同軸螺旋、円、または円弧の１つである湾曲の形で延在
する前記請求項のいずれか一項に記載の電気活性デバイス。
【請求項１５】短軸が、少なくとも１つのベンド間にある直線部分からな
る湾曲の形で湾曲している請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の
電気活性デバイス。
【請求項１６】短軸が不規則湾曲の形で湾曲している前記請求項のいずれ
か一項に記載の電気活性デバイス。
【請求項１７】短軸が、ただ１つの主軸の周りで湾曲し、主軸で３６０°
未満の角度をなす湾曲の形で湾曲している前記請求項のいずれか一項に記載の電
気活性デバイス。
【請求項１８】電気活性部分が圧電材料を含む前記請求項のいずれか一項
に記載の電気活性デバイス。
【請求項１９】圧電材料が圧電セラミックまたは圧電ポリマーである請求
項１８に記載の電気活性デバイス。
【請求項２０】圧電材料が、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）またはポリ
ビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）である請求項１９に記載の電気活性デバイ
ス。
【請求項２１】連続電気活性部分が、少なくとも１層の電気活性材料層を
含む複数層を有する前記請求項のいずれか一項に記載の電気活性デバイス。
【請求項２２】電気活性部分が、バイモルフまたはマルチモルフとして働
くように、少なくとも２層の電気活性材料層を有する請求項２１に記載の電気活
性デバイス。
【請求項２３】電気活性部分が、センサ層と、それに関連する電極とを有
する請求項２１または請求項２２に記載の電気活性デバイス。
【請求項２４】短軸の長さに沿って、電気活性構造が、曲げの度合または
剛性を変えるようにばらつきを有する前記請求項のいずれか一項に記載の電気活
性デバイス。
【請求項２５】前記ばらつきが、電気活性部分の幅、電気活性部分の断面
、電気活性部分の１層または複数層の断面、層の数、または少なくとも１つの層
の組成の少なくとも１つにおけるものである請求項２４に記載の電気活性デバイ
ス。
【請求項２６】前記ばらつきが、構造の幾何形状におけるものである請求
項２５に記載の電気活性デバイス。
【請求項２７】電気活性構造が外部ポリマーまたはエラストマー材料を備
える前記請求項のいずれか一項に記載の電気活性デバイス。
【請求項２８】連続電気活性部材が、短軸の周りで少なくとも２ターンを
有する湾曲の形で短軸に沿って延在する請求項２、または請求項２に従属するい
ずれかの請求項に記載の電気活性デバイス。
【請求項２９】連続電気活性部材が、短軸の周りに巻くことによって形成
されている請求項２、または請求項２に従属するいずれかの請求項に記載の電気
活性デバイス。
【請求項３０】連続電気活性部材が、短軸に沿って可動な並進器上で作動
しない請求項２、または請求項２に従属するいずれかの請求項に記載の電気活性
デバイス。
【請求項３１】連続電気活性部材が、電気活性部材に沿って連続的に延在
する導電電極を設けられている請求項２、または請求項２に従属するいずれかの
請求項に記載の電気活性デバイス。
【請求項３２】湾曲した短軸に沿って延在する連続電気活性部材を有する
電気活性デバイスであって、前記連続電気活性部材が、短軸の周りで湾曲し、電
極を有して構成されて、活性化したときに短軸の周りで曲がり、それにより連続
電気活性部材の連続有限部分の曲げが、短軸に沿って増分的に加わる短軸の周り
での電気活性部材の回転を伴う電気活性デバイス。
【請求項３３】少なくとも１層の圧電または他の電気活性材料層を含み、
それ自体湾曲した短軸の周りで短軸に沿って湾曲した形状を有する多層テープの
形での圧電または他の電気活性デバイス。
【請求項３４】湾曲した短軸に沿って延在する電気活性構造を有する電気
活性デバイスであって、電気活性構造が、前記短軸の周りに延在し、電極を有して構成されて、活性化
したときに短軸の周りで曲がるように一体に結合された複数の個別電気活性要素
を備え、それにより連続電気活性要素の曲げが、短軸に沿って増分的に加わる短
軸の周りでの電気活性構造の回転を伴う電気活性デバイス。
【請求項３５】湾曲の形で延在する短軸に沿って延在する電気活性構造を
有する電気活性デバイスであって、電気活性構造が、前記短軸の周りで延在し、電極を有して構成されて、活性化
したときに短軸の周りで曲がる連続電気活性部分を備え、前記連続電気活性部分
が一体に結合され、それにより連続部分の曲げが、短軸に沿って増分的に加わる
短軸の周りでの電気活性構造の回転に伴い、前記回転が、短軸の湾曲の局所平面
外への構造の移動を伴う電気活性デバイス。
【請求項３６】電気活性構造が、短軸に沿って延在し、短軸の周りで湾曲
している連続電気活性部材を備え、前記連続電気活性部分が、連続部材の隣接有
限部分である請求項３５に記載の電気活性デバイス。
【請求項３７】請求項２、または請求項２に従属するいずれかの請求項に
記載の構造に変形可能連続電気活性部材を巻くことを含む電気活性デバイスを作
成する方法。
【請求項３８】さらに、押出し、共押出し、またはカレンダー加工によっ
て連続電気活性部材をはじめに作成することを含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】連続電気活性部材を巻く前記ステップが、短軸の周りでの湾曲の形に連続電気活性部材を巻くこと、および巻かれた連続電気活性部材を湾曲させることを含む請求項３７または３８に記載の方法。
【請求項４０】連続電気活性部材を巻く前記ステップが、小巻型の周りで
連続電気活性部材をフラットに巻くことを含む請求項３７から請求項３９までの
いずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】前記小巻型が直線状であり、かつ変形可能であり、連続電気活性部材の副湾曲を湾曲させる前記ステップが、小巻型および連続電
気活性部材を湾曲させることを含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】さらに、電気活性部材を凝結させることを含む請求項３７
から請求項４１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】変形可能連続電気活性部材が、焼結可能塑性セラミック混
合物であり、電気活性部材を凝結させる前記ステップが、塑性材料を焼き上げ、結果として
得られる材料を焼結を通じて高密度化することを含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】請求項１２に記載の構造を形成するために要素を接続する
ことによって複数の別個の電気活性要素を一体に接続することを含む電気活性デ
バイスを作成する方法。
【請求項４５】細長い電気活性部材を切断して、細長い部材に沿って長手
方向に位置決めされ、接続部分によって接続される個別電気活性要素を形成する
こと、細長い部材に沿って長手方向に延在する細長い電気活性部材を湾曲させること
、および請求項１３に記載の構造を形成するために主軸の周りで、湾曲した細長い電気
活性部材を湾曲させることを含む電気活性デバイスを作成する方法。
【請求項４６】電気活性デバイスの電極に印加された信号を相対移動に変
換するための駆動機構としての、請求項１から請求項３６までのいずれか一項に
記載の電気活性デバイスの使用。
【請求項４７】相対移動を、電気活性デバイスの電極に対する信号に変換
するためのセンサとしての、請求項１から請求項３６までのいずれか一項に記載
の電気活性デバイスの使用。
【請求項４８】相対移動を、電気活性デバイスの電極に対する電圧に変換
するための発電器としての、請求項１から請求項３６までのいずれか一項に記載
の電気活性デバイスの使用。
【請求項４９】電気活性デバイスの活性化によってレンズを運動させるよ
うにレンズを取り付ける請求項１から請求項３６までのいずれか一項に記載の電
気活性デバイスを備えるレンズ位置決めデバイス。
【請求項５０】支持部と、位置決めすべき物体と、それぞれ請求項１から請求項３６までのいずれか一項に記載の、支持部、およ
び位置決めすべき物体に接続される複数の電気活性デバイスとを備える位置決めデバイス。