JP7205467B2 - アクチュエータ、駆動部材、触覚提示装置および駆動装置 - Google Patents

アクチュエータ、駆動部材、触覚提示装置および駆動装置 Download PDF

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Description

本技術は、アクチュエータ、駆動部材、触覚提示装置および駆動装置に関する。
近年、誘電エラストマアクチュエータを薄型化することが望まれている。例えば特許文献１では、エラストマに予歪みを加えることで、エラストマの運動方向を制御しつつ、薄膜化を図る技術が記載されている。
特表２００３－５０６８５８号公報
本技術の目的は、薄型のアクチュエータ、それを備える駆動部材、触覚提示装置および駆動装置を提供することにある。
上述の課題を解決するために、第１の技術は、エラストマ層と電極とを含む積層体を備え、積層体は、渦巻状または同心状を有し、エラストマ層および電極に予歪みが加えられており、エラストマ層および電極の面積歪みが、１０％以上であるアクチュエータである。
第２の技術は、上記アクチュエータを複数備える駆動部材である。
第３の技術は、上記アクチュエータを備える触覚提示装置である。
第４の技術は、上記アクチュエータを備える駆動装置である。
本技術によれば、薄型のアクチュエータを実現できる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果またはそれらと異質な効果であってもよい。
図１Ａは、本技術の第１の実施形態に係るアクチュエータの外観の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、図１ＡのＩＢ－ＩＢ線に沿った断面図である。 図２Ａは、巻回体の外観の一例を示す斜視図である。図２Ｂは、全体を巻き解いた状態の巻回体の一例を示す分解斜視図である。図２Ｃは、一部を巻き解いた状態の巻回体の一例を示す分解斜視図である。 図３Ａは、巻回体の一方の端面を拡大して表す斜視図である。図３Ｂは、巻回体の他方の端面を拡大して表す斜視図である。 図４Ａ、４Ｂ、４Ｃはそれぞれ、巻回体の変形例を示す斜視図である。 図５Ａは、本技術の第２の実施形態に係るアクチュエータの外観の一例を示す斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに示したアクチュエータの一方の端面を拡大して表す平面図である。図５Ｃは、図５ＢのＶＣ－ＶＣ線に沿った断面図である。 図６Ａは、全体を巻き解いた状態のアクチュエータの一例を示す分解斜視図である。図６Ｂは、一部を巻き解いた状態のアクチュエータの一例を示す分解斜視図である。 図７Ａは、アクチュエータの変形例を示す斜視図である。図７Ｂは、全体を巻き解いた状態のアクチュエータの一例を示す分解斜視図である。 図８Ａは、アクチュエータの変形例を示す斜視図である。図８Ｂは、全体を巻き解いた状態のアクチュエータの一例を示す分解斜視図である。 図９は、本技術の第３の実施形態に係るアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。 図１０Ａ、１０Ｂはそれぞれ、本技術の第３の実施形態に係るアクチュエータの製造方法の一例を説明するための工程図である。 図１１は、アクチュエータの変形例を示す平面図である。 図１２は、応用例としての触覚提示装置の構成の一例を示す概略図である。 図１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ、触覚提示装置の動作の一例を説明するための側面図である。 図１４は、応用例としての触覚提示装置の構成の他の例を示す概略図である。 図１５は、応用例としての直動駆動装置の構成の一例を示す概略図である。 図１６は、応用例としての直動駆動装置の構成の他の例を示す斜視図である。 図１７は、関節駆動装置の構成の一例を示す側面図である。
本技術の実施形態および応用例について以下の順序で説明する。
１ 第１の実施形態（アクチュエータの例）
２ 第２の実施形態（アクチュエータの例）
３ 第３の実施形態（アクチュエータの例）
４ 応用例（触覚提示装置の例）
５ 応用例（触覚提示装置の例）
６ 応用例（直動駆動装置の例）
７ 応用例（関節駆動装置の例）
＜１ 第１の実施形態＞
［アクチュエータの構成］
本技術の第１の実施形態に係るアクチュエータ１０は、いわゆる誘電エラストマアクチュエータ(Dielectric Elastomer Actuator:ＤＥＡ)であり、図１Ａ、１Ｂに示すように、ほぼ円柱状の巻回体１１と、巻回体１１の一方の端面１１ＳＡを覆うように設けられた円板状の取り出し電極１２Ａと、巻回体１１の他方の端面１１ＳＢを覆うように設けられた円板状の取り出し電極１２Ｂとを備える。取り出し電極１２Ａ、１２Ｂにはそれぞれ、端子１３Ａ、１３Ｂが設けられており、これらの端子１３Ａ、１３Ｂと電圧源（図示せず）とが配線により電気的に接続される。巻回体１１は、棒状を有していてもよいし、ファイバ状を有していてもよい。なお、図１Ａ、１Ｂでは、巻回体１１は、棒状を有する例が示されている。
第１の実施形態に係るアクチュエータ１０は、例えば、人工筋肉や内視鏡などの医療用器具、工業用器具、アンテナ、電子機器、触覚提示装置、バイブレータなどの振動デバイス、音響変換器（スピーカなど）、ポンプ、バルブ、ドローン、フィッティングデバイス、センサ、リハビリ機器、ロボット、ロボットスーツ、マイクロデバイスまたは手ぶれ補正モジュールなどに備えられる。電子機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、モバイル機器、携帯電話、タブレット型コンピュータ、表示装置、撮像装置、オーディオ機器、ゲーム機器などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
（巻回体）
図２Ａは、巻回体１１の外観の一例を示す。図２Ｂは、全体を巻き解いた状態の巻回体の一例を示す。図２Ｃは、一部を巻き解いた状態の巻回体の一例を示す。巻回体１１は、アクチュエータ１０の本体であり、長尺状を有する電極シート２１と、長尺状を有する電極シート２２とを備える。
電極シート２１は、第１の積層体の一例であり、伸縮性を有するエラストマ層（誘電体層）２１Ａと、エラストマ層２１Ａの一方の面に設けられ、伸縮性を有する電極２１Ｂとを備える。エラストマ層２１Ａと電極２１Ｂとは共に長尺の矩形状を有し、エラストマ層２１Ａは電極２１Ｂよりもやや大きい。エラストマ層２１Ａと電極２１Ｂとの長手方向が一致するように、電極２１Ｂはエラストマ層２１Ａの一方の面に設けられている。
電極シート２２は、第２の積層体の一例であり、伸縮性を有するエラストマ層（誘電体層）２２Ａと、エラストマ層２２Ａの一方の面に設けられ、伸縮性を有する電極２２Ｂとを備える。エラストマ層２２Ａと電極２２Ｂとは共に長尺の矩形状を有し、エラストマ層２２Ａは電極２２Ｂよりもやや大きい。エラストマ層２１Ａと電極２１Ｂとの長手方向が一致するように、電極２２Ｂはエラストマ層２２Ａの一方の面に設けられている。
電極シート２１、２２は、各辺を重ね合わせるようにして、当該電極シート２１、２２の長手方向に渦巻状に巻回されおり、巻回された電極２１Ｂ、２２Ｂの間には、巻回体１１の中心から外周に向かってエラストマ層２２Ａおよびエラストマ層２２Ａが交互に挟まれている。具体的には、電極シート２１、２２は、巻回体１１の中心から外周に向かって電極２２Ｂ、エラストマ層２２Ａ、電極２１Ｂ、エラストマ層２１Ａがこの順序で繰り返されるようにして、電極シート２１、２２の長手方向に巻回されている。
電極２１Ｂの一方の長辺は、図２Ｂ、２Ｃに示すように、エラストマ層２１Ａの一方の長辺の内側に位置しているのに対して、電極２１Ｂの他方の長辺は、エラストマ層２１Ａの他方の長辺に重ね合わされている。また、電極２２Ｂの一方の長辺は、図２Ｂ、２Ｃに示すように、エラストマ層２２Ａの一方の長辺に重ね合わされているのに対して、電極２２Ｂの他方の長辺は、エラストマ層２２Ａの他方の長辺の内側に位置している。
電極シート２１、２２は、電極２２Ｂの一方の長辺が巻回体１１の一方の端面１１ＳＡ側となり、電極２１Ｂの他方の長辺が巻回体１１の他方の端面１１ＳＢ側となるように、重ね合わされている。したがって、図３Ａに示すように、巻回体１１の一方の端面１１ＳＡから電極２２Ｂの一方の長辺が露出しているのに対して、電極２１Ｂの一方の長辺が露出していない状態になっている。また、図３Ｂに示すように、巻回体１１の他方の端面１１ＳＢから電極２１Ｂの他方の長辺が露出しているのに対して、電極２２Ｂの他方の長辺が露出しない状態になっている。
一方の端面１１ＳＡから露出した電極２２Ｂの長辺は、取り出し電極１２Ａの一方の主面と接触している。また、他方の端面１１ＳＢから露出した電極２１Ｂの長辺は、取り出し電極１２Ｂの一方の主面と接触している。
電極シート２１、２２（すなわちエラストマ層２１Ａ、２２Ａおよび電極２１Ｂ、２２Ｂ）には、巻回体１１の軸方向１１ＤＡおよび周方向１１ＤＢに予歪み（すなわち２軸延伸）が加えられている。このように電極シート２１、２２に予歪みが加えられていることで、エラストマ層２１Ａ、２２Ａを薄膜化できるので、アクチュエータ１０の駆動電圧を低減することができる。
予歪みが加えられた電極シート２１、２２の軸方向１１ＤＡの応力Ａと周方向１１ＤＢの応力Ｂとの応力比（Ａ：Ｂ）が、好ましくは１：２である。このような応力比とすることで、電極シート２１、２２の軸方向１１ＤＡの収縮力と周方向１１ＤＢの収縮力とを、つり合わせることができる。したがって、支持部材なしで、予歪みが加えられた状態（すなわち延伸状態）を保持できる。
予歪みが加えられた電極シート２１、２２の面積歪みは、１０％以上、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上、さらにより好ましくは７０％以上、特に好ましくは１００％以上である。電極シート２１、２２の面積歪みが１０％以上であると、アクチュエータ１０を薄型化できる。また、エラストマ層２１Ａ、２２Ａを薄型化できるので、アクチュエータ１０の駆動電圧を低減することができる。
予歪みが加えられた電極シート２１、２２の面積歪みの上限値は、電極シート２１、２２の破断を抑制し、かつ、抵抗値の増加を抑制するためには、好ましくは１００００％以下、より好ましくは５０００％以下、さらにより好ましくは３０００％以下、特に好ましくは１０００％以下、最も好ましくは５００％以下である。
上記の電極シート２１、２２の面積歪みは、予歪みが解放された状態の電極シート２１、２２の面積Ｓ０に対する、予歪みが加えられている状態の電極シート２１、２２の面積Ｓの比率（（Ｓ－Ｓ０）／Ｓ０）×１００）［％］である。ここで、面積Ｓ０、Ｓは、いずれも室温（２３℃）にて測定される値である。
（エラストマ層）
エラストマ層２１Ａ、２２Ａは、伸縮性を有するシートである。予歪みが加えられた状態のエラストマ層２１Ａ、２２Ａの平均厚みは、駆動電圧の低減の観点から、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更により好ましくは３μｍ以下である。エラストマ層２１Ａ、２２Ａに予歪み（すなわち延伸）を加えない場合には、エラストマ層２１Ａ、２２Ａの平均厚みを１０μｍ以下とすることは困難である。予歪みが加えられた状態のエラストマ層２１Ａ、２２Ａの平均厚みの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、３００ｎｍ以上である。
予歪みが解放された状態のエラストマ層２１Ａ、２２Ａの平均厚みは、駆動電圧の低減の観点から、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、更により好ましくは１２μｍ以下である。予歪みが解放された状態のエラストマ層２１Ａ、２２Ａの平均厚みの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、１μｍ以上である。
エラストマ層２１Ａ、２２Ａの平均厚みは以下のようにして求められる。まず、巻回体１１をＦＩＢ（Focused Ion Beam）法などにより加工して断面を作製し、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を用いて断面画像（以下「断面ＳＥＭ像」という。）を撮影する。次に、この断面ＳＥＭ像中のエラストマ層２１Ａ、２２Ａから、１０点のポイントを無作為に選び出して、それぞれのポイントでエラストマ層２１Ａ、２２Ａの厚みを測定し、これらの測定値を単純に平均（算術平均）してエラストマ層２１Ａ、２２Ａの平均厚みを求める。
エラストマ層２１Ａ、２２Ａのヤング率が、好ましくは１０ＭＰａ以下、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下、更により好ましくは０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下である。上記のヤング率は、JIS K 6251:2010に準拠して測定された値である。ヤング率が１０ＭＰａ以下であると、容易に延伸できる。一方、ヤング率が０．０５ＭＰａ以上であると、容易にハンドリングできる。エラストマ層２１Ａ、２２Ａの破断歪みが、好ましくは５０％以上、より好ましくは１００％以上、更に好ましくは１５０％以上、特に好ましくは２００％以上である。破断歪みが５０％以上であると、延伸量をより大きくとることができる。エラストマ層２１Ａ、２２Ａの破断歪みの上限値は特に限定されるものではないが、例えば１２００％以下である。エラストマ層２１Ａ、２２Ａの破断歪みは、巻回体１１の軸方向１１ＤＡおよび周方向１１ＤＢの破断歪みであり、例えばJIS K 6251:2010によって計測される。
エラストマ層２１Ａ、２２Ａは、例えば、絶縁性伸縮材料として絶縁性エラストマを含んでいる。エラストマ層２１Ａ、２２Ａは、必要に応じて添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、例えば、架橋剤、可塑剤、老化防止剤、界面活性剤、粘度調整剤、補強剤および着色剤などのうちの少なくとも１種である。絶縁性エラストマは、例えば、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル－ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリルニトリル－ブタジエン共重合ゴム（Ｈ－ＮＢＲ）、ヒドリン系ゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、フッ素ゴムおよびウレタンゴムなどのうちの少なくとも１種を含んでいる。
（電極）
電極２１Ｂ、２２Ｂは、伸縮性を有している。電極２１Ｂ、２２Ｂが伸縮性を有することで、アクチュエータ１０を駆動させた際に、電極２１Ｂ、２２Ｂがエラストマ層２１Ａ、２２Ａの変形に追従して変形することが可能になる。また、後述するように巻回体１１の延伸の際に、エラストマ層２１Ａ、２２Ａの変形に追従するように電極２１Ｂ、２２Ｂを変形させることができる。
電極２１Ｂ、２２Ｂは、例えば、固体状、ゲル状または液状である。電極２１Ｂ、２２Ｂは、薄膜であってもよいし、バインダレスでエラストマ層２１Ａ、２２Ａの表面に担持された導電性材料であってもよい。
予歪みが解放された状態の電極２１Ｂ、２２Ｂの平均厚みは、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更により好ましくは３μｍ以下である。予歪みが解放された状態の電極２１Ｂ、２２Ｂの平均厚みの下限値は特に限定されるものではないが、例えば３００ｎｍ以上である。上記の電極２１Ｂ、２２Ｂの平均厚みは、上記のエラストマ層２１Ａ、２２Ａの平均厚みと同様にして求められる。
電極２１Ｂ、２２Ｂのヤング率が、好ましくは１０ＭＰａ以下、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下、更により好ましくは０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下である。上記のヤング率は、JIS K 6251:2010に準拠して測定された値である。ヤング率が１０ＭＰａ以下であると、容易に延伸できる。一方、ヤング率が０．０５ＭＰａ以上であると、容易にハンドリングできる。電極２１Ｂ、２２Ｂの破断歪みが、好ましくは５０％以上、より好ましくは１００％以上、更に好ましくは１５０％以上、特に好ましくは２００％以上である。破断歪みが５０％以上であると、延伸量を大きくとることができる。電極２１Ｂ、２２Ｂの破断歪みの上限値は特に限定されるものではないが、例えば１２００％以下である。電極２１Ｂ、２２Ｂの破断歪みは、巻回体１１の軸方向１１ＤＡおよび周方向１１ＤＢの破断歪みであり、例えばJIS K 6251:2010によって計測される。
巻回体１１に１００％以上の歪みが加えられた状態における電極２１Ｂ、２２Ｂの体積抵抗率は、１０ＭΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。これにより、巻回体１１に１００％以上の歪みが加えられた場合にも、電極２１Ｂ、２２Ｂを良好な導電性を有する電極として機能させることができる。上記歪みの上限値は特に限定されるものではないが、好ましくは１０００％以下、より好ましくは５００％以下である。上記の電極２１Ｂ、２２Ｂの体積抵抗率は、JIS K 7194-1994に準拠して４端子法により求められた値である。JIS K 5600-5-6:1999に準拠したクロスカット試験において電極２１Ｂ、２２Ｂとエラストマ層２１Ａ、２２Ａとの密着性は、分類０から２のいずれかであることが好ましい。分類０から２のいずれかであると、５０％以上の予歪みが加わるように、巻回体１１を大延伸させた際に、エラストマ層２１Ａ、２２Ａと電極２１Ｂ、２２Ｂとの剛性の違いから、エラストマ層２１Ａ、２２Ａと電極２１Ｂ、２２Ｂとの間が剥離してしまうことを抑制できる。
電極２１Ｂ、２２Ｂは、導電性材料を含んでいる。電極２１Ｂ、２２Ｂが、必要に応じて伸縮性を有するバインダ、ゲル、懸濁液およびオイルのうちの少なくとも１種を更に含んでいてもよい。また、電極２１Ｂ、２２Ｂが、必要に応じて添加剤を更に含んでいてもよい。
導電性材料は、例えば導電性フィラーおよび導電性高分子のうちの少なくとも１種である。導電性フィラーの形状としては、例えば、球状、楕円体状、針状、板状、鱗片状、チューブ状、ワイヤー状、棒状（ロッド状）、繊維状、不定形状などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、１種状の形状の導電性フィラーのみを用いてもよいし、２種以上の形状の導電性フィラーを組み合わせて用いてもよい。
導電性フィラーは、例えば、炭素系フィラー、金属系フィラー、金属酸化物系フィラーおよび金属被覆系フィラーのうちの少なくとも１種を含んでいる。ここで、金属には、半金属が含まれるものと定義する。
炭素系フィラーは、例えば、カーボンブラック（例えばケッチェンブラック、アセチレンブラックなど）、ポーラスカーボン、炭素繊維（例えばＰＡＮ系、ピッチ系など）、カーボンナノファイバー、フラーレン、グラフェン、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ（例えばＳＷＣＮＴ、ＭＷＣＮＴなど）、カーボンマイクロコイルおよびカーボンナノホーンのうちの少なくとも１種を含んでいる。
金属系フィラーは、例えば、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタン、ビスマス、アンチモンおよび鉛のうちの少なくとも１種を含んでいる。
金属酸化物系フィラーは、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、酸化亜鉛－酸化錫、酸化インジウム－酸化錫または酸化亜鉛－酸化インジウム－酸化マグネシウムを含んでいる。
金属被覆系フィラーは、ベースフィラーを金属で被覆したものである。ベースフィラーは、例えば、マイカ、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、酸化亜鉛または酸化チタンである。ベースフィラーを被覆する金属は、例えば、ＮｉおよびＡｌのうちの少なくとも１種を含んでいる。
導電性高分子は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンおよびポリピロールのうちの少なくとも１種である。
バインダは、エラストマであることが好ましい。エラストマとしては、エラストマ層２１Ａ、２２Ａと同様のものを例示することができる。添加剤としては、エラストマ層２１Ａ、２２Ａと同様のものを例示することができる。
電極２１Ｂ、２２Ｂはコンポジット材料（複合材料）を含んでいてもよい。コンポジット材料は、例えば、エラストマと導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも１種とのコンポジット材料、伸縮性のイオン導電性材料と電界質とを含むコンポジット材料、高分子の懸濁液（アクリルエマルジョン等）と導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも１種とのコンポジット材料、ブロックコポリマと導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも１種とのコンポジット材料、および高分子ゲルとイオン導電体とのコンポジット材料のうちの少なくとも１種を含んでいる。
（密着性の改善）
エラストマ層２１Ａ、２２Ａと電極２１Ｂ、２２Ｂとの界面には密着性改善の処理が施されていることが好ましい。密着性が改善されていることで、５０％以上の予歪みが加わるように、巻回体１１を大延伸させた際に、エラストマ層２１Ａ、２２Ａと電極２１Ｂ、２２Ｂとの剛性の違いから、エラストマ層２１Ａ、２２Ａと電極２１Ｂ、２２Ｂとの間が剥離してしまうことを抑制できる。
上記界面の密着性改善のためには、巻回体１１が、（１）エラストマ層２１Ａ、２２Ａと電極２１Ｂ、２２Ｂとの間に設けられたシランカップリング剤、（２）エラストマ層２１Ａ、２２Ａと電極２１Ｂ、２２Ｂとの間に設けられたプライマー層、（３）物理的前処理が施されたエラストマ層２１Ａ、２２Ａおよび電極２１Ｂ、２２Ｂの少なくとも一方の表面、および（４）エラストマ層２１Ａ、２２Ａおよび電極２１Ｂ、２２Ｂの少なくとも一方の表面に付与された微細凹凸、のうちの少なくとも１種を備えることが好ましい。なお、物理的前処理は、例えば、エキシマ光照射処理、紫外線照射処理、プラズマ処理およびコロナ処理のうちの少なくとも１種である。
（シランカップリング剤）
シランカップリング剤の種類は特に限定されず、公知のシランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ－スチリルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチル－ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（ビニルベンジル）－２－アミノエチル－３－アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、３－ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３－クロロプロピルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３－イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
（取り出し電極）
取り出し電極１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ、端面１１ＳＡ、１１ＳＢに固定されている。取り出し電極１２Ａ、１２Ｂは、伸縮性を有することが好ましい。巻回体１１の径方向の伸縮に応じて、取り出し電極１２Ａ、１２Ｂも径方向に伸縮することができるので、取り出し電極１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ端面１１ＳＡ、１１ＳＢから剥離することを抑制できる。
取り出し電極１２Ａ、１２Ｂは、導電性材料を含んでいる。取り出し電極１２Ａ、１２Ｂが、必要に応じて伸縮性を有するバインダを含んでいてもよい。導電性材料としては、電極２１Ｂ、２２Ｂと同様のものを例示することができる。バインダは、エラストマであることが好ましい。エラストマとしては、エラストマ層２１Ａ、２２Ａと同様のものを例示することができる。
［アクチュエータの動作］
次に、本技術の第１の実施形態に係るアクチュエータ１０の動作の一例について説明する。
エラストマ層２１Ａ、２２Ａを間に挟んで対向する電極２１Ｂ、２２Ｂ間に駆動電圧が印加されると、両電極２１Ｂ、２２Ｂにクーロン力による引力が作用する。このため、両電極２１Ｂ、２２Ｂ間に配置されたエラストマ層２１Ａ、２２Ａは、その厚さ方向に押圧されて薄くなると共に、伸張する。
一方、エラストマ層２１Ａ、２２Ａを間に挟んで対向する電極２１Ｂ、２２Ｂ間に印加された駆動電圧が解除されると、電極２１Ｂ、２２Ｂ間にクーロン力による引力が作用しなくなる。このため、エラストマ層２１Ａ、２２Ａの復元力によりエラストマ層２１Ａ、２２Ａは収縮して、元の大きさおよび厚さに戻る。
［アクチュエータの製造方法］
次に、本技術の第１の実施形態に係るアクチュエータ１０の製造方法の一例について説明する。
（エラストマ層形成用塗料の調製工程）
エラストマを溶剤に加えて分散させることにより、エラストマ層形成用塗料を調製する。必要に応じて、エラストマ以外の樹脂材料および添加剤のうちの少なくとも１種を溶剤に更に加えるようにしてもよい。例えば、基材（剥離基材）へのエラストマ層形成用塗料の塗布性やポットライフを向上させる目的で、必要に応じて界面活性剤、粘度調整剤、分散剤などの添加剤を加えてもよい。分散方法としては、攪拌、超音波分散、ビーズ分散、混錬、ホモジナイザー処理などを用いることが好ましい。
溶剤は、エラストマを分散できるものであればよく、特に限定されるものではない。例えば、水、エタノール、メチルエチルケトン、イソプロパノールアルコール、アセトン、アノン（シクロヘキサノン、シクロペンタノン）、炭化水素（ヘキサン）、アミド（ＤＭＦ）、スルフィド（ＤＭＳＯ）、ブチルセロソルブ、ブチルトリグリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールイソプロピルエーテル、トリプロピレングリコールイソプロピルエーテル、メチルグリコール、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートなどが挙げられる。
（導電性塗料の調製工程）
導電性材料を溶剤に加えて分散させることにより、電極形成用塗料である導電性塗料を調製する。必要に応じて、バインダおよび添加剤のうちの少なくとも１種を溶剤に更に加えるようにしてもよい。例えば、エラストマ層２１Ａ、２２Ａへの導電性塗料の塗布性やポットライフを向上させる目的で、必要に応じて界面活性剤、粘度調整剤、分散剤などの添加剤を加えてもよい。導電性塗料は導電性インクであってもよいし、導電性ペーストであってもよい。分散手法としては、上記のエラストマ層形成用塗料の調製工程と同様のものを例示することができる。また、溶剤は、導電性材料を分散できるものであればよく、特に限定されるものではない。例えば、上記のエラストマ層形成用塗料の調製工程と同様のものを例示することができる
（電極シートの作製工程）
電極シート２１を次のようにして作製する。まず、基材を準備し、必要に応じて基材の一方の面に剥離処理を施す。基材としては、無機基材を用いてもよいし、プラスチック基材を用いてもよい。また、基材としては、板状のものを用いてもよいし、シート状のものを用いてもよい。
次に、エラストマ層形成用塗料を基材の一方の面に塗布し、長尺の矩形状を有する塗膜を形成する。ここで、塗布には印刷も含まれるものとする。塗布法としては、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。続いて、基材の一方の面に形成した塗膜を乾燥させる。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥および加熱乾燥のいずであってもよい。これにより、基材の一方の面にエラストマ層２１Ａが形成される。その後、必要に応じて、このエラストマ層２１Ａの一方の表面に、上記の密着性改善の処理を施すようにしてもよい。
次に、導電性塗料をエラストマ層２１Ａの一方の面に塗布し、長尺の矩形状を有する塗膜を形成する。この際、塗膜の一方の長辺は、エラストマ層２１Ａの一方の長辺の内側に位置しているのに対して、塗膜の他方の長辺は、エラストマ層２１Ａの他方の長辺に重ね合わされるように塗膜を形成する。塗布法としては、エラストマ層形成用塗料の塗布と同様の方法を例示することができる。
続いて、エラストマ層２１Ａの一方の面に形成した塗膜を乾燥させることにより、電極２１Ｂを形成する。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥および加熱乾燥のいずであってもよい。以上により、電極シート２１が作製される。
電極シート２２は、電極シート２１と同様にして作製される。
（電極シートの積層工程）
図２Ｂに示すように、エラストマ層２１Ａ、２２Ａの各辺を重ね合わせると共に、電極２１Ｂ、２２Ｂの間にエラストマ層２２Ａを挟むようにして、電極シート２１上に電極シート２２を載置することにより、長尺の矩形状を有する積層体を得る。この際、電極２２Ｂの一方の長辺が積層体の一方の長辺側の端面から露出し、電極２１Ｂの他方の長辺が積層体の他方の長辺側の端面から露出するように、電極シート２１、２２の積層方向を調整する。
（積層体の巻回工程）
図２Ｃに示すように、得られた積層体をこの積層体の幅方向（軸方向）１１ＤＡおよび長手方向（周方向）１１ＤＢに２軸延伸しながら、積層体を長手方向に巻回することにより、図２Ａに示す巻回体１１を得る。
（引き出し電極の固定工程）
続いて、巻回体１１の一方の端面１１ＳＡに取り出し電極１２Ａを接着または溶着などにより固定し、他方の端面１１ＳＢに取り出し電極１２Ｂを接着または溶着などにより固定する。以上により、図１Ａに示すアクチュエータ１０が得られる。
［効果］
第１の実施形態に係るアクチュエータ１０は、第１の積層体としての電極シート２１と、第２の積層体としての電極シート２２とを備え、電極シート２１、２２は、渦巻状または同心状を有し、電極シート２１、２２に予歪みが加えられており、電極シート２１、２２の面積歪みが、１０％以上である。これにより、アクチュエータ１０を薄型化できる。また、エラストマ層２１Ａ、２２Ａを薄膜化できるので、アクチュエータ１０の駆動電圧を低減することができる。
予歪みが加えられた電極シート２１、２２の軸方向１１ＤＡの応力Ａと、周方向１１ＤＢの応力Ｂとの応力比（Ａ：Ｂ）が１：２である場合には、支持部材なしで、予歪みが加えられた状態（すなわち延伸状態）に巻回体１１を保持できる。したがって、アクチュエータ１０全体の構造を簡略化することができる。また、支持部材の剛性の影響によりアクチュエータ１０で発生した力の一部が消費されることがないため、外部に取り出せる力を増加させることができる。
［変形例］
（変形例１）
巻回体１１内において隣接する電極２１Ｂおよびエラストマ層２２Ａのうちの少なくとも一方が粘着性を有していてもよい。この場合、電極シート２１の外周側の一端が、延伸に起因する張力により剥離することを抑制できる。巻回体１１内において隣接する電極２２Ｂおよびエラストマ層２１Ａのうちの少なくとも一方が粘着性の表面を有していてもよい。この場合、電極シート２２の外周側の一端が、延伸に起因する張力により剥離することを抑制できる。
また、巻回体１１内において隣接する電極２１Ｂおよびエラストマ層２２Ａのうちの少なくとも一方の外周側の端部が、粘着性を有していてもよい。巻回体１１内において隣接する電極２２Ｂおよびエラストマ層２１Ａのうちの少なくとも一方の外周側の端部が、粘着性を有していてもよい。
（変形例２）
アクチュエータ１０が、図４Ａに示すように、巻回体１１（すなわち巻回された電極シート２１、２２）を巻き止めする１または２以上のリング状の巻止部材１４をさらに備えるようにしてもよい。この場合、電極シート２１、２２の外周側の一端が、延伸に起因する張力により剥離することを抑制できる。巻止部材１４は伸縮性を有していることが好ましい。アクチュエータ１０を駆動させた際に、巻止部材１４が巻回体１１の収縮に追従して変形することが可能になるので、巻止部材１４の位置ずれを抑制できるからである。
巻止部材１４としては、例えば、伸縮性を有するリング状部材、伸縮性を有する粘着テープなどが挙げられる。なお、巻止部材１４として粘着テープを用いる場合には、巻止部材１４はリング状を有していなくてもよい。
（変形例３）
アクチュエータ１０が、図４Ｂに示すように、巻回体１１を収容する円筒状の収容部材１５をさらに備えるようにしてもよい。この場合、電極シート２１、２２の外周側の一端が、延伸に起因する張力により剥離することを抑制できる。収容部材１５は伸縮性を有していることが好ましい。アクチュエータ１０を駆動させた際に、収容部材１５が巻回体１１の収縮に追従して変形することが可能になるので、収容部材１５が巻回体１１から外れることを抑制できるからである。
（変形例４）
図４Ｃに示すように、渦巻状に巻回された電極シート２１、２２の外周側の一端、具体的にはエラストマ層２１Ａ、２２Ａの外周側の一端が、巻回体１１の外周面に接着材１６により接着され、巻止されていてもよい。なお、変形例１～４の構成を２以上組み合わせるようにしてもよい。
（変形例５）
アクチュエータ１０の本体が、巻回体１１に代えて、同心円状の複数の電極と、同心状の複数のエラストマ層とを備え、電極とエラストマとが交互に積層された積層体を備えるようにしてもよい。
（変形例６）
巻回体１１は、エラストマ層２１Ａと、エラストマ層２１Ａの一方の面に設けられた電極２１Ｂと、電極２１Ｂの一方の面に設けられたエラストマ層２２Ａと、エラストマ層２２Ａの一方の面に設けられた電極２２Ｂとを備える１枚の積層シートを巻回することにより構成されていてもよい。
（変形例７）
エラストマ層２１Ａ、２２Ａを間に挟んで対向する電極２１Ｂ、２２Ｂが所定のパターンを有するパターン電極であってもよい。例えば、複数の電極２１Ｂ、２２Ｂがエラストマ層２１Ａ、２２Ａを介して対向する共に、巻回体１１の軸方向に延設されていてもよい。また、複数の電極２１Ｂ、２２Ｂは、エラストマ層２１Ａ、２２Ａの周方向に等間隔で配置されていてもよい。具体的な電極のパターンとしては、ストライプ状、格子状、螺旋状、同心状、メッシュ状または幾何学模様状などを例示することができるが、これに限定されるものではない。
（変形例８）
エラストマ層２１Ａ、２２Ａおよび電極２１Ｂ、２２Ｂのうちの少なくとも１つが、多層構造を有する部材であってもよい。この場合、多層構造を有する部材の表面層は、粘着性を有していることが好ましい。隣接する部材間の密着性を向上することができるからである。
（変形例９）
第１の実施形態では巻回体１１がほぼ円柱状を有する構成を例として説明したが、巻回体１１はほぼ角柱状を有していてもよい。また、巻回体１１はほぼ円筒状またはほぼ角筒状などの筒状を有していてもよい。この場合、中空状の内部空間にコイルスプリングなどの支持部材が設けられていてもよい。また、中空状の内部空間が、気体に代えて液体または固体により満たされていてもよい。ここで、液体は、例えば水または食塩水などである。また、固体は、例えばゾルまたはゲルなどである。
（変形例１０）
第１の実施形態では、電極シート２１、２２、すなわちエラストマ層２１Ａ、電極２１Ｂ、エラストマ層２２Ａおよび電極２２Ｂの全てに予歪みが加えられた構成について説明したが、エラストマ層２１Ａおよび電極２１Ｂのうちの少なくとも１つの部材に予歪みが加えられ、かつエラストマ層２２Ａおよび電極２２Ｂのうちの少なくとも１つの部材に予歪みが加えられていてもよい。また、エラストマ層２１Ａ、電極２１Ｂ、エラストマ層２２Ａおよび電極２２Ｂのうちの少なくとも１つの部材に予歪みが加えられていてもよい。上記構成の場合、予歪みが加えられた少なくとも１つの部材の面積歪みは、１０％以上、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上、さらにより好ましくは７０％以上、特に好ましくは１００％以上である。また、予歪みが加えられた電極シート２１、２２の軸方向１１ＤＡの応力Ａと周方向１１ＤＢの応力Ｂとの応力比（Ａ：Ｂ）を約１：２としてもよい。
＜２ 第２の実施形態＞
［アクチュエータの構成］
以下、図５Ａ～５Ｃ、６Ａ、６Ｂを参照して本技術の第２の実施形態に係るアクチュエータ１１０の構成の一例について説明する。アクチュエータ１１０は、ほぼ円柱状の巻回体１１１と、巻回体１１１の一方の端面１１１ＳＡから取り出された取り出し電極１１２Ａと、巻回体の他方の端面１１１ＳＢから取り出された取り出し電極１１２Ｂとを備える。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
巻回体１１１は、アクチュエータ１１０の本体であり、長尺状を有する電極シート１２１と、長尺状を有する電極シート１２２とを備える。
電極シート１２１は、エラストマ層（誘電体層）２１Ａと、エラストマ層２１Ａの一方の面に設けられ、伸縮性を有する電極１２１Ｂとを備える。電極２１Ｂは、矩形状の本体部１２１Ｃと、この本体部１２１Ｃの両長辺のうち、一方の端面１１１ＳＡ側となる長辺から延設された延設部１２１Ｄとを有する。エラストマ層２１Ａと本体部１２１Ｃとの長手方向が一致するように、電極１２１Ｂはエラストマ層２１Ａの一方の面に設けられている。本体部１２１Ｃはエラストマ層２１Ａよりもやや小さく、電極１２１Ｂの周縁（すなわち両端辺および両長辺）は、図６Ａ、６Ｂに示すように、エラストマ層２１Ａの周縁（すなわち両端辺および両長辺）の内側に位置している。
電極シート１２２は、エラストマ層（誘電体層）２２Ａと、エラストマ層２２Ａの一方の面に設けられ、伸縮性を有する電極１２２Ｂとを備える。電極１２２Ｂは、矩形状の本体部１２２Ｃと、この本体部１２２Ｃの両長辺のうち、他方の端面１１１ＳＢ側となる長辺から延設された延設部１２２Ｄとを有する。エラストマ層２２Ａと本体部１２２Ｃとの長手方向が一致するように、電極１２２Ｂはエラストマ層２２Ａの一方の面に設けられている。本体部１２２Ｃはエラストマ層２１Ａよりもやや小さく、電極１２２Ｂの周縁（すなわち両端辺および両長辺）は、図６Ａ、６Ｂに示すように、エラストマ層２２Ａの周縁（すなわち両端辺および両長辺）の内側に位置している。
延設部１２１Ｄ、１２２Ｄに対してそれぞれ、取り出し電極１１２Ａ、１１２Ｂが溶接などにより接続される。延設部１２１Ｄ、１２２Ｄは、本体部１２１Ｃ、本体部１２２Ｃの長辺のうち、電極シート１２１、１２２の外周側の一端部に設けられている。なお、延設部１２１Ｄ、１２２Ｄの位置はこれに限定されるものではなく、電極シート１２１、１２２の中周に対応する部分に設けられていてもよい。但し、延設部１２１Ｄ、１２２Ｄを電極シート１２１、１２２の中周に対応する部分に設けた場合には、取り出し電極１１２Ａ、１１２Ｂ上に巻回された電極シート１２１、１２２に歪みが生じる虞がある。このような歪みは、取り出し電極１１２Ａ、１１２Ｂ上に巻回される巻回数が増えるほど助長される傾向がある。したがって、巻回体１１１の形状をより円柱状に近い状態とし、より高性能なアクチュエータ１１０を得るためには、上記のように、延設部１２１Ｄ、１２２Ｄは、電極１２１Ａ、１２１Ｂの長辺の外周側の一端部に設けられていることが好ましい。
［効果］
第２の実施形態に係るアクチュエータ１１０では、電極１２１Ｂ、１２２Ｂの本体部１２１Ｃ、１２２Ｃの両長辺は、エラストマ層２１Ａ、２２Ａの両長辺の内側に位置しているので、電極１２１Ａ、１２２Ｂの両長辺が端面１１１ＳＡ、１１１ＳＢから露出することを抑制できる。したがって、電極１２１Ａ、１２２Ｂが端面１１１ＳＡ、１１１ＳＢにて短絡することを抑制できるので、アクチュエータ１１０の安全性を向上することができる。
［変形例］
（変形例１）
図７Ａに示すように、取り出し電極１１２Ａ、１１２Ｂの両方が、巻回体１１１の一方の端面１１１ＳＡからが取り出されていてもよい。この場合、図７Ｂに示すように、延設部１２１Ｄ、１２２Ｄは、本体部１２１Ｃ、１２２Ｃの両長辺のうち、一方の端面１１１ＳＡ側の長辺から延設される。また、延設部１２１Ｄは、一方の端面１１１ＳＡ側の長辺の一端の位置に設けられ、延設部１２２Ｄは、一方の端面１１１ＳＡ側の長辺の他端の位置に設けられていることが好ましい。巻回体１１１の形状をより円柱状に近い状態とし、より高性能なアクチュエータ１１０を得ることができるからである。
（変形例２）
図８Ａに示すように、取り出し電極１１２Ａ、１１２Ｂが、巻回体１１１の最外周側の端部から取り出されていてもよい。取り出し電極１１２Ａ、１１２Ｂがこのような位置から取り出されていることで、巻回体１１１の形状をより円柱状に近い状態とし、より高性能なアクチュエータ１１０を得ることができる。
上記構成の場合、延設部１２１Ｄ、１２２Ｄは、図８Ｂに示すように、本体部１２１Ｃ、１２２Ｃの両短辺のうち、外周側の短辺から延設される。また、延設部１２１Ｄは、外周側の短辺の一端の位置に設けられ、延設部１２１Ｄは、最外周側の短辺の他端に設けられていることが好ましい。取り出し電極１１２Ａ、１１２Ｂが接触して短絡することを抑制できるからである。
＜３ 第３の実施形態＞
［アクチュエータの構成］
本技術の第３の実施形態に係るアクチュエータ２１０は、図９に示すように、螺旋状にねじられたファイバ状の巻回体２１１を備える点において、第１の実施形態に係るアクチュエータ１０とは異なっている。なお、第３の実施形態において第１の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
螺旋状にねじられたファイバ状の巻回体２１１には、巻回体２１１の中心軸方向に張力が加えられており、図１０Ａ、１０Ｂに示すように、螺旋状にねじられた巻回体２１１の長さは、螺旋状のねじりを解いた状態の巻回体２１１Ａの長さよりも長くなっている。すなわち、螺旋状にねじられた巻回体２１１の直径Ｒ1は、螺旋状のねじりを解いた状態の巻回体２１１Ａの直径Ｒ0よりも小さくなっている。巻回体２１１は、上記以外の点では、第１の実施形態の巻回体１１と同様である。
［アクチュエータの製造方法］
次に、本技術の第３の実施形態に係るアクチュエータ２１０の製造方法の一例について説明する。まず、第１の実施形態と同様にして、ファイバ状の巻回体２１１Ａを作製する。次に、図１０Ａに示すように、巻回体２１１Ａの一端を固定部材２１２に固定したのち、巻回体２１１Ａをねじる。この際、巻回体２１１Ａをその長手方向に引っ張りながらねじるようにしてもよい。以上により、図１０Ｂに示すように、螺旋状にねじられた巻回体２１１が得られる。
［効果］
第３の実施形態に係るアクチュエータ２１０では、螺旋状にねじられたファイバ状の巻回体２１１を備える。螺旋状にねじられた巻回体２１１の直径Ｒ1は、螺旋状のねじりを解いた状態の巻回体２１１Ａの直径Ｒ0よりも小さくなっている。したがって、エラストマ層２１Ａ、２２Ａが更に薄膜化されていので、アクチュエータ１０の駆動電圧を更に低減することができる。
［変形例］
アクチュエータ２２０は、図１１に示すように、渦巻状に巻かれたファイバ状の巻回体２２１を備えるようにしてもよい。このような構成のアクチュエータ２２０は、例えば触覚提示装置などに用いることができる。
巻回体２１１は、第１の実施形態の変形例における巻回体１１および積層体（変形例５）、第２の実施形態およびその変形例における巻回体１１１のいずれかを螺旋状にねじったものであってもよい。また、束ねられた複数の巻回体１１または積層体（第１の実施形態の変形例５）をねじったものであってもよい。
＜４ 応用例＞
［触覚提示装置の構成］
図１２を参照して、本技術を触覚提示装置に適用した例について説明する。触覚提示装置は、駆動装置の一例であり、アクチュエータアレイ３１１と、電圧源３１２と、図示しない制御部とを備える。なお、本応用例において第１の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
アクチュエータアレイ３１１は、駆動部材の一例であり、ファイバ状を有する複数のアクチュエータ１０を備える。複数のアクチュエータ１０は、各アクチュエータ１０の軸方項が同一方向となり、かつ、隣接するアクチュエータ１０の周面同士が対向するように一列に配置されている。端子１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ、配線３１３Ａ、３１３Ｂを介して電圧源３１２に接続されている。電圧源３１２は、図示しない制御部からの制御信号に基づき、所定の周波数の駆動電圧を各アクチュエータ３１０に供給する。
［触感提示装置の動作］
図１３Ａ、１３Ｂを参照して、上述の構成を有する触覚提示装置の動作の一例について説明する。ここでは、図１３Ａに示すように、アクチュエータアレイ３１１を構成するアクチュエータアレイ３１１の両端がそれぞれ、支持体３１４に支持されている場合について説明する。
アクチュエータ１０に駆動電圧が印加されると、図１３Ｂに示すように、アクチュエータ１０が伸び、湾曲する。アクチュエータ１０に印加された駆動電圧が解除されると、図１３Ａに示すように、アクチュエータ１０が縮み、元の長さに戻り、直線状となる。
［変形例］
アクチュエータアレイ３１１は、第１の実施形態に係るアクチュエータ１０に代えて、第１の実施形態の変形例に係るアクチュエータ１０、第２の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ１１０、第３の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ２１０のうちのいずれかを備えるようにしてもよい。
＜５ 応用例＞
［触覚提示装置の構成］
図１４を参照して、本技術を触覚提示装置に適用した他の例について説明する。触覚提示装置は、駆動装置の一例であり、アクチュエータアレイ４１１と、電圧源４１２と、図示しない制御部とを備える。なお、本応用例において第１の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
アクチュエータアレイ４１１は、駆動部材の一例であり、ファイバ状を有する複数のアクチュエータ１０を備え、複数のアクチュエータ１０は、網目状に２次元配置されている。具体的には、アクチュエータアレイ３２０は、ファイバ状を有する第１群のアクチュエータ１０と、第１群のアクチュエータ１０上に重ね合わされ、ファイバ状を有する第２群のアクチュエータ１０とを備える。
第１群のアクチュエータ１０は、アクチュエータ１０の長手方向が第１方向となると共に、隣接するアクチュエータ１０の周面同士が対向するように、所定間隔離して一列に配置されている。第２群のアクチュエータ１０は、アクチュエータ１０の長手方向が第１方向と交差（例えば直交）する第２方向となると共に、隣接するアクチュエータ１０の周面同士が対向するように、所定間隔離して一列に配置されている。
第１群のアクチュエータ１０の端子１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ、配線４１３Ａ、４１３Ｂを介して電圧源４１２に接続されている。第２群のアクチュエータ１０の端子１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ、配線４１４Ａ、４１４Ｂを介して電圧源４１２に接続されている。
電圧源４１２は、図示しない制御部からの制御信号に基づき、所定の周波数の駆動電圧を各アクチュエータ３１０に供給する。
［変形例］
アクチュエータアレイ３２０は、第１の実施形態に係るアクチュエータ１０に代えて、第１の実施形態の変形例に係るアクチュエータ１０、第２の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ１１０、第３の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ２１０のうちのいずれかを備えるようにしてもよい。
＜６ 応用例＞
［直動駆動装置の構成］
図１５を参照して、本技術を直動駆動装置に適用した例について説明する。直動駆動装置は、駆動装置の一例であり、柱状を有するアクチュエータ群５１１と、電圧源５１２と、図示しない制御部とを備える。なお、本応用例において第１の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
アクチュエータ群５１１は、駆動部材の一例であり、棒状を有する複数のアクチュエータ１０を備え、これらの複数のアクチュエータ１０は、図示しない保持部材により束ねられている。保持部材としては、例えば、収縮性を有するリング状部材、収縮性を有する粘着テープ、または複数のアクチュエータ１０を収容する収縮性の筒状の部材などを用いてもよい。筒状の部材の形状は特に限定されるものではないが、例示するならば、円筒状または角筒状などが挙げられる。
端子１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ、配線５１３Ａ、５１３Ｂを介して電圧源５１２に接続されている。電圧源５１２は、図示しない制御部からの制御信号に基づき、駆動電圧を各アクチュエータ３１０に供給する。
直動駆動装置は、図１６に示すように、アクチュエータ群５１１の一端を支持する支持体５１４と、アクチュエータ群５１１の他端に固定された柱状の固定部材５１５とをさらに備えるようにしてもよい。
［直動駆動装置の動作］
上述の構成を有する直動駆動装置は、次のような動作をする。すなわち、アクチュエータ１０に駆動電圧が印加されると、アクチュエータ群５１１が伸びる。また、アクチュエータ１０に印加された駆動電圧が解除されると、アクチュエータ群５１１が縮む。
［変形例］
アクチュエータ群５１１は、第１の実施形態に係るアクチュエータ１０に代えて、第１の実施形態の変形例に係るアクチュエータ１０、第２の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ１１０、第３の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ２１０のうちのいずれかを備えるようにしてもよい。
＜７ 応用例＞
［関節駆動装置の構成］
図１７を参照して、本技術を関節駆動装置に適用した例について説明する。関節駆動装置は、駆動装置の一例であり、柱状体６１１と、一対のアクチュエータ６１２Ａ、６１２Ｂと、柱状体６１１およびアクチュエータ６１２Ａ、６１２Ｂの一端を支持する支持体６１３と、柱状体６１１の他端に回転可能に支持された回転体６１４と、回転体６１４に支持された駆動部６１５と、電圧源６１６と、図示しない制御部とを備える。
回転体６１４の周面には、ワイヤーなどの線状部材６１７が架けられている。線状部材６１７の一端はアクチュエータ６１２Ａの他端に接続され、線状部材６１７の他端はアクチュエータ６１２Ｂの他端に接続されている。回転体６１４は、アクチュエータ６１２Ａ、６１２Ｂの伸縮により線状部材を介して回転可能となっている。電圧源６１６は配線６２０を介してアクチュエータ６１２Ａ、６１２Ｂと電気的に接続されており、図示しない制御部からの制御信号に基づき、駆動電圧をアクチュエータ６１２Ａ、６１２Ｂに供給する。
アクチュエータ６１２Ａ、６１２Ｂは、第１の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ１０、第２の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ１１０、第３の実施形態およびその変形例に係るアクチュエータ２１０のうちのいずれかである。
［関節駆動装置の動作］
上述の構成を有する直動駆動装置は、次のような動作をする。すなわち、駆動電圧を制御し、アクチュエータ６１２Ａを伸ばし、アクチュエータ６１２Ｂを縮めると、線状部材６１７を介して回転体６１４は矢印６１８Ａに示す方向に回転する。これにより、駆動部６１５は矢印６１９Ａに示す方向に駆動する。一方、駆動電圧を制御し、アクチュエータ６１２Ａを縮め、アクチュエータ６１２Ｂを伸ばすと、線状部材６１７を介して回転体６１４は矢印６１８Ｂに示す方向に回転する。これにより、駆動部６１５は矢印６１９Ｂに示す方向に駆動する。
以上、本技術の実施形態および応用例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態および応用例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態および応用例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態および応用例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
（１）
エラストマ層と電極とを含む積層体を備え、
前記積層体は、渦巻状または同心状を有し、
前記エラストマ層および前記電極のうちの少なくとも１つの部材に予歪みが加えられており、
前記少なくとも１つの部材の面積歪みが、１０％以上であるアクチュエータ。
（２）
前記積層体の軸方向の応力Ａと周方向の応力Ｂとの応力比（Ａ：Ｂ）が、１：２である（１）に記載のアクチュエータ。
（３）
前記少なくとも１つの部材の面積歪みが、５０％以上である（１）または（２）に記載のアクチュエータ。
（４）
前記予歪みは、前記積層体の軸方向および周方向に加えられている（１）から（３）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（５）
前記積層体の軸方向の収縮力と周方向の収縮力とが、つり合っている（４）に記載のアクチュエータ。
（６）
前記エラストマ層のヤング率が、１０ＭＰａ以下であり、
前記エラストマ層の破断歪みが、５０％以上である（１）から（５）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（７）
前記エラストマ層および前記電極のうちの少なくとも１つの部材は、多層構造を有している（１）から（６）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（８）
前記多層構造を有している部材の表面層は、粘着性を有している（７）に記載のアクチュエータ。
（９）
前記エラストマ層および前記電極のうちの少なくとも１つの部材が、粘着性の表面を有している（１）から（７）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１０）
渦巻状を有する前記積層体を巻き止めする巻止部材をさらに備える（１）から（９）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１１）
渦巻状を有する前記積層体を収容する筒状の収容部材をさらに備える（１）から（１０）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１２）
渦巻状を有する前記積層体の最外周側の一端が、接着により巻き止めされている（１）から（１１）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１３）
前記アクチュエータは、螺旋状にねじられている（１）から（１２）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１４）
前記アクチュエータは、ファイバ状を有する（１）から（１３）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１５）
（１）から（１４）のいずれかに記載のアクチュエータを複数備える駆動部材。
（１６）
前記複数のアクチュエータは、束ねられている（１５）に記載の駆動部材。
（１７）
前記複数のアクチュエータは、該複数のアクチュエータそれぞれの軸方向が同一方向を向き、かつ隣接する前記アクチュエータの周面同士が対向するように一列に配置されている（１５）に記載の駆動部材。
（１８）
前記複数のアクチュエータは、網目状に配置されている（１５）に記載の駆動部材。
（１９）
（１）から（１４）のいずれかに記載のアクチュエータを備える触覚提示装置。
（２０）
（１）から（１４）のいずれかに記載のアクチュエータを備える駆動装置。
１０、１１０、２１０、２２０ アクチュエータ
１１、１１１、２１１、２２１ 巻回体（アクチュエータ本体）
１１ＳＡ、１１ＳＢ、１１１ＳＡ、１１１ＳＢ 端面
１１ＤＡ 軸方向
１１ＤＢ 周方向
１２Ａ、１２Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂ 取り出し電極
１３Ａ、１３Ｂ 端子
１４ 巻止部材
１５ 収容部材
１６ 接着材
２１、２２、１２１、１２２ 電極シート、
２１Ａ、２２Ａ エラストマ層
２１Ｂ、２２Ｂ、１２１Ｂ、１２２Ｂ 電極
１２１Ｃ、１２２Ｃ 本体部
１２１Ｄ、１２２Ｄ 延設部
３１１、４１１ アクチュエータアレイ
３１２、４１２、５１２、６１６ 電圧源
５１１ アクチュエータ群

Claims (20)

  1. エラストマ層と電極とを含む積層体を備え、
    前記積層体は、渦巻状または同心状を有し、
    前記エラストマ層および前記電極に予歪みが加えられており、
    前記エラストマ層および前記電極の面積歪みが、１０％以上であるアクチュエータ。
  2. 前記積層体の軸方向の応力Ａと周方向の応力Ｂとの応力比（Ａ：Ｂ）が、１：２である請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 前記エラストマ層および前記電極の面積歪みが、５０％以上である請求項１に記載のアクチュエータ。
  4. 前記予歪みは、前記積層体の軸方向および周方向に加えられている請求項１に記載のアクチュエータ。
  5. 前記積層体の軸方向の収縮力と周方向の収縮力とが、つり合っている請求項４に記載のアクチュエータ。
  6. 前記エラストマ層のヤング率が、１０ＭＰａ以下であり、
    前記エラストマ層の破断歪みが、５０％以上である請求項１に記載のアクチュエータ。
  7. 前記エラストマ層および前記電極のうちの少なくとも１つの部材は、多層構造を有している請求項１に記載のアクチュエータ。
  8. 前記多層構造を有している部材の表面層は、粘着性を有している請求項７に記載のアクチュエータ。
  9. 前記エラストマ層および前記電極のうちの少なくとも１つの部材が、粘着性の表面を有している請求項１に記載のアクチュエータ。
  10. 渦巻状を有する前記積層体を巻き止めする巻止部材をさらに備える請求項１に記載のアクチュエータ。
  11. 渦巻状を有する前記積層体を収容する筒状の収容部材をさらに備える請求項１に記載のアクチュエータ。
  12. 渦巻状を有する前記積層体の最外周側の一端が、接着により巻き止めされている請求項１に記載のアクチュエータ。
  13. 前記アクチュエータは、螺旋状にねじられている請求項１に記載のアクチュエータ。
  14. 前記アクチュエータは、ファイバ状を有する請求項１に記載のアクチュエータ。
  15. 請求項１に記載のアクチュエータを複数備える駆動部材。
  16. 前記複数のアクチュエータは、束ねられている請求項１５に記載の駆動部材。
  17. 前記複数のアクチュエータは、該複数のアクチュエータそれぞれの軸方向が同一方向を向き、かつ隣接する前記アクチュエータの周面同士が対向するように一列に配置されている請求項１５に記載の駆動部材。
  18. 前記複数のアクチュエータは、網目状に配置されている請求項１５に記載の駆動部材。
  19. 請求項１に記載のアクチュエータを備える触覚提示装置。
  20. 請求項１に記載のアクチュエータを備える駆動装置。
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