JP2021044889A - 表面形状可変シート、及び表面形状可変装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート表面の変形パターンを複数の中から切り換えることができる技術を提供する。【解決手段】表面形状可変シートは、誘電性を有する弾性素材により構成されたシート本体と、前記シート本体の一面側に設けられた一面側電極と、前記一面の裏面である他面側に設けられ、前記一面側電極との間で電圧が印加される他面側電極と、を備え、前記一面側電極は、前記シート本体を介して前記他面側電極の一部に対向する第１電極と、前記シート本体を介して前記他面側電極の別の一部に対向するとともに前記一面側において前記第１電極に対して電気的に独立した第２電極と、を備える。【選択図】 図４

Description

本発明は、表面形状可変シート、及び表面形状可変装置に関する。

下記特許文献１には、ポリマからなるシートの表面形状を変化させるデバイスが開示されている。このデバイスは、誘電性を有するポリマからなるシートと、シートの両面に設けられシートを介して互いに対向する一対の電極とを有し、一対の電極間に電圧を印加することで、一対の電極間にクーロン力を生じさせて一対の電極間の間隔を変化させ、シートを変形させることで、シートの表面形状を変化させる。

特表２００７−５３４２８３号公報

特許文献１に記載のデバイスでは、一対の電極に電圧を印加するか否かによってシートの表面形状を変形させた状態、又は変形させていない状態のいずれかに切り換えるように構成されている。つまり、シートの表面形状を変形させたときの変形パターンを別の変形パターンに切り換えることはできない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、シート表面の変形パターンを複数の中から切り換えることができる技術を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための本発明である表面形状可変シートは、誘電性を有する弾性素材により構成されたシート本体と、前記シート本体の一面側に設けられた一面側電極と、前記一面の裏面である他面側に設けられ、前記一面側電極との間で電圧が印加される他面側電極と、を備え、前記一面側電極は、前記シート本体を介して前記他面側電極の一部に対向する第１電極と、前記シート本体を介して前記他面側電極の別の一部に対向するとともに前記一面側において前記第１電極に対して電気的に独立した第２電極と、を備える。

上記構成の表面形状可変シートによれば、一面側電極が、互いに電気的に独立した第１電極と、第２電極とを備えているので、一面側電極として、第１電極及び第２電極のうちのいずれか又は両方を選択的に用いることができる。これにより、他面側電極と第１電極とが対向する部分でシート表面に変形を生じさせる場合、他面側電極と第２電極とが対向する部分でシートの表面に変形を生じさせる場合、両方の部分でシート表面に変形を生じさせる場合のいずれかに切り換えることができ、シート表面を変形させたときの変形パターンを複数の中から切り換えることができる。

（２）また、上記表面形状可変シートにおいて、前記第１電極は、第１線状パターンを含み、前記第２電極は、前記第１線状パターンと同じ線方向に沿って延び前記第１線状パターンと並ぶ第２線状パターンを含み、前記他面側電極は、前記第１線状パターンに対向する１又は複数の第１対向部と、前記第２線状パターンに対向する１又は複数の第２対向部と、を有する、他面側線状パターンを含むことが好ましい。
この場合、シート表面における第１対向部及び第２対向部に対応する部分において変形を生じさせることができる。

（３）また、上記表面形状可変シートにおいて、前記１又は複数の第１対向部、及び、前記１又は複数の第２対向部における、長さ、及び線幅のうちの少なくとも１つが互いに異なることが好ましい。
この場合、両対向部に対応する部分に生じる変形の形状を異ならせることができる。これにより、シート表面の表面粗さ等の表面特性を複数の変形パターンそれぞれで異ならせることができ、シート表面の表面特性を切り替えることができる。

（４）上記表面形状可変シートにおいて、前記複数の第１対向部の前記線方向に沿う配置間隔、及び前記複数の第２対向部の前記線方向に沿う配置間隔が互いに異なっていてもよい。
この場合、両対向部に対応する部分に生じる変形の配置を異ならせることができる。

（５）また、上記表面形状可変シートにおいて、前記１の第１対向部、及び前記１の第２対向部は、それぞれ第１線部と、一端が前記第１線部の一端に接続され前記第１線部の線方向に交差する方向に延びる第２線部と、を含み、前記第１線部と前記第２線部とが成す角度を二等分する二等分線上において、前記両線部の他端から前記一端へ向く方向が、前記１の第１対向部と、前記１の第２対向部との間で異なることが好ましい。
この場合、複数の第１対向部に対応する部分に現れる変形形状の方向性と、複数の第２対向部に対応する部分に現れる変形形状の方向性とを互いに異ならせることができ、シート表面の変形パターンの方向性を切り換えることができる。

（６）上記表面形状可変シートにおいて、前記１の第１対向部、及び前記１の第２対向部は線状であるとともに互いに離れて配置され、前記１の第１対向部、及び前記１の第２対向部それぞれの線方向に沿う延長線が互いに交差するように設けられていてもよい。
この場合においても、シート表面の変形パターンの方向性を切り換えることができる。

（７）上記表面形状可変シートにおいて、前記他面側電極は、前記シート本体を介して前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方に対向する第３電極と、前記シート本体を介して前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方に対向する第４電極と、を備えることが好ましい。
この場合、他面側電極が第３電極及び第４電極を備えることで、一面側電極と他面側電極との間で、電極に電圧を印可する際の組み合わせ数をより多くすることができる。この結果、シート表面の変形パターンをより多数とすることができる。

（８）上記表面形状可変シートにおいて、誘電性を有する弾性素材により構成され、前記一面又は前記他面のいずれか一方に積層された他のシート本体をさらに備えることが好ましい。
この場合、例えば、他のシートを他面に積層する場合、他面側電極を他のシートに設け、シートの他面側に、他のシートにおいて他面側電極が設けられた面を重ね合わせてシートと他のシートとを積層すれば、容易に表面形状可変シートを得ることができる。

（９）他の発明である表面形状可変装置は、上述の表面形状可変シートと、前記一面側電極と、前記他面側電極との間に電圧を印加する電源と、前記電源と前記第１電極との間に設けられた第１スイッチと、前記電源と前記第２電極との間に設けられた第２スイッチと、を備える。
上記構成の表面形状可変装置によれば、シート表面の変形パターンを複数の中から切り換えることができる。

本発明によれば、シート表面の変形パターンを複数の中から切り換えることができる。

図１は、第１実施形態に係る表面形状可変装置を示す図である。 図２（ａ）は、表面形状可変シートの一部断面図であり、図２（ｂ）は、表面形状可変シートの構成を説明するための斜視図である。 図３は、両電極が互いに対向している部分における印加電圧に対する表面形状可変シート２の変位の一例を示したグラフである。 図４（ａ）は、一面に設けられた、一面側電極の構成例を示す図であり、図４（ｂ）は、第２誘電体シートの一面に設けられた、他面側電極の構成例を示す図である。 図５は、表面形状可変シートの変形面を平面視したときにおける、他面側線状パターンと、一面側電極の各電極との位置関係を示す図である。 図６は、スイッチの切り換えに応じて、変形面に現れる変形パターンを示す図である。 図７は、スイッチの切り換えに応じて、変形面に現れる変形パターンを示す図である。 図８（ａ）は、第２実施形態に係る、一面側電極の構成例を示す図、図８（ｂ）は、第２実施形態に係る、他面側電極の構成例を示す図である。 図９（ａ）は、第２実施形態に係る表面形状可変シートの変形面を平面視したときにおける、他面側線状パターンと、一面側電極の各電極との位置関係を示す図、図９（ｂ）は、第１対向部及び第２対向部を示す図である。 図１０は、第２実施形態において、変形面に現れる変形パターンを示す図である。 図１１（ａ）は第２実施形態の変形例に係る表面形状可変シートの変形面を平面視したときにおける、他面側線状パターンと、一面側電極の各電極との位置関係を示す図、図１１（ｂ）は、第１対向部及び第２対向部を示す図である。 図１２は、変形例において、変形面に現れる変形パターンを示す図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態について〕
図１は、第１実施形態に係る表面形状可変装置を示す図である。
図１中、表面形状可変装置１は、表面形状可変シート２と、電源４と、スイッチ６とを備える。
この表面形状可変装置１は、表面形状可変シート２の表面である変形面２ａの表面形状を変化させることができる装置である。表面形状可変シート２は、例えば、搬送用ロボットや搬送用コンベア等の被搬送物を搬送する搬送装置において、被搬送物と当接する箇所に設けられ、被搬送物と搬送装置との間の摩擦力を制御するために用いられる。

表面形状可変シート２は、変形面２ａ側の第１層１０と、第１層１０に積層された第２層１２とを有している。表面形状可変シート２は、表面形状可変シート２が有する電極に電圧が印加されると変形面２ａに変形が生じる変形状態となり、電圧の印加が停止されると変形がない元の状態である無変形状態となるように構成されている。

電源４は、スイッチ６を介して表面形状可変シート２に接続されている。電源４は、表面形状可変シート２が有する一面側電極２２と他面側電極２４とに接続され、両電極２２，２４間に電圧を印加する。
スイッチ６は、一面側電極２２と電源４との間に接続されている。スイッチ６は、第１スイッチ６ａ、第２スイッチ６ｂ、及び第３スイッチ６ｃを有する。後に説明するように、一面側電極２２は、第１電極３０、第２電極３２、及び第３電極３４を有している。第１スイッチ６ａは、電源４と第１電極３０との間に接続されている。第２スイッチ６ｂは、電源４と、第２電極３２との間に接続されている。第３スイッチ６ｃは、電源４と、第３電極３４との間に接続されている。
スイッチ６は、スイッチ６ａ，６ｂ，６ｃそれぞれを断続することで表面形状可変シート２と電源４との間の接続態様を切り換え、変形面２ａを変形させるとともに、変形させたときの変形パターン（模様）を複数の中から切り換えることができる。

図２（ａ）は、表面形状可変シート２の一部断面図であり、図２（ｂ）は、表面形状可変シート２の構成を説明するための斜視図である。なお、図２（ｂ）では、第１層１０と、第２層１２とを分離して示している。

表面形状可変シート２は、一面２０ａ側が変形面２ａとなる第１誘電体シート２０と、第１誘電体シート２０の一面２０ａ側に設けられた一面側電極２２と、第１誘電体シート２０の他面２０ｂ側に設けられた他面側電極２４と、他面２０ｂ側に積層された第２誘電体シート２６とを備える。

第１誘電体シート２０及び第２誘電体シート２６は、誘電性を有する弾性素材により構成される。誘電性を有する弾性体としては、シリコンゴムや、ニトリルゴム等の誘電性エラストマーが用いられる。
本実施形態において、誘電体シート２０，２６の厚さは５０μｍに設定される。なお、誘電体シート２０，２６の厚さは、数１０μｍから数１００μｍの範囲で、必要に応じて適宜変更が可能である。

一面側電極２２は、銅や金、黒鉛等の導電性素材により構成される。一面側電極２２は、導電性素材を一面２０ａにパターン印刷することにより形成される。
一面側電極２２は、図２（ｂ）に示すように、線状の電極である線状パターンを複数有する。

他面側電極２４は、一面側電極２２と同様、銅や金、黒鉛等の導電性素材により構成される。他面側電極２４は、第１誘電体シート２０と第２誘電体シート２６との間に介在して設けられている。
他面側電極２４は、導電性素材を第２誘電体シート２６の一面２６ａにパターン印刷することにより形成される。
他面側電極２４は、図２（ｂ）に示すように、線状の電極である線状パターンを複数有する。

図２（ａ）に示すように、一面側電極２２と、他面側電極２４とは、第１誘電体シート２０を介して互いに対向する部分を有している。
一面側電極２２と、他面側電極２４との間には、電源４による直流電圧が印加される。両電極２２，２４の間に直流電圧が印加されると、両電極２２，２４間にクーロン力が生じ、電圧未印加時と比較して両電極２２，２４間の間隔が狭まるように変化する。これにより、第１誘電体シート２０の変形面２ａにおいて、両電極２２，２４が対向する部分に対応する部分が凹むように変形し、変形面２ａの表面形状を変化させる。

図３は、両電極２２，２４が互いに対向している部分における印加電圧に対する表面形状可変シート２の変位の一例を示したグラフである。図中、横軸は印加電圧（ｋＶ）、縦軸は変形面２ａ（一面２０ａ）が変形により凹んだ変位（μｍ）を示している。
図３に示すように、印加電圧が上昇するに従って変形面２ａの変位は増加し、最大で約２０μｍ変位することが判る。

以上のように、表面形状可変シート２は、電圧が印加されると、一面側電極２２と、他面側電極２４とが互いに対向する部分に変形が生じ、変形面２ａ全体としての表面形状が変化する。

図２（ａ）、図２（ｂ）に戻って、表面形状可変シート２は、上述のように、第１層１０と、第２層１２とを積層して構成される。
第１層１０は、一面側電極２２が設けられた第１誘電体シート２０である。第２層１２は、他面側電極２４が設けられた第２誘電体シート２６である。
第１層１０と、第２層１２とを積層することで、第１誘電体シート２０の他面２０ｂ側に他面側電極２４を設けることができる。

例えば、第１誘電体シート２０の一面２０ａ、及び他面２０ｂの両方にパターン印刷しようとする場合、第１誘電体シート２０の厚さによっては、パターン印刷が困難な場合がある。
これに対して、本実施形態では、他のシート本体として第２誘電体シート２６を備えているので、第２誘電体シート２６の一面２６ａに他面側電極２４を形成し第１層１０と第２層１２とを積層すれば、第１誘電体シート２０の他面２０ｂに印刷せずとも、第１誘電体シート２０の他面２０ｂ側に他面側電極２４を設けることができ、容易に表面形状可変シート２を得ることができる。

図４（ａ）は、一面２０ａに設けられた、一面側電極２２の構成例を示す図である。なお、図４（ａ）中に示す、互いに直交する２方向をＸ方向、Ｙ方向とする。以下の図面においても同様である。
図４（ａ）に示すように、一面側電極２２は、第１電極３０と、第２電極３２と、第３電極３４とを含む。

第１電極３０は、Ｘ方向に沿って線状に延びる複数の第１線状パターン３０ａと、Ｙ方向に沿って延びて複数の第１線状パターン３０ａを繋ぐ接続パターン３０ｂとを含む。
第２電極３２は、Ｘ方向に沿って線状に延びる複数の第２線状パターン３２ａと、Ｙ方向に沿って延びて複数の第２線状パターン３２ａを繋ぐ接続パターン３２ｂとを含む。
第３電極３４は、Ｘ方向に沿って線状に延びる複数の第３線状パターン３４ａと、Ｙ方向に沿って延びて複数の第３線状パターン３４ａを繋ぐ接続パターン３４ｂとを含む。

第１電極３０は、接続パターン３０ｂから複数の第１線状パターン３０ａが延びる櫛状に形成されている。第３電極３４は、接続パターン３４ｂから複数の第３線状パターン３４ａが延びる櫛状に形成されている。
一方、第２電極３２は、一の第２線状パターン３２ａの一端と他の隣接する第２線状パターン３２ａの他端とを接続パターン３２ｂで繋ぐことで１本のパターンを構成するように形成されている。
各電極３０，３２，３４を構成する各パターン３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂの線幅は、互いに同じ寸法に設定される。

Ｘ方向に沿って延びる複数の第１線状パターン３０ａ、複数の第２線状パターン３２ａ、及び複数の第３線状パターン３４ａは、所定間隔を置いて互いに平行に配置されており、互いに同じ線方向に沿って並んでいる。また、複数の第１線状パターン３０ａ、複数の第２線状パターン３２ａ、及び複数の第３線状パターン３４ａは、所定の順番でＹ方向に並べて配置されている。

図４（ａ）に示すように、各電極３０，３２，３４は、一面２０ａ上において、互いに接続されることなく、各々が電気的に独立して設けられている。なお、ここでいう電気的な独立とは、同一面上に形成された複数の電極が互いに接続されておらず、複数の電極のうち、一部の電極に電圧が印加された場合に、一部以外の他の電極には電圧が印加されない状態をいう。

図４（ｂ）は、第２誘電体シート２６の一面２６ａに設けられた、他面側電極２４の構成例を示す図である。
図４（ｂ）に示すように、他面側電極２４は、Ｘ方向に沿ってジグザグ状に延びる複数の他面側線状パターン４０ａと、Ｙ方向に沿って延びて複数の他面側線状パターン４０ａを繋ぐ接続パターン４０ｂとを含む。
複数の他面側線状パターン４０ａは、所定間隔を置いてＹ方向に並べて配置されている。
他面側電極２４は、一面側電極２２のように互いに電気的に独立した複数の電極を有しておらず、単一の電極を構成する。

図５は、表面形状可変シート２の変形面２ａを平面視したときにおける、他面側線状パターン４０ａと、一面側電極２２の各電極３０，３２，３４との位置関係を示す図である。
図５に示すように、１つの他面側線状パターン４０ａは、Ｘ方向に沿ってジグザグ状に延びており、各電極３０，３２，３４の各線状パターン３０ａ，３２ａ，３４ａに対して複数箇所で重なっている。よって、１つの他面側線状パターン４０ａは、各電極３０，３２，３４の各線状パターン３０ａ，３２ａ，３４ａに対して複数箇所で対向している。

他面側線状パターン４０ａは、第１線状パターン３０ａに対向する第１対向部４６と、第２線状パターン３２ａに対向する第２対向部４８と、第３線状パターン３４ａに対向する第３対向部５０とをそれぞれ複数有する。

複数の第１対向部４６は、第１線状パターン３０ａに沿っており、第１線状パターン３０ａと同じ線幅で線状に形成されている。
複数の第２対向部４８は、第２線状パターン３２ａに沿っており、第２線状パターン３２ａと同じ線幅で線状に形成されている。
複数の第３対向部５０は、他面側線状パターン４０ａと第３線状パターン３４ａとが交差する領域である。
複数の第１対向部４６は、他面側線状パターン４０ａの延線方向に沿う長さが最も長く、複数の第２対向部４８、及び複数の第３対向部５０の順に順次短くなっている。
また、各対向部４６，４８，５０のＸ方向におけるピッチ（配置間隔）が、互いに異なるように配置されている。

第１対向部４６の両端には、Ｙ方向に沿う接続部５２を介して第２対向部４８の一端が接続されている。第２対向部４８の他端には、Ｙ方向に沿う接続部５４を介して第３対向部５０の一端が接続されている。第３対向部５０の他端には、Ｘ方向に沿う接続部５６を介して隣接する第３対向部５０の他端が接続されている。

他面側電極２４と第１電極３０との間に電圧が印加されると、第１電極３０と、他面側電極２４における複数の第１対向部４６との間隔が狭まるように変化する。これにより、表面形状可変シート２の変形面２ａにおいて、複数の第１対向部４６に対応する部分が凹むように変形する。
他面側電極２４と第２電極３２との間に電圧が印加されると、第２電極３２と、他面側電極２４における複数の第２対向部４８との間隔が狭まるように変化する。これにより、変形面２ａにおいて、複数の第２対向部４８に対応する部分が凹むように変形する。
他面側電極２４と第３電極３４との間に電圧が印加されると、第３電極３４と、他面側電極２４における複数の第３対向部５０との間隔が狭まるように変化する。これにより、変形面２ａにおいて、複数の第３対向部５０に対応する部分が凹むように変形する。
このように、変形面２ａの各対向部４６，４８，５０に対応する部分において変形を生じさせることができる。

各対向部４６，４８，５０に対応する部分に生じる変形部分の輪郭は、各対向部４６，４８，５０の輪郭形状に応じて定まる。各対向部４６，４８，５０の長さがそれぞれ異なっているので、各対向部４６，４８，５０に対応する部分に生じる変形部分の輪郭は、各対向部４６，４８，５０それぞれで異なる。

各電極３０，３２，３４は、スイッチ６（図１）を介して電源４に接続されている。スイッチ６は、電源４と、各電極３０，３２，３４それぞれとの間を断続する機能を有する。
例えば、他面側電極２４との間で電圧が印加される電極として、第１電極３０と、第２電極３２とが選択された場合、スイッチ６の第１スイッチ６ａによって電源４と、第１電極３０とが接続されるとともに、第２スイッチ６ｂによって電源４と、第２電極３２とが接続される。この場合、他面側電極２４と、第１電極３０及び第２電極３２との間に電圧が印加される。
このように、スイッチ６は、他面側電極２４との間で電圧が印加される電極を各電極３０，３２，３４の中で切り換えることができる。

図６及び図７は、スイッチ６の切り換えに応じて、変形面２ａに現れる変形パターンを示す図である。図６及び図７に示す変形パターンは、他面側電極２４と、一面側電極２２との間に電圧が印加されたときに変形面２ａに部分的に現れる複数の凹部により構成される。

図６（ａ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２に含まれる全ての電極３０，３２，３４との間に電圧が印加された場合の変形パターンを示している。
図６（ａ）中、複数の第１凹部５７は、複数の第１対向部４６に対応する部分に現れる凹部である。
また、複数の第２凹部５８は、複数の第２対向部４８に対応する部分に現れる凹部である。
複数の第３凹部５９は、複数の第３対向部５０に対応する部分に現れる凹部である。

上述したように、複数の第１対向部４６は、他面側線状パターン４０ａの延線方向に沿う長さが最も長く、複数の第２対向部４８、及び複数の第３対向部５０の順に順次短くなっている。よって、第１対向部４６に対応する第１凹部５７は、各凹部５７，５８，５９のうちで、最も長い長さとなる。
また、各対向部４６，４８，５０のＸ方向におけるピッチは、互いに異なるように配置されている。よって、各凹部５７，５８，５９のＸ方向におけるピッチも、互いに異なるように表れる。

図６（ｂ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第１電極３０との間に電圧が印加され、第２電極３２及び第３電極３４については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
この場合、変形面２ａには、複数の第１対向部４６に対応して複数の第１凹部５７のみが現れている。

図６（ｃ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第２電極３２との間に電圧が印加され、第１電極３０及び第３電極３４については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
この場合、変形面２ａには、複数の第２対向部４８に対応して複数の第２凹部５８のみが現れている。

図６（ｄ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第３電極３４との間に電圧が印加され、第１電極３０及び第２電極３２については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
この場合、変形面２ａには、複数の第３対向部５０に対応して複数の第３凹部５９のみが現れている。

図７（ａ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第１電極３０及び第２電極３２との間に電圧が印加され、第３電極３４については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
この場合、変形面２ａには、複数の第１対向部４６及び複数の第２対向部４８に対応して複数の第１凹部５７及び複数の第２凹部５８が現れている。

図７（ｂ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第１電極３０及び第３電極３４との間に電圧が印加され、第２電極３２については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
この場合、変形面２ａには、複数の第１対向部４６及び複数の第３対向部５０に対応して複数の第１凹部５７及び複数の第３凹部５９が現れている。

図７（ｃ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第２電極３２及び第３電極３４との間に電圧が印加され、第１電極３０については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
この場合、変形面２ａには、複数の第２対向部４８及び複数の第３対向部５０に対応して複数の第２凹部５８及び複数の第３凹部５９が現れている。

以上のように、本実施形態によれば、一面側電極２２が、互いに電気的に独立した第１電極３０、第２電極３２、及び第３電極３４を備えているので、一面側電極２２として、各電極３０，３２，３４のうちの一部又は全部を選択的に用いることができる。
この結果、変形面２ａを変形させたときの変形パターンを複数の中から切り換えることができる。

また、本実施形態において、各対向部４６，４８，５０は、長さ及びＸ方向のピッチ（配置間隔）に関して互いに異なるので、各対向部４６，４８，５０に対応する部分に生じる変形の形状や配置を互いに異ならせることができる。この結果、変形面２ａの表面粗さ等といった表面特性を各変形パターンそれぞれで異ならせることができ、変形面２ａの表面特性を切り替えることができる。

変形面２ａの表面粗さ等の表面特性を切り換えることによって、被搬送物と搬送装置との間の摩擦力の制御が可能となり、被搬送物の重量や表面特性等に応じて適切な摩擦力となるように変形面２ａの表面特性を制御することができる。

〔第２実施形態について〕
図８（ａ）は、第２実施形態に係る、一面側電極２２の構成例を示す図、図８（ｂ）は、第２実施形態に係る、他面側電極２４の構成例を示す図である。
本実施形態では、一面側電極２２が、第１電極７０及び第２電極７２の２つの電極を備えるとともに、他面側電極２４が、ヘリングボーン状の線状パターンを有する単一の電極を構成する点において第１実施形態と相違する。

図８（ａ）に示すように、一面２０ａに設けられた、一面側電極２２は、第１電極７０と、第２電極７２とを含む。
第１電極７０は、Ｙ方向に沿って線状に延びる複数の第１線状パターン７０ａと、Ｘ方向に沿って延びて複数の第１線状パターン７０ａを繋ぐ接続パターン７０ｂとを含む。
第２電極７２は、Ｙ方向に沿って線状に延びる複数の第２線状パターン７２ａと、Ｘ方向に沿って延びて複数の第２線状パターン７２ａを繋ぐ接続パターン７２ｂとを含む。

第１電極７０、及び第２電極７２は、接続パターン７０ｂ，７２ｂから複数の第１線状パターン７０ａ、複数の第２線状パターン７２ａが延びる櫛状に形成されている。
複数の第１線状パターン７０ａの線幅、及び複数の第２線状パターン７２ａの線幅は、その線方向に沿って一様であり、互いに同じ寸法に設定される。
複数の第１線状パターン７０ａ及び複数の第２線状パターン７２ａは、所定間隔を置いて互いに平行に配置されている。また、複数の第１線状パターン７０ａ及び複数の第２線状パターン７２ａは、交互にＸ方向に並べて配置されている。

図８（ａ）に示すように、第１電極７０及び第２電極は、一面２０ａ上において、互いに接続されることなく、各々が電気的に独立して設けられている。

図８（ｂ）に示すように、第２誘電体シート２６の一面２６ａに設けられた他面側電極２４は、Ｘ方向に沿って延びるヘリングボーン状の複数の他面側線状パターン６０ａと、Ｙ方向に沿って延びて複数の他面側線状パターン６０ａを繋ぐ接続パターン６０ｂとを含む。
複数の他面側線状パターン６０ａは、所定間隔を置いてＹ方向に並べて配置されている。

他面側線状パターン６０ａの線幅は、その線方向に沿って一様に形成されている。
他面側線状パターン６０ａは、Ｙ方向一方（紙面上方向）に開口するＶ字形状を成すＶ字形状部６２をＸ方向に繋げることでヘリングボーン状とされている。Ｖ字形状部６２は、第１傾斜部６２ａ、及び第２傾斜部６２ｂによって構成されている。Ｖ字形状部６２は、両傾斜部６２ａ、６２ｂが繋がる先端部を通過するＹ方向に平行な直線に対して線対称とされている。よって、両傾斜部６２ａ、６２ｂは、互いにＹ方向に対する傾斜方向が異なる。

図９（ａ）は、第２実施形態に係る表面形状可変シート２の変形面２ａを平面視したときにおける、他面側線状パターン６０ａと、一面側電極２２の各電極７０，７２との位置関係を示す図である。
図９（ａ）に示すように、第１線状パターン７０ａ、及び第２線状パターン７２ａの線幅は、他面側線状パターン６０ａの線幅よりも大きく設定されている。
１つの他面側線状パターン６０ａは、１つの第１線状パターン７０ａに対して１箇所で交差し、１つの第２線状パターン７２ａに対して１箇所で交差する。

複数の他面側線状パターン６０ａは、Ｙ方向に並べて配置されており、複数の第１線状パターン７０ａ及び複数の第２線状パターン７２ａは、交互にＸ方向に並べて配置されている。よって、複数の他面側線状パターン６０ａは、複数の第１線状パターン７０ａ及び複数の第２線状パターン７２ａに対して、格子状に交差して複数箇所で対向している。

他面側線状パターン６０ａは、複数の第１線状パターン７０ａに交差して対向する第１対向部７６と、複数の第２線状パターン７２ａに交差して対向する第２対向部７８とをそれぞれ複数有する。

他面側線状パターン６０ａを構成するＶ字形状部６２において、第１傾斜部６２ａ、及び第２傾斜部６２ｂは、先端部６２ｃにおいて互いに接続されている。また、Ｖ字形状部６２と、当該Ｖ字形状部６２に隣接する他のＶ字形状部６２とは、接続部６２ｄによって接続されている。

複数の第１対向部７６は、他面側線状パターン６０ａにおいて、接続部６２ｄを含みかつ隣接する先端部６２ｃにまで至らない範囲で形成される。よって、図９に示すように、複数の第１対向部７６は、Ｙ方向他方（紙面下方向）に開口するＶ字形状となる。
複数の第２対向部７８は、他面側線状パターン６０ａにおいて、先端部６４ｃを含みかつ隣接する接続部６２ｄにまで至らない範囲で形成される。よって、図９に示すように、複数の第２対向部７８は、Ｙ方向一方（紙面上方向）に開口するＶ字形状となる。
なお、第１対向部７６及び第２対向部７８の形状は、Ｘ方向に平行な直線を対象軸とした線対称の関係にあり、その長さや、線幅は互いに同じである。

図９（ｂ）は、第１対向部７６及び第２対向部７８を示す図である。
図９（ｂ）中、第１対向部７６は、第１傾斜部６２ａによって構成される第１線部７６ａと、第２傾斜部６２ｂによって構成される第２線部７６ｂとを含む。第１線部７６ａの一端７６ａ１と、第２線部７６ｂの一端７６ｂ１とは、互いに接続部６２ｄにおいて接続されている。
第１線部７６ａと第２線部７６ｂとが成す角度を二等分する二等分線７７上において、両線部７６ａ，７６ｂの他端７６ａ２，７６ｂ２から一端７６ａ１，７６ｂ１へ向く方向は、図中矢印Ｙ１のように、Ｙ方向一方（紙面上方向）を向いている。

第２対向部７８は、第１傾斜部６２ａによって構成される第１線部７８ａと、第２傾斜部６２ｂによって構成される第２線部７８ｂとを含む。第１線部７８ａの一端７８ａ１と、第２線部７８ｂの一端７８ｂ１とは、互いに先端部６２ｃにおいて接続されている。
第１線部７８ａと第２線部７８ｂとが成す角度を二等分する二等分線７９上において、両線部７８ａ，７８ｂの他端７８ａ２，７８ｂ２から一端７８ａ１，７８ｂ１へ向く方向は、図中矢印Ｙ２のように、Ｙ方向他方（紙面下方向）を向いている。

このように、第１対向部７６と、第２対向部７８とは、二等分線７７，７９上における上述の方向が互いに異なっている。
すなわち、複数の第１対向部７６、及び複数の第２対向部７８は、Ｙ方向において互いに向きが異なるＶ字形状であり、複数の第１対向部７６の形状の方向性と、複数の第２対向部７８の形状の方向性とは、互いに異なっている。

本実施形態においても、スイッチ６の切り換えにより、変形面２ａにおける、これら複数の第１対向部７６及び複数の第２対向部７８に対応する部分において変形を生じさせることができる。

図１０は、第２実施形態において、変形面２ａに現れる変形形状のパターンを示す図であり、図１０（ａ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２に含まれる全ての電極７０，７２との間に電圧が印加された場合の変形パターンを示している。
図１０（ａ）中、複数の第１凹部８０は、複数の第１対向部７６に対応する部分に現れる凹部である。
複数の第１凹部８０は、複数の第１対向部７６の輪郭に対応して、Ｙ方向他方（紙面下方向）に開口するＶ字形状となって現れる。

また、複数の第２凹部８２は、複数の第２対向部７８に対応する部分に現れる凹部である。
複数の第２凹部８２は、複数の第２対向部７８の輪郭に対応して、Ｙ方向一方（紙面上方向）に開口するＶ字形状となって現れる。
つまり、第１凹部８０と、第２凹部８２とは、開口する方向が反対となっており、第１凹部８０の形状の方向性と、第２凹部８２の形状の方向性とが互いに異なっている。

図１０（ｂ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第１電極７０との間に電圧が印加され、第２電極７２については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
この場合、変形面２ａには、複数の第１対向部７６に対応して複数の第１凹部８０のみが現れている。

図１０（ｃ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第２電極７２との間に電圧が印加され、第１電極７０については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
この場合、変形面２ａには、複数の第２対向部７８に対応して複数の第２凹部８２のみが現れている。
このように、本実施形態においても、変形面２ａの変形パターンを複数の中から切り換えることができる。

また、本実施形態では、第１線状パターン７０ａの形状の方向性と、第２線状パターン７２ａの形状の方向性とが互いに異なっているので、第１凹部８０の形状の方向性と、第２凹部８２の形状の方向性とを互いに異ならせることができる。
これにより、例えば、図１０（ｂ）の変形パターンと、図１０（ｃ）の変形パターンとの関係のように、複数の変形パターンそれぞれの方向性を異ならせることができ、変形面２ａの変形パターンの方向性を切り換えることができる。

このような、変形面２ａの方向性を切り替えることができる表面形状可変シート２は、上述の搬送装置の他、例えば、油潤滑下における摺動面に用いることができる。この場合、凹部の方向性を摺動方向に応じて切り換えることで、変形面２ａにおける複数の凹部を摺動方向に適した油だまりの溝として機能させることができ、摺動面における摩擦力の低減化を図ることができる。

また、変形面２ａの方向性を切り替えることができる表面形状可変シート２は、液体流路に設けられて液体の流路を切り換える流路スイッチに用いることもできる。この場合、変形面２ａの方向性を切り換えることで、変形面２ａ上を通過する液体を整流し、液体の流路を切り換えることができる。
さらに、変形面２ａの方向性を切り替えることができる表面形状可変シート２は、液体の流路スイッチだけでなく、多数のマイクロ部品等を搬送する際の流路を切り換えるスイッチや、多数のマイクロ部品を整列させるための整列装置等に用いることができる。

図１１（ａ）は第２実施形態の変形例に係る表面形状可変シート２の変形面２ａを平面視したときにおける、他面側線状パターン６０ａと、一面側電極２２の各電極７０，７２との位置関係を示す図である。

本実施形態では、第１線状パターン７０ａがＶ字形状部６２の第２傾斜部６２ｂと交差しており、第１対向部７６が第２傾斜部６２ｂの範囲内で形成されている。
また、第２線状パターン７２ａがＶ字形状部６２の第１傾斜部６２ａと交差しており、第２対向部７８が第１傾斜部６２ａの範囲内で形成されている。

本実施形態の第１対向部７６は、図１１に示すように、先端部６２ｃから接続部６２ｄに向かうに従ってＹ方向一方（紙面上方向）に傾斜する線状となる。
また、第２対向部７８は、図１１に示すように、接続部６２ｄから先端部６２ｃに向かうに従ってＹ方向他方（紙面下方向）に傾斜する線状となる。
なお、第１対向部７６及び第２対向部７８の形状は、Ｙ方向に平行な直線を対象軸とした線対称の関係にあり、その長さや、線幅は互いに同じである。

図１１（ｂ）は、第１対向部７６及び第２対向部７８を示す図である。
図１１（ｂ）に示すように、第１対向部７６及び第２対向部７８は、第１対向部７６及び第２対向部７８それぞれの線方向に沿う延長線７６ｃ，７８ｃが互いに交差するように設けられている。
すなわち、複数の第１対向部７６、及び複数の第２対向部７８は、傾斜方向が互いに異なる線状であり、本実施形態においても第１線状パターン７０ａ及び第２線状パターン７２ａは、その形状の方向性が互いに異なっている。

図１２は、変形例において、変形面２ａに現れる変形形状のパターンを示す図であり、図１２（ａ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２に含まれる全ての電極７０，７２との間に電圧が印加された場合の変形パターンを示している。
図１２（ｂ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第１電極７０との間に電圧が印加され、第２電極７２については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。
図１２（ｃ）は、他面側電極２４と、一面側電極２２の第２電極７２との間に電圧が印加され、第１電極７０については電圧が印加されない場合の変形パターンを示している。

このように、本実施形態においても、変形面２ａの変形パターンを複数の中から切り換えることができる。
また、本実施形態においても、例えば、図１２（ｂ）の変形パターンと、図１２（ｃ）の変形パターンとの関係のように、複数の変形パターンそれぞれの方向性を異ならせることができ、変形面２ａの変形パターンの方向性を切り換えることができる。

〔その他〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはない。
上記各実施形態では、一面側電極２２が、電気的に独立した複数の電極を含む場合を例示したが、一面側電極２２が単一の電極からなり、他面側電極２４が電気的に独立した複数の電極を含んでいてもよい。
また、一面側電極２２及び他面側電極２４の両方が、電気的に独立した複数の電極を含んでいてもよい。
この場合、電極に電圧を印可する際の組み合わせ数をより多くすることができる。この結果、変形面２ａの変形パターンをより多数とすることができる。

また、上記第１実施形態では、各対向部４６，４８，５０の長さ及びＸ方向のピッチ（配置間隔）が互いに異なる場合を例示したが、各対向部４６，４８，５０の線幅が互いに異なるように設定してもよい。また、長さ、線幅、及びピッチのうち少なくとも１つが互いに異なるように設定されていてもよい。

また、上記第２実施形態及びその変形例では、第１対向部７６及び第２対向部７８の長さ、及び線幅が互いに同じである場合を示したが、これらのうちの少なくとも１つが互いに異なるように設定されていてもよい。例えば、第１線状パターン７０ａの線幅と、複数の第２線状パターン７２ａの線幅とが異なるように設定すれば、第１対向部７６及び第２対向部７８の長さを異なるように設定することができる。

また、上記各実施形態では、他のシート本体として第２誘電体シート２６を備える場合を例示したが、第１誘電体シート２０の他面２０ｂに他面側電極２４を設け、第２誘電体シート２６を省略した構成としてもよい。

１ 表面形状可変装置 ２ 表面形状可変シート ２ａ 変形面
４ 電源 ６ スイッチ ６ａ 第１スイッチ
６ｂ 第２スイッチ ６ｃ 第３スイッチ １０ 第１層
１２ 第２層 ２０ 第１誘電体シート ２０ａ 一面
２０ｂ 他面 ２２ 一面側電極 ２４ 他面側電極
２６ 第２誘電体シート ２６ａ 一面 ３０ 第１電極
３０ａ 第１線状パターン ３０ｂ 接続パターン ３２ 第２電極
３２ａ 第２線状パターン ３２ｂ 接続パターン ３４ 第３電極
３４ａ 第３線状パターン ３４ｂ 接続パターン ４０ａ 他面側線状パターン
４０ｂ 接続パターン ４６ 第１対向部 ４８ 第２対向部
５０ 第３対向部 ５２ 接続部 ５４ 接続部
５６ 接続部 ５７ 第１凹部 ５８ 第２凹部
５９ 第３凹部 ６０ａ 他面側線状パターン
６０ｂ 接続パターン ６２ Ｖ字形状部 ６２ａ 第１傾斜部
６２ｂ 第２傾斜部 ６２ｃ 先端部 ６２ｄ 接続部
６４ｃ 先端部 ７０ 第１電極 ７０ａ 第１線状パターン
７０ｂ 接続パターン ７２ 第２電極 ７２ａ 第２線状パターン
７２ｂ 接続パターン ７６ 第１対向部 ７６ａ 第１線部
７６ａ１ 一端 ７６ａ２ 他端 ７６ｂ 第２線部
７６ｂ１ 一端 ７６ｂ２ 他端 ７６ｃ 延長線
７７ 二等分線 ７８ 第２対向部 ７８ａ 第１線部
７８ａ１ 一端 ７８ａ２ 他端 ７８ｂ 第２線部
７８ｂ１ 一端 ７８ｂ２ 他端 ７８ｃ 延長線
７９ 二等分線 ８０ 第１凹部 ８２ 第２凹部
Ｙ１ 矢印 Ｙ２ 矢印

Claims (9)

1. 誘電性を有する弾性素材により構成されたシート本体と、
   前記シート本体の一面側に設けられた一面側電極と、
   前記一面の裏面である他面側に設けられ、前記一面側電極との間で電圧が印加される他面側電極と、を備え、
   前記一面側電極は、
   前記シート本体を介して前記他面側電極の一部に対向する第１電極と、
   前記シート本体を介して前記他面側電極の別の一部に対向するとともに前記一面側において前記第１電極に対して電気的に独立した第２電極と、を備える
   表面形状可変シート。
2. 前記第１電極は、第１線状パターンを含み、
   前記第２電極は、前記第１線状パターンと同じ線方向に沿って延び前記第１線状パターンと並ぶ第２線状パターンを含み、
   前記他面側電極は、前記第１線状パターンに対向する１又は複数の第１対向部と、前記第２線状パターンに対向する１又は複数の第２対向部と、を有する、他面側線状パターンを含む
   請求項１に記載の表面形状可変シート。
3. 前記１又は複数の第１対向部、及び、前記１又は複数の第２対向部は、長さ、及び線幅のうちの少なくとも１つに関して互いに異なる
   請求項２に記載の表面形状可変シート。
4. 前記複数の第１対向部の前記線方向に沿う配置間隔、及び前記複数の第２対向部の前記線方向に沿う配置間隔が互いに異なる
   請求項２又は請求項３に記載の表面形状可変シート。
5. 前記１の第１対向部、及び前記１の第２対向部は、それぞれ第１線部と、一端が前記第１線部の一端に接続され前記第１線部の線方向に交差する方向に延びる第２線部と、を含み、
   前記第１線部と前記第２線部とが成す角度を二等分する二等分線上において、前記両線部の他端から前記一端へ向く方向が、前記１の第１対向部と、前記１の第２対向部との間で異なる
   請求項２又は請求項３に記載の表面形状可変シート。
6. 前記１の第１対向部、及び前記１の第２対向部は線状であるとともに互いに離れて配置され、前記１の第１対向部、及び前記１の第２対向部それぞれの線方向に沿う延長線が互いに交差するように設けられる
   請求項２又は請求項３に記載の表面形状可変シート。
7. 前記他面側電極は、
   前記シート本体を介して前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方に対向する第３電極と、
   前記シート本体を介して前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方に対向する第４電極と、を備える
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の表面形状可変シート。
8. 誘電性を有する弾性素材により構成され、前記一面又は前記他面のいずれか一方に積層された他のシート本体をさらに備える
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の表面形状可変シート。
9. 請求項１に記載の表面形状可変シートと、
   前記一面側電極と、前記他面側電極との間に電圧を印加する電源と、
   前記電源と前記第１電極との間に設けられた第１スイッチと、
   前記電源と前記第２電極との間に設けられた第２スイッチと、を備える
   表面形状可変装置。

Images