WO2024075564A1 - 誘電エラストマー型アクチュエータ、トランスデューサ、装置、情報処理システム、及び誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法 - Google Patents

誘電エラストマー型アクチュエータ、トランスデューサ、装置、情報処理システム、及び誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法 Download PDF

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WO2024075564A1
WO2024075564A1 PCT/JP2023/034682 JP2023034682W WO2024075564A1 WO 2024075564 A1 WO2024075564 A1 WO 2024075564A1 JP 2023034682 W JP2023034682 W JP 2023034682W WO 2024075564 A1 WO2024075564 A1 WO 2024075564A1
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WO
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wound body
electrode layer
dielectric elastomer
exposed
layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/034682
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English (en)
French (fr)
Inventor
大輔 山本
祐作 加藤
良 岩室
崇人 鈴木
義夫 後藤
Original Assignee
ソニーグループ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means

Definitions

  • the present disclosure relates to a dielectric elastomer actuator, a device having the actuator, and an information processing system having the device. Furthermore, the present disclosure relates to a method for manufacturing a dielectric elastomer actuator.
  • dielectric elastomer actuators including stack-type, wound-type, and fiber-type dielectric elastomer actuators. These utilize the property of elastomers contracting in a direction perpendicular to the electrode surface (stretching in the in-plane direction).
  • Patent Document 1 discloses an actuator that includes a dielectric elastomer and a plurality of voltage application members arranged via the dielectric elastomer, and operates by applying a voltage between the plurality of voltage application members, in which the voltage application members are formed in a cloth-like shape using elastic threads that include coil-shaped threads made of carbon fiber, and are capable of expanding and contracting in response to the deformation of the dielectric elastomer caused by the application of a voltage (Claim 1).
  • DEAs dielectric elastomer actuators
  • the rolled dielectric elastomer actuator (hereinafter also referred to as "rDEA") has a unique problem due to its structure or operation.
  • the rDEA has a rolled body of a sheet-like laminate in which electrode layers and dielectric elastomer layers are alternately laminated, and the electrode layers are connected to a circuit in order to apply a voltage to change the shape of the rolled body.
  • Preventing the occurrence of short circuits in the circuit is one of the important issues, and since the possibility of short circuits increases as the rDEA becomes smaller, preventing the occurrence of short circuits is particularly important. Another important issue is to prevent an increase in the connection resistance at the connection portion between the electrode layer and the circuit.
  • an object of the present disclosure is to solve at least one of the problems that may arise as rDEA is miniaturized.
  • a wound dielectric elastomer actuator having a specific structure.
  • a wound dielectric elastomer actuator is provided.
  • the wound body has at least a first step and a second step on one stepped bottom surface, One electrode layer of the at least one pair of complementary electrode layers is exposed on the first step; and The other electrode layer of the at least one pair of complementary electrode layers may be exposed in the second step.
  • the wound body has at least a first step and a second step on one stepped bottom surface, The stages may be arranged concentrically.
  • the wound body has two steps, an inner diameter side step and an outer diameter side step, on one stepped bottom surface,
  • the step on the inner diameter side may have a structure that is recessed or protrudes with respect to the step on the outer diameter side.
  • the wound body has three steps on one stepped bottom surface, including a step on the inner diameter side, a step on the outer diameter side, and a step in a middle portion between the two steps,
  • the intermediate step may be recessed or protruding relative to the inner diameter step and/or the outer diameter step.
  • the electrodes may not be exposed on the outer peripheral step.
  • the step in the intermediate portion may have no exposed electrodes.
  • Both bottom surfaces of the winding may be configured as stepped bottom surfaces.
  • At least one of the complementary electrode layers may have at least two electrodes that are not electrically connected.
  • the at least two electrodes that are not electrically connected to each other may be exposed to different steps of one stepped bottom surface.
  • the at least two electrically unconnected electrodes may be formed to define a predetermined pattern within one electrode layer.
  • the dielectric elastomer actuator may be configured such that the at least two electrically non-connected electrodes can be voltage-applied independently of one another.
  • the dielectric elastomer actuator may be configured to be expandable and contractable in the axial direction of the wound body.
  • the dielectric elastomer actuator may be configured such that the windings are capable of bending.
  • the dielectric elastomer actuator may further include a cap portion mating with the stepped bottom surface.
  • the present disclosure also provides a winding of a laminate having at least one pair of complementary electrode layers and a dielectric elastomer layer; The winding body has at least one stepped bottom surface.
  • a transducer is also provided.
  • the present disclosure also provides a device comprising the dielectric elastomer actuator.
  • the device may be an operation input device or an endoscope device.
  • the present disclosure also provides an information processing system having the device.
  • the present disclosure also provides a lamination step of forming a laminate in which electrode layers and elastomer layers are alternately laminated; a contour adjusting step of adjusting the contour of the laminate; and a wound body forming step of winding the laminate having the contour adjusted to form a wound body,
  • the outer shape adjustment step is performed so that the wound body has at least one stepped bottom surface.
  • a method for making a dielectric elastomer actuator is also provided.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the driving principle of a DEA.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the basic structure of a wound type DEA. 1A to 1C are diagrams illustrating examples of patterning of complementary electrode layers.
  • FIG. 1 is an example of a flow diagram of a method for producing rDEA.
  • FIG. 2 is an example of a flow diagram of a laminate forming process.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a laminate forming step.
  • FIG. 13 is an example of a flow diagram of a wound body forming process.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a winding process.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a changing process.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a removing step.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the basic structure of a wound type DEA.
  • 1A to 1C are diagrams illustrating examples of patterning of complementary electrode layers.
  • FIG. 1 is an example of a flow diagram
  • FIG. 1 is an example of a flow diagram of a modularization process. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure.
  • 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure.
  • 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure.
  • 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an rDEA according to the present disclosure.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a two-stage stepped bottom surface and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a two-stage stepped bottom surface and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a two-stage stepped bottom surface and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a two-stage stepped bottom surface and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a two-stage stepped bottom surface and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a two-stage stepped bottom surface and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a three-stage stepped bottom surface and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having two stepped bottom surfaces and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having two stepped bottom surfaces and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having two stepped bottom surfaces and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having two stepped bottom surfaces and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having two stepped bottom surfaces and a manufacturing method thereof.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a pattern electrode and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a pattern electrode and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a pattern electrode and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a pattern electrode and a method for manufacturing the same.
  • 1A to 1C are schematic diagrams for explaining a wound body having a pattern electrode and a method for manufacturing the same.
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an operation input device according to the present disclosure.
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an operation input device according to the present disclosure.
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an operation input device according to the present disclosure.
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an operation input device having a plurality of rDEAs;
  • 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an endoscope apparatus according to the present disclosure.
  • 1 is a block diagram showing a configuration example of an information processing system according to the present disclosure.
  • 1 is a block diagram showing a configuration example of an information processing system according to the present disclosure.
  • the DEA includes a dielectric elastomer and an electrode pair that applies a voltage to the dielectric elastomer.
  • a voltage is applied to the dielectric elastomer by the electrode pair, the electrodes of the electrode pair attract each other, thereby deforming the dielectric elastomer.
  • the DEA 1 includes a dielectric elastomer 2 and an electrode pair 3.
  • the electrode pair 3 is arranged to sandwich the dielectric elastomer 2, that is, one electrode 3-1 of the electrode pair 3, the dielectric elastomer 2, and the other electrode 3-2 are layered in this order.
  • the electrode pair 3 forms part of the circuit 4.
  • the dielectric elastomer 2 has a thickness d in a direction perpendicular to the planes of the two electrodes.
  • a voltage is applied between the two electrodes. This causes the two electrodes to pull each other.
  • the dielectric elastomer 2 contracts in a direction perpendicular to the electrode plane and expands in an in-plane direction. This causes the thickness of the dielectric elastomer 2 in the direction perpendicular to the planes of the two electrodes to change to d- ⁇ d.
  • DEA1 can be used as a movable member by modifying it as described above.
  • the force and strain generated in the contraction direction can be expressed by the following formula, where V is the applied voltage, ⁇ is the dielectric constant of the dielectric elastomer, and Y is the Young's modulus of the dielectric elastomer.
  • the amount of deformation and generated force of the DEA can be adjusted by adjusting the voltage applied to the DEA.
  • the rDEA is shown, for example, in the basic structure of FIG. 2.
  • the rDEA 5 shown in the figure includes a wound body 6 of a laminate of at least one pair of complementary electrode layers and a dielectric elastomer layer.
  • the laminate may have a plurality of dielectric elastomer layers. Each dielectric elastomer layer may be sandwiched between two electrode layers.
  • the at least one pair of complementary electrode layers may be electrically connected to a circuit 7.
  • the complementary electrode layers (or electrodes electrically connected thereto) may be exposed on one or two bottom portions (bottom portions of the cylindrical shape) of the wound body 6, and these may be connected to the circuit 7.
  • the wound body 6 expands or contracts in the height direction of the cylindrical shape as shown in the figure.
  • the expansion or contraction is used as the mobility of the rDEA.
  • the connection portion between the complementary electrode layer and the circuit is provided only on one bottom surface.
  • the electrode layer may be patterned to connect the complementary electrode layer to the circuit from one bottom surface. An example of such patterning will be described with reference to FIG. 3.
  • the rDEA 5' shown on the right side of the figure has a configuration in which the winding body 6' is connected to the circuit 7'.
  • the winding body 6' has extraction electrode parts 8'-1 and 8'-2 that connect the complementary electrode layer included in the winding body 6' and the circuit.
  • Such an extraction electrode part 8'-1 can be formed, for example, by patterning the electrode layer of the laminate LA for forming the winding body as shown on the left side of the figure.
  • the complementary electrode layers shown by dots and diagonal lines, respectively
  • the entire complementary electrode layers are not shown, and only the extraction electrode parts are shown to allow a better understanding of the positions of the extraction electrode parts.
  • the present inventors have found that at least one of these problems can be solved by an rDEA (particularly a wound body included in the rDEA) having a specific structure. That is, the present disclosure provides a wound dielectric elastomer actuator having a wound body of a laminate having at least a pair of complementary electrode layers and a dielectric elastomer layer, the wound body having at least one stepped bottom surface.
  • the at least one stepped bottom surface can prevent short circuits by providing multiple electrodes connecting, for example, an electrode layer and a circuit on different steps of one stepped bottom surface.
  • the size of the electrodes can be increased, preventing an increase in connection resistance.
  • the wound body having such a stepped bottom surface is useful for an rDEA
  • the wound body may be incorporated into other devices.
  • the wound body may be incorporated into, for example, a transducer. That is, the present disclosure also provides the wound body.
  • the present disclosure also provides a transducer having the wound body.
  • the stepped bottom surface is also useful from the viewpoint of not only solving problems related to the electrodes.
  • the stepped bottom surface may be used to join another component to the wound body.
  • the stepped bottom surface allows the wound body to fit with the other component, thereby more firmly joining the wound body to the other component.
  • the stepped bottom surface can be formed by adjusting the shape of the laminate that is wound to manufacture the wound body. In other words, the stepped bottom surface can be easily formed during the manufacture of the wound body.
  • one or both bottom surfaces of the wound body may be stepped.
  • the plurality of electrodes may be provided on one stepped bottom surface, and the other stepped bottom surface may be used to fit the wound body to another component (e.g., a cap or a housing).
  • the wound body may have at least a first step and a second step on one stepped bottom surface, one electrode layer of the at least pair of complementary electrode layers being exposed on the first step, and the other electrode layer of the at least pair of complementary electrode layers being exposed on the second step.
  • the wound body may have at least a first step and a second step on one stepped bottom surface, and these steps may be arranged concentrically. That is, each stepped bottom surface may have two or more steps concentrically centered on the axis of the wound body.
  • a stepped bottom surface can be formed by adjusting the structure of the laminate sheet that is wound to form the wound body, and can be efficiently manufactured. For example, a process of changing the shape of the wound body bottom surface into a stepped shape after winding is not required.
  • the number of steps of the stepped bottom surface may be 2 or more.
  • the number of steps of the stepped bottom surface may be appropriately adjusted according to the desired structure of the rDEA, for example, 2, 3, 4, or 5, but may be more than this. From the viewpoint of ease of manufacture, the number of steps of the stepped bottom surface is preferably 2, 3, or 4, more preferably 2 or 3.
  • the dielectric elastomer actuator according to the present disclosure may be configured to be capable of expanding and contracting in the axial direction of the wound body, or may be configured so that the wound body can bend.
  • the configurations of Examples 1 to 6 in 1.4 below may be adopted.
  • the configuration of Example 6 in 1.4 below may be adopted.
  • the manufacturing method of rDEA may include a laminate formation step S101 for obtaining a laminate of an electrode layer and a dielectric elastomer layer, a wound body formation step S102 for winding the laminate to obtain a wound body, and a modularization step S103 for modularizing the wound body to form an rDEA. These manufacturing steps will be described below.
  • a stack of at least one pair of complementary electrode layers and a dielectric elastomer layer is formed.
  • the number of the complementary electrode layers included in the stack may be one pair, or may be two or more pairs (for example, two pairs, three pairs, or four pairs).
  • the number of the dielectric elastomer layers included in the stack may be one or more, preferably two or more, for example, two, three, or four.
  • Each dielectric elastomer layer may be sandwiched by one pair of complementary electrode layers, or may be sandwiched by two or more pairs of complementary electrode layers. In the latter case, two or more electrode layers may be patterned on one surface of one dielectric elastomer layer so that they are not electrically connected.
  • the method for manufacturing the laminate may include, for example, an elastomer layer forming step S111, an electrode layer forming step S112, a lamination step S113, and a cutting step S114, as shown in the flow diagram of Fig. 5. These steps may be performed, for example, as described below.
  • a dielectric elastomer layer 11 is formed on a substrate layer 10.
  • the dielectric elastomer layer may be formed by applying and curing an elastomer material onto the substrate layer, or by laminating a pre-cured dielectric elastomer layer onto the substrate layer.
  • the thickness D1 of the dielectric elastomer layer 11 may be, for example, 100 ⁇ m or less, preferably 90 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or less, 70 ⁇ m or less, or 60 ⁇ m or less, and more preferably 50 ⁇ m or less.
  • the thickness D1 of the dielectric elastomer layer 11 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, preferably 0.3 ⁇ m or more, 0.5 ⁇ m or more, or 0.7 ⁇ m or more, and more preferably 1 ⁇ m or more.
  • the upper and lower limits of the numerical range of the thickness D1 of the dielectric elastomer layer 11 may be selected from those listed above.
  • the thickness D1 may be, for example, 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably 1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the dielectric elastomer layer 11 may be, for example, a layer having insulating properties and elasticity, and may be formed from an insulating elastomer.
  • the insulating elastomer may be, for example, a cured product of an elastomer material containing, as a main component, at least one of a silicone-based resin, an acrylic-based resin, and a urethane-based resin. That is, the elastomer layer may be a silicone-based elastomer, an acrylic-based elastomer, or a urethane-based elastomer.
  • the elastomer material may contain optional additives.
  • the additives may include, for example, any one or more of a crosslinking agent, a plasticizer, an antiaging agent, a surfactant, a viscosity modifier, a reinforcing agent, and a colorant.
  • the composition of the elastomer material may be appropriately selected by a person skilled in the art. That is, the dielectric elastomer layer may include one or more of these additives.
  • the substrate layer 10 may be a substrate formed of, for example, a polyester-based resin, particularly a PET resin, but may also be a substrate formed of other materials (for example, a polyolefin-based resin or a polycarbonate-based resin, etc.) The material of the substrate layer may also be appropriately selected by a person skilled in the art.
  • the dielectric elastomer layer may be subjected to a surface activation treatment, for example, the surface of the elastomer layer on which the electrode layer is laminated.
  • the surface activation treatment may be, for example, a plasma treatment or a corona discharge treatment, or both.
  • the surface activation treatment improves interlayer adhesion, thereby preventing peeling.
  • the surface activation treatment may also be performed on other surfaces where improved interlayer adhesion is required.
  • the plasma treatment provides hydroxyl groups to the surface of the silicone-based elastomer, thereby improving the interlayer adhesion.
  • the surface activation treatment may be performed before the electrode layer formation step S112, and the treatment provides hydroxyl groups to the surface of the dielectric elastomer layer, improving the wettability of the electrode layer formation material (e.g., electrode paste), which is expected to improve printability.
  • the surface activation effect also contributes to improving the adhesion between the dielectric elastomer layers.
  • Electrode layer forming step S112 In the electrode layer forming step S112, as shown in (b) of Fig. 6, an electrode layer 12 is coated or printed on the elastomer layer 11.
  • the electrode layer 12 may be formed by screen printing.
  • the conductive material contained in the electrode layer 12 may be, for example, carbon black, carbon nanotubes (CNTs), a metal filler, or a combination of two or more of these.
  • the electrode layer may be a layer formed by printing a conductive ink containing a conductive material, and more specifically, the conductive ink may be a layer formed by screen printing.
  • the electrode layer 12 is formed to form a predetermined pattern.
  • the predetermined pattern is a shape in which each electrode layer is exposed on each of the cross sections of two or more sides formed by cutting a portion of the laminate into a predetermined shape. A more specific example of the pattern will be described later.
  • the thickness D2 of the electrode layer 12 is, for example, 10 ⁇ m or less, preferably 7 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or less. In some embodiments, the thickness D2 of the electrode layer 12 may be, for example, 500 nm or less, 400 nm or less, 300 nm or more, or 200 ⁇ m or less. The thickness D2 of the electrode layer 12 may be, for example, 10 nm or more, and more preferably 20 nm or more. The upper and lower limits of the numerical range of the thickness D2 of the electrode layer 12 may be selected from those listed above.
  • the thickness D2 may be, for example, 10 nm to 10 ⁇ m, and preferably 20 nm to 1 ⁇ m.
  • a thin electrode layer contributes to a lighter weight and lower rigidity of the device.
  • the electrode layer is too thin, the electrode coverage rate may decrease or the electrical resistance of the electrode layer may increase.
  • the thickness of the electrode layer may be appropriately designed by a person skilled in the art depending on, for example, the type of filler (which affects the electrical resistance).
  • the thickness of the electrode layer may be about several tens of nm, and the thickness of the electrode layer containing a carbon black-based filler may be, for example, about several ⁇ m.
  • the length D3 of the electrode layer 12 in the winding direction may be appropriately selected by a person skilled in the art depending on the size of the rDEA to be manufactured, and may not be particularly limited, but may be, for example, 10 mm or more, 20 mm or more, 30 mm or more, 40 mm or more, or 50 mm or more.
  • the upper limit of the length D3 of the electrode layer 12 in the winding direction is not particularly limited, and may be, for example, 500 mm or less, 400 mm or less, 300 mm or less, or 200 mm or less.
  • the upper and lower limits of the numerical range of the length D3 in the winding direction of the electrode layer 12 may be selected from those listed above.
  • the length D3 may be, for example, 10 mm to 500 mm, preferably 20 mm to 400 mm.
  • the conductive ink may be a conductive paste containing carbon black and a binder component. In another embodiment, the conductive ink may be a conductive paint containing CNTs. Such a conductive ink is applied onto the elastomer layer to form an electrode layer. To form the electrode layer, a curing step or a drying step may be performed as necessary after the application of the conductive ink.
  • a second laminate in which an electrode layer and a dielectric elastomer layer are laminated may be laminated on a first laminate in which an electrode layer and a dielectric elastomer layer are laminated.
  • two laminates may be laminated, or one or more other laminates in which an electrode layer and a dielectric elastomer layer are laminated may be laminated.
  • a laminate of an electrode layer and a dielectric elastomer layer may be laminated. This forms a laminate in which electrode layers and dielectric elastomer layers are alternately laminated.
  • an electrode layer may be formed on a dielectric elastomer layer, then an additional elastomer layer may be laminated on the electrode layer, and then an additional electrode layer may be formed on the additional elastomer layer. Then, an additional elastomer layer and an electrode layer may be laminated in sequence. In this way, an electrode layer and an elastomer layer may be formed in sequence in the lamination step S13.
  • a laminate 13 is obtained in which the electrode layers and the elastomer layers are alternately laminated and which has at least one pair of complementary electrode layers.
  • the thickness D4 of the laminate 13 (i.e., the thickness of the laminate sheet to be wound) may be, for example, 500 ⁇ m or less, 400 ⁇ m or less, or 300 ⁇ m or less, preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 180 ⁇ m or less, and even more preferably 160 ⁇ m or less, 140 ⁇ m or less, 120 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or less. It is desirable for the thickness D4 of the laminate 13 to be thinner, and there is no particular need to set a lower limit, but it may be, for example, 1 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, 25 ⁇ m or more, or 30 ⁇ m or more.
  • the upper and lower limits of the numerical range of the thickness D4 of the laminate 13 may be selected from those listed above.
  • the thickness D4 may be, for example, 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably, for example, 5 ⁇ m to 200 ⁇ m, and more preferably, 10 ⁇ m to 180 ⁇ m.
  • Outer shape adjustment process S114 In the outer shape adjustment step S114, the outer shape of the laminate obtained in the lamination step S13 is adjusted.
  • the outer shape adjustment may be performed by cutting the laminate.
  • the cutting may be performed, for example, by an ultrasonic cutter or a laser cutter.
  • the cutting is performed so that the electrode layer is exposed on the surface formed by the cutting. As shown in (d) of FIG. 6, the electrode layer 12 is exposed on the surface generated by the cutting.
  • the electrode layer exposed in this manner is electrically connected to a circuit in the modularization described later, and functions as an rDEA.
  • the position on the laminate surface where the cutting is performed may be set appropriately according to the pattern of the electrode layer described above. More specifically, the cutting is performed so that the electrode layer is exposed on a cut surface having sides formed by the cutting. In particular, the cutting is performed so that one electrode layer is exposed on one cut surface.
  • An example of the cutting is described in 1.4 below.
  • a wound body is formed using the laminate formed in the laminate forming step.
  • the wound body forming step includes a winding step S121 of winding the laminate around a core to obtain a wound body, a changing step S122 of changing the state of the core after the winding step, and a removing step S123 of removing the core from the wound body after the changing step, as shown in the flow diagram of Fig. 7, for example.
  • the winding step S121 as shown in the figure, the laminate is wound around the core 14 to form a wound body 16.
  • An adhesive layer CA may be provided on the outer periphery of the core 14 as described below, and as shown in the figure, the core 14 and the wound body 16 may be bonded via the adhesive layer CA.
  • the state of the core 14 is changed.
  • the state of the adhesive layer CA may also be changed.
  • the core 14 is removed from the wound body 16.
  • the adhesive layer CA may also be removed.
  • the size of the rDEA can be controlled by the outer diameter of the core and the thickness and length of the laminate.
  • the adhesive layer can improve the tack between the laminate and the core in the winding step S121.
  • the adhesive layer is changed in state (e.g., dissolved) in the changing step S122, so that the core can be easily removed.
  • the wound body forming step may also include a cutting step, which will be described later.
  • the cutting step may be carried out at any stage after the winding step, but is preferably carried out before, during, or after the changing step.
  • the stepped bottom surface may be formed by carrying out the winding body forming process. This allows the stepped bottom surface to be formed efficiently.
  • Winding process S121 In the winding step S121, the laminate 13 is wound around the core 14 to form a wound body 16, as shown in (1) to (3) of Fig. 8. That is, in this step, at least one pair of complementary electrode layers and a dielectric elastomer layer are wound around the core 14.
  • the thickness of the laminate 13 is emphasized for better understanding (especially for better understanding that it is a laminate of an elastomer layer and an electrode layer), that is, it is displayed larger than the core 14, but it goes without saying that this figure does not show the relationship between the dimensions of the actual laminate and the core.
  • the thickness of the laminate 13 is displayed as being completely different between (1) and (2) and (3) in the figure, but this is also for better understanding, and it goes without saying that such a change in thickness does not actually occur.
  • the thickness of the laminate 13 is as described above and is smaller than the diameter of the core 14. Furthermore, although the thickness of the laminate 13 changes slightly before and after winding, it does not change significantly.
  • the core 14 may be a substantially cylindrical core as shown in FIG.
  • the generally cylindrical core may have a space 15 at the central axis of the cylinder.
  • the core may be a hollow generally cylindrical core, i.e., may have a generally cylindrical shape. This allows the core to be more susceptible to the effects of liquid and heat in the changing step described below, and the change is more efficient.
  • the roughly cylindrical core may have a space 15 in the central axis of the cylinder, which is occupied by a shaft of a rigid material.
  • the rigid material may be a material, such as metal, resin, or ceramic, that has physical properties that suppress deformation of the core during the winding process. This allows the winding process to be carried out more stably.
  • the shaft may be removed from the core before the changing process described below. This creates a space 15, making it easier for the liquid to penetrate into the core.
  • the core 14 may be, for example, a fibrous or porous material, and may also be a metallic or plastic material.
  • the core 14 may be any core preferably formed from a liquid permeable material, which may include a fibrous or porous material.
  • the core made of a fibrous material may be, for example, a core made of organic fibers such as pulp, cotton, or plastic fibers (e.g. acrylic fibers, polyester fibers, or polyolefin fibers), and in particular a core made of paper.
  • the material may include a cellulose component, for example the material may be paper.
  • Such materials are particularly preferred as they facilitate the alteration of the core when a liquid is used as a means for altering the core in the alteration step described below.
  • Materials such as paper can also be formed to have a desired stiffness, making them easier to cut, for example in the cutting step described below.
  • the material may be a resin material, which can also be formed to have a desired rigidity and is easy to cut, for example, in the cutting step described below.
  • An adhesive material may preferably be present on the outer periphery of the core 14.
  • the adhesive material contributes to preventing the positional relationship between the core 14 and the laminate 13 from shifting during the winding process. That is, the core 14 may have a layer of the adhesive material (also called an adhesive layer or bonding layer) on the outer periphery.
  • the wound body obtained in the winding process has an adhesive layer between the core and the wound body.
  • the adhesive material is preferably a soluble adhesive material. More preferably, the adhesive material is a soluble adhesive material, more specifically, the adhesive material may be a soluble adhesive material that dissolves upon contact with a liquid used in the changing step described below, or a soluble adhesive material that dissolves upon contact with heat (heating) used in the changing step described below.
  • the adhesive material may be provided in advance on the outer periphery of the core 14 before the winding process is performed, or may be provided on a portion of the surface of the laminate 13 that comes into contact with the outer periphery of the core 14.
  • the adhesive material is preferably, but not limited to, a water-soluble adhesive, since water, which is inexpensive and has a small environmental impact, can be selected as the liquid or solvent used in the conversion process.
  • the water-soluble adhesive may be an adhesive made of a water-soluble polymer.
  • the water-soluble polymer may be a polymer having hydrophilic groups (e.g., one or more of carboxyl groups, sulfonic acid groups, amine groups, hydroxyl groups, and amide groups) on at least one of the main chain and side chain of the polymer.
  • the water-soluble polymer may be polyvinyl alcohol (PVA), which is inexpensive and contributes to reducing production costs.
  • the adhesive layer may include a water-soluble polymer.
  • the adhesive may be, but is not limited to, an acrylic adhesive, a silicone adhesive, a urethane adhesive, or a rubber adhesive. As described later, the number of layers of the pressure-sensitive adhesive is not limited to one, but may be two or more.
  • the state change may be a change that makes the core 14 easier to remove from the wound body 16, and in particular may be a change that makes the core 14 easier to pull out from the wound body 16.
  • the change may be, for example, a change in which the core 14 becomes soft, a change in which the core 14 melts, a change in which the core 14 decomposes, a change in which the size of the core 14 becomes smaller, a change in which the core 14 shrinks, or a change in which the core 14 becomes thinner.
  • Such a change makes it possible to easily carry out the removing step S123 described below.
  • the state change may be a state change caused by contacting the core 14 with a liquid 17, as shown in Fig. 9 (2).
  • the contact with the liquid may be performed by immersing the core 14 and the winding body 16 together in the liquid 17, or by immersing only the core 14 in the liquid 17.
  • the contact may be performed by permeating the liquid into the hollow portion (space 15) of the core 14 described above.
  • the liquid may be one that permeates the core 14. More specifically, the liquid is a liquid that brings about the change in the core 14, and may be water or an aqueous solution, or may be an organic solvent.
  • the temperature of the liquid may be 10°C or higher, 20°C or higher, 30°C or higher, 40°C or higher, 50°C or higher, 60°C or higher, 70°C or higher, or 80°C or higher in order to achieve a faster state change.
  • the upper limit of the temperature of the liquid need not be set in particular, and it is sufficient that the liquid used maintains its liquid state at that temperature.
  • the temperature of the liquid may be appropriately adjusted, for example, depending on the heat resistance temperature of the material of the wound body.
  • the heat resistance temperature of silicone-based elastomers is 200°C to 300°C.
  • the temperature of the liquid may be equal to or lower than the heat resistance temperature of the material of the wound body.
  • the state change may be performed by contacting the core 14 with a gas (particularly a high-temperature gas).
  • the gas may be, for example, water vapor.
  • the temperature of the gas may be, for example, 100° C. or higher, or 110° C. or higher.
  • the upper limit of the temperature of the gas does not need to be set in particular, and the temperature of the gas may also be appropriately adjusted depending on, for example, the heat resistance temperature of the material of the wound body, and may be, for example, equal to or lower than the heat resistance temperature of the material of the wound body.
  • the adhesive layer described above may come into contact with the liquid 17 during the state change.
  • the liquid that has permeated the core 14 may come into contact with the adhesive layer.
  • the adhesive layer may be dissolved or dispersed. This makes it easier to remove the core 14 from the wound body 16.
  • the change in state may be due to the core 14 being heated.
  • the heating may involve heating the core 14 and windings 16 together, or only the core 14 (e.g., by contacting it with a heating medium or by heating the core shaft).
  • the adhesive layer described above may be heated during the state change. When the adhesive layer is heated, it melts, softens, or volatilizes, making it easier to remove the core 14 from the wound body 16.
  • the adhesive layer may be removed along with the removal of the core 14, or at least a portion of the adhesive layer may remain on the inner diameter side of the wound body.
  • the core-attached wound body may have a structure including a core CP, an adhesive layer CA covering the outer periphery of the core CP, and a wound body LA covering the outer periphery of the adhesive layer CA, as shown on the left side of Fig. 10. Then, by performing the removal step, the core CP is removed, and as shown on the right side of the figure, all or a part of the adhesive layer CA may remain on the inner diameter side surface of the wound body LA.
  • the adhesive layer CA remains on the wound body, it is desirable that the adhesive layer has the same degree of flexibility as the wound body or is softer than the wound body. Alternatively, the entire adhesive layer CA may be removed when the removal step is performed.
  • the adhesive layer may be one layer, or may be two or more layers. That is, the adhesive layer may have two or more different adhesive material layers.
  • the first layer CA1 on the core side may be made of a water-soluble adhesive
  • the second layer CA2 on the roll side may be a silicone-based adhesive. Note that the core is omitted in this figure. Then, by carrying out the removal process, the first layer CA1 is removed together with the core, and after the removal process, the second layer CA2 may remain on the inner diameter side of the wound body LA, as shown on the right side of the same figure.
  • the liquid used in the changing step may be a liquid that easily permeates into or dissolves the material of the first layer, and that is difficult to permeate into or dissolve the material of the second layer.
  • the adhesive material of the first layer may be a water-soluble polymer (e.g., PVA)
  • the adhesive material of the second layer may be a silicone-based adhesive
  • the liquid used in the changing step may be water or an aqueous solution.
  • the electrode layer may be exposed on the inner diameter side of the reel.
  • an example of a minimum configuration of a laminate original roll is two dielectric elastomer layers and a pair of electrode layers (i.e., two electrode layers), and when a laminate original roll of this minimum configuration is wound, the electrode layer Le is exposed on the inner diameter side. Therefore, in order to avoid this exposure, an additional dielectric elastomer layer may be laminated on the exposed electrode layer.
  • the electrode layer may be patterned to have a predetermined shape so that such exposure is avoided. Avoiding this exposure contributes to improving the performance of the rDEA.
  • the wound body forming step may further include a cutting step of cutting the wound body 16 .
  • the cutting step may be performed, for example, after the winding step S121 and before the changing step S122, or during the changing step S122, or after the changing step S122 and before the removing step S123, or after the removing step S123.
  • the cutting process may be performed, for example, to adjust the shape of a bottom surface that is not a stepped bottom surface.
  • the cutting step is carried out after the winding step S121 and before the changing step S122.
  • the core 14 is cut while present on the central axis of the wound body 16, so that the wound body 16 is less likely to deform when cut, and it is easier to obtain a wound body having the desired cut surface. This will be explained below with reference to Figures 13 and 14.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a case where a wound body is cut when a core is not present on the central axis of the wound body.
  • a wound body R1 having no core on the central axis is cut with a cutter blade C, the wound body R1 is flexible and hollow, and is crushed during cutting, resulting in a non-horizontal cut edge at the end.
  • 14 is a schematic diagram showing a case where a wound body is cut when a core is present on the central axis of the wound body.
  • the cutting is preferably performed by an ultrasonic cutter.
  • Ultrasonic waves are suitable for cutting soft materials and are suitable for cutting wound bodies having an elastomer layer.
  • the core material is preferably paper or a plastic material to prevent chipping of the cutter blade.
  • the wound body is modularized to form an rDEA.
  • the modularization process only needs to be configured so that the wound body functions as a DEA module, and this process may be appropriately designed by a person skilled in the art.
  • the modularization process may include, for example, a circuit formation process S131 in which the electrode layers of the wound body are incorporated into a predetermined circuit, and an assembly process S132 in which the wound body is assembled into a predetermined DEA module, as shown in the flow diagram of FIG. 15 .
  • the circuit formation step S131 for example, an electrode layer included in the wound body is electrically connected to a circuit.
  • the electrode layer exposed on the stepped bottom surface may be connected to an electrode of the circuit.
  • the electrode of the circuit may be incorporated, for example, into a member that fits with the stepped bottom surface.
  • the member may be, for example, a cap portion, which will be described separately later.
  • the wound body may be incorporated into any housing for the convenience of the user. In this manner, rDEA can be produced.
  • the rDEA according to the present disclosure has a wound body of a laminate in which an electrode layer and a dielectric elastomer layer are stacked, and the wound body has one or more stepped bottom surfaces.
  • An example of the basic configuration of an rDEA according to the present disclosure will be described with reference to Figures 16A to 16F.
  • the wound body included in the rDEA is obtained by winding a laminate in which an electrode layer and a dielectric elastomer layer are stacked.
  • the wound body obtained by winding has a stepped bottom surface.
  • Figure 16A A schematic perspective view of an example of a laminate whose shape has been adjusted is shown in Figure 16A.
  • the laminate 10 shown in the figure has a laminate structure in which electrode layers and dielectric elastomer layers are alternately stacked. More specifically, the laminate 10 has a structure in which a first electrode layer 12, a first dielectric elastomer layer 11, a second electrode layer 22, and a second dielectric elastomer layer 21 are stacked in this order.
  • This laminate is wound in the direction indicated by the arrow X in the figure. The winding may be performed using a core as described in the wound body formation process described in 1.3 above, but may also be performed without using a core.
  • the laminate 10 is wound in the direction of the arrow X.
  • the direction in which the laminate is wound is also referred to as the winding direction.
  • a wound body having a tubular shape (particularly a cylindrical shape) or a columnar shape (cylindrical shape) is formed.
  • a schematic diagram of a cross section of the wound body in a plane including the axis of the cylinder is shown in Fig. 16F.
  • One of the bottom surfaces of the wound body is a stepped bottom surface having a step T13 formed by a laminated cross section indicated by reference symbol A13 (also referred to as surface A13), and a step T14 formed by a laminated cross section indicated by reference symbol A14 (also referred to as surface A14).
  • the other bottom surface of the wound body is a non-step bottom surface having only a step T15 formed by the laminate cross section on the side indicated by reference symbol A15 (also referred to as surface A15).
  • the second electrode layer 22 is exposed, but the first electrode layer 12 is not exposed.
  • Fig. 16C is a perspective view of the components of the stack 10 shown in Fig. 16B with the second electrode layer 22 omitted.
  • the layer indicated by the diagonal lines in the figure is the first electrode layer 12.
  • the first electrode layer 12 is laminated on one main surface of the first dielectric elastomer layer 11 (the main surface opposite to the main surface on which the second electrode layer is laminated).
  • the in-plane shape of the first electrode layer 12 is configured so that the first electrode layer 12 is exposed on surface A13 but not on surface A14.
  • the first electrode layer 12 is exposed on one step T13 of the stepped bottom surface of the wound body, and the first electrode layer 12 is not exposed on the other step T14.
  • the in-plane shape of the first electrode layer 12 is configured so as not to be exposed on surface A15.
  • the first electrode layer 12 is not exposed on the non-stepped bottom surface T15 of the formed wound body.
  • Fig. 16D is a perspective view in which only the first electrode layer 12 is not depicted among the components of the stack 10 shown in Fig. 16B.
  • the layer indicated by the dot pattern in the figure is the second electrode layer 22.
  • the second electrode layer 22 is a layer that exists between the first dielectric elastomer layer 11 and the second dielectric elastomer layer 21.
  • the in-plane shape of the second electrode layer 22 is configured so that the second electrode layer 22 is not exposed on surface A13 but is exposed on surface A14.
  • the second electrode layer 22 is exposed on one step T14 of the stepped bottom surface of the formed wound body, and the second electrode layer 22 is not exposed on the other step T13.
  • the in-plane shape of the second electrode layer 22 is configured so as not to be exposed on surface A15.
  • the second electrode layer 22 is not exposed on the non-stepped bottom surface T15 of the formed wound body.
  • FIG. 16E A schematic diagram of the A-A' cross section (a cross section intersecting the faces A13 and A15) of the laminate 10 is shown in the upper left of the figure.
  • the first electrode layer 12 is exposed on the face A13, but the second electrode layer 22 is not exposed.
  • the first electrode layer 12 is exposed on the face A15.
  • the B-B' cross section (a cross section intersecting the surfaces A14 and A15) of the laminate 1 is shown in the lower left of the figure.
  • the first electrode layer 12 is not exposed on the surface A14, but the second electrode layer 22 is exposed. Furthermore, in the B-B' cross section, neither the first electrode layer 12 nor the second electrode layer 22 is exposed on the surface A15.
  • the first dielectric elastomer layer 11 and the second dielectric elastomer layer 21 are in direct contact with each other.
  • FIG. 16F A schematic cross-sectional view of the wound body described above is shown in FIG. 16F.
  • the laminated structure is omitted in order to better understand the exposed state of the electrodes on the bottom surface.
  • the entire surfaces of the steps T3 and T4 are depicted as having a diagonal line pattern or a dot pattern, i.e., the entire surfaces of these steps are depicted as if they were formed only by the electrode layer, but this is merely an expression for better understanding that the electrode layer is exposed, and does not reflect the actual state of the surface of the steps.
  • first dielectric elastomer layer and the second dielectric elastomer layer are exposed in these steps, and further, the first electrode layer or the second electrode layer, which is very thin compared to these layers, is exposed between these elastomer layers.
  • the wound body 30 has a cylindrical shape. That is, the wound body 30 has a hollow portion H of a substantially cylindrical shape coaxial with the winding axis of the wound body.
  • the cylindrical shape may be formed by winding the laminate 10 around a core to obtain the wound body, as described in 1.3 above.
  • a wound body may be created that does not have a hollow portion H, i.e., the wound body may have a cylindrical shape.
  • the wound body is shown to have a cylindrical shape in the figure, it may have a rectangular tube shape (e.g., a square tube shape) or a rectangular prism shape (e.g., a square prism shape). These shapes may be formed by adjusting the shape by applying a predetermined pressure after winding, or may be formed during the winding stage.
  • the wound body 30 has a stepped bottom surface B2 having steps T3 and T4, and a non-stepped bottom surface T5.
  • stage T3 the first electrode layer 12 is exposed, but the second electrode layer 22 is not exposed.
  • the first dielectric elastomer layer 11 and the second dielectric elastomer layer 21 are also exposed in stage T3, and the first electrode layer 12 may be exposed so as to be present between the first dielectric elastomer layer 11 and the second dielectric elastomer layer 21.
  • the second electrode layer 22 is exposed, but the first electrode layer 12 is not exposed.
  • stage T4 the first dielectric elastomer layer 11 and the second dielectric elastomer layer 21 are also exposed, and the second electrode layer 22 may be exposed so as to be present between the first dielectric elastomer layer 11 and the second dielectric elastomer layer 21. Neither the first electrode layer 12 nor the second electrode layer 22 is exposed at the non-stepped bottom surface T5. The first dielectric elastomer layer 11 and the second dielectric elastomer layer 21 are exposed at the non-stepped bottom surface T15.
  • a wound body having such a stepped bottom surface is suitable for preventing short circuits between electrodes, for example.
  • the electrode layers are exposed at different steps, it is possible to prevent short circuits between these electrode layers.
  • the first electrode layer 12 and the second electrode layer 22 included in the wound body 30 must be electrically connected to a circuit.
  • a cap portion 31 incorporating an electrode may be used for connection to the circuit.
  • the electrode-attached cap portion 31 has a convex shape as shown in the figure. Due to the convex shape, the electrode-attached cap portion 31 fits into the stepped bottom surface.
  • An electrode to be connected to the first electrode layer 12 is provided on a step E3 of the convex shape.
  • An electrode connected to the second electrode layer 22 is provided on a step E4 of the convex shape.
  • An insulating material 32 is provided in the region between steps E3 and E4 of the convex shape. This makes it possible to more reliably prevent a short circuit between the two electrode layers (or between the two electrodes).
  • the insulating material 32 may preferably be an insulating adhesive. The insulating adhesive can more firmly connect the wound body 30 and the cap portion 31.
  • FIG. 16F describes an example of the configuration of an rDEA in which the wound body is connected to the cap portion
  • the rDEA of the present disclosure may also have a configuration in which the wound body is incorporated into the substrate. An example of this configuration will be described with reference to FIG. 16G.
  • FIG. 16A shows a schematic cross-sectional view of a wound body 40 according to the present disclosure assembled on a substrate 41.
  • the wound body 40 is formed by winding the laminate 10 described above with reference to FIG. 16A in the direction opposite to the X direction in the figure. That is, by winding in this manner, a wound body 40 is formed having a stepped bottom surface B5 in which the step T7 on the inner diameter side protrudes more than the step T6 on the outer diameter side.
  • the wound body may have two steps, an inner diameter side step and an outer diameter side step, on a single stepped bottom surface, and the inner diameter side step may have a structure that is recessed or protruding relative to the outer diameter side step.
  • the wound body 40 may be assembled such that the stepped bottom surface B5 is inserted into a hole in a substrate 41 on which a circuit has been formed in advance, as shown, for example, on the right side of the figure.
  • an electrode 42 is provided on the surface S1
  • the electrode 42 is electrically connected to the electrode layer exposed at the step T6.
  • An electrode 43 is provided on the surface S2, and the electrode 43 is electrically connected to the electrode layer exposed at the step T7.
  • the electrode layer of the wound body 40 is connected to a circuit via the electrodes 42 and 43. In this manner, the wound body 40 may be connected to a circuit to form an rDEA.
  • the stepped bottom surface is also suitable for incorporation into a substrate, and can be used, for example, for mating with a substrate.
  • the electrode layers exposed at each step of the stepped bottom surface can be connected to the electrodes provided on the back and front surfaces of the substrate, as described above, to prevent short circuits.
  • the wound body included in the rDEA has a stepped bottom surface.
  • An example of the configuration of the rDEA (particularly the wound body) is described further below.
  • Example 1 wound body with two stepped bottom surfaces and its manufacturing method
  • the rDEA according to the present disclosure has a wound body with at least one stepped bottom surface.
  • the wound body may be manufactured, for example, by adjusting the structure of the laminate wound in the wound body formation step of the above-mentioned manufacturing method. Below, the wound body with a stepped bottom surface and the manufacturing method thereof will be described with reference to Figures 17A to 17E.
  • a first laminate 110 is prepared, which has a first elastomer layer 111 and a first electrode layer 112 laminated on the first elastomer layer.
  • a second laminate 120 is prepared, which has a second elastomer layer 121 and a second electrode layer 122 laminated on the second elastomer layer.
  • the patterns of the first electrode layer 112 and the second electrode layer 122 are formed so that each electrode layer is exposed at a different step of the stepped bottom surface of the wound body, which will be described later.
  • the first laminate 110 and the second laminate 120 are laminated together to obtain a laminate 130 shown in FIG.
  • the X-axis is an axis parallel to the direction in which a laminate described below is wound, and is also called the winding direction X.
  • the Y-axis is an axis parallel to the axis of the wound body, and is also called the axial direction Y.
  • FIG. 17B A schematic cross-sectional view of the laminate 130 is shown in FIG. 17B.
  • the laminate 130 has a laminated structure in which the second elastomer layer 121, the second electrode layer 122, the first elastomer layer 111, and the first electrode layer 112 are laminated in this order.
  • the X-axis is an axis parallel to the direction in which the laminate is wound, as described above.
  • the Z-axis is an axis perpendicular to the X-axis and Y-axis.
  • the outer shape of the laminate 130 has sides S11 and S12 as shown in FIG. 17A.
  • the first electrode layer 112 and the second electrode layer 122 are not exposed on side S11.
  • the first electrode layer 112 and the second electrode layer 122 are also not exposed on side S12.
  • the pattern (also referred to as the printed pattern or applied pattern) of the first electrode layer 112 is different from the pattern of the second electrode layer 122 .
  • the differences in the electrode layer patterns are explained below with reference to Figures 17A(b) and 17C.
  • the difference in the patterns of these two electrode layers may be seen as a difference in terms of the width of the electrode layers in the Y-axis direction.
  • These two electrode layers may be formed to have at least one, preferably two or more, regions with different widths in the Y-axis direction.
  • the patterns of these two electrode layers are formed so that there is at least one region in which the width of one electrode layer in the Y-axis direction is longer than the width of the other electrode layer in the Y-axis direction, and at least one region in which the width of one electrode layer in the Y-axis direction is shorter than the width of the other electrode layer in the Y-axis direction.
  • the width of the first electrode layer 112 in the Y-axis direction is approximately constant across the winding direction X, and this width is W1.
  • the second electrode layer 122 has a region having a width W2 in the axial direction Y, and a region having a width W3 in the axial direction.
  • W1, W2, and W3 have a relationship of W2 ⁇ W1 ⁇ W3. That is, as shown on the left side of FIG. 1B, the width W1 of the first electrode layer in the Y-axis direction is longer than the width W2 of the second electrode layer 122 in the Y-axis direction, and as shown on the right side of FIG. 1B, the width W1 of the first electrode layer in the Y-axis direction is shorter than the width W3 of the second electrode layer 122 in the Y-axis direction.
  • the first electrode layer and the second electrode layer to have a region where W2 ⁇ W1 and a region where W1 ⁇ W3, it is easy to form a step in which only one electrode layer is exposed on the stepped bottom surface of the wound body.
  • the difference between the patterns of these two electrode layers may be understood as a difference in terms of the position in the Y-axis direction of the sides of each electrode layer parallel to the X-axis direction (particularly the sides on the stepped bottom surface side).
  • the shape of the first electrode layer 112 when incorporated into the stacked body 130, has one side at a position Y1 in the Y-axis direction.
  • the shape of the second electrode layer 122 when incorporated into the laminate 130, has one side at position Y2 in the Y-axis direction and another side at position Y3 in the axial direction.
  • the position of the side forming the stepped bottom surface of the two sides parallel to the X-axis direction of the outer shape of the laminate 130 is Y0, Y1, Y2, and Y3 have a relationship of (distance between Y2 and Y0)>(distance between Y1 and Y0)>(distance between Y3 and Y0).
  • the outer shape of the laminate 130 is adjusted. Specifically, the outer shape adjustment is performed so that a stepped bottom surface is formed when the outer shape-adjusted laminate 130' is wound. More specifically, the laminate 130 is cut along the cutting line of the dashed dotted line CC' shown in FIG. 17B. As a result, as shown in FIG. 17C, a part of the laminate 130 on the side S12 side is cut off, and sides S13 and S14 parallel to the X-axis direction are formed. By this cutting, the first electrode layer 112 is exposed on the cut surface having the side S13, and the second electrode layer 122 is exposed on the cut surface having the side S14. In this manner, a portion of the laminate 130 is cut away to form sides S13 and S14, and the first electrode layer 112 and the second electrode layer 122 are exposed on the cut surface having the side S13 and the cut surface having the side S14, respectively.
  • the laminate 130' is wound in the winding direction X to obtain a wound body, as shown in FIG. 17E (c).
  • the winding may be performed using a core as described above. However, the laminate 130' may also be wound without using a core.
  • FIG. (d1) is a schematic perspective view showing the shape of the non-stepped bottom surface of the wound body 140.
  • (d2) is a diagram showing a schematic cross section of the wound body 140 in a plane parallel to the winding axis.
  • (d3) is a schematic perspective view showing the shape of the stepped bottom surface of the wound body 140.
  • the wound body 140 has two bottom surfaces, B11 and B12.
  • the bottom surface B11 may be formed by a laminated cross section having a side S11.
  • the bottom surface B11 may be a non-step bottom surface.
  • the bottom surface B11 is formed from the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121. None of the electrode layers may be exposed on the bottom surface B11.
  • the central portion of the bottom surface B11 is a hollow portion H created by removing the core.
  • the bottom surface B11 may be a bottom surface formed by cutting in the cutting process described above. In this case, the cutting may be performed such that none of the electrode layers are exposed on the bottom surface B11.
  • the non-stepped bottom surface of the winding may be formed by the stacked cross-sections of one or more dielectric elastomer layers used to form the winding.
  • the bottom surface B12 is a stepped bottom surface, and has a step T13 formed by the cut surface having a side S13 and a step T14 formed by the cut surface having a side S14. As shown in (d2) and (d3) of the same figure, the step T14 protrudes further toward the stepped bottom surface side of the cylinder than the step T13. In addition, the steps T13 and T14 are formed so as to draw concentric circles centered on the axis of the wound body, with the step T14 located on the outer periphery side of the wound body and the step T13 located on the inner diameter side of the wound body.
  • the central portion of the bottom surface B12 is a hollow portion H created by removing the core.
  • the first electrode layer 112 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121, the first electrode layer 112 is exposed in the step T13.
  • the entire surface of the step T13 is drawn with a diagonal line pattern, that is, the entire surface of the step T13 is drawn as if it were formed only by the first electrode layer 112, but this is merely an expression for better understanding that the first electrode layer 112 is exposed, and does not reflect the actual state of the surface of the step T13.
  • the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121 are exposed in the step T13, and further, the first electrode layer 112, which is very thin compared to these layers, exists between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T13.
  • the second electrode layer 122 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121, the second electrode layer 122 is exposed in the step T14. In addition, in (d2) and (d3) of the same figure, the entire surface of the step T14 is drawn with a dot pattern, that is, the entire surface of the step T14 is drawn as if it were formed only by the second electrode layer 122.
  • the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121 are exposed in the step T14, and further, the second electrode layer 122, which is very thin compared to these layers, exists between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T14.
  • step T14 protrudes further than step T13, it is possible to prevent a short circuit from occurring between the first electrode layer 112 exposed at step T13 and the second electrode layer 122 exposed at step T14. Additionally, the stepped bottom surface is suitable for a stronger fit with the cap portion, as explained above.
  • Example 1 an example of a wound body having a stepped bottom surface with the step on the outer periphery protruding (i.e., the step on the inner periphery recessed) is shown.
  • the step on the outer periphery may be recessed (i.e., the step on the inner periphery protruding).
  • a wound body having a stepped bottom surface and a method for manufacturing the same will be described with reference to Figure 18.
  • the laminate 130 After adjusting the outer shape, the laminate 130 is wound in the direction indicated by the symbol X2 to obtain a wound body.
  • the laminate 130' is wound in the opposite direction to the winding direction X indicated in Example 1 above.
  • the winding may be performed using a core, as in Example 1 above.
  • the laminate 130' may also be wound without using a core.
  • FIG. 1(d1) is a schematic perspective view showing the shape of the non-stepped bottom surface of the wound body 240.
  • (d3) is a schematic perspective view showing the shape of the stepped bottom surface of the wound body 240.
  • the wound body 240 has two bottom surfaces, B21 and B22.
  • the bottom surface B21 may be formed by a laminated cross section having a side S11.
  • the bottom surface B21 may be a non-step bottom surface.
  • the bottom surface B21 is formed by the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121. None of the electrode layers may be exposed on the bottom surface B21.
  • the central portion of the bottom surface B21 is a hollow portion H created by removing the core.
  • the non-stepped bottom surface of the winding may be formed by the stacked cross-section of one or more dielectric elastomer layers used to form the winding.
  • the bottom surface B22 is a stepped bottom surface, and has a step T23 formed by the cut surface having side S13 and a step T24 formed by the cut surface having side S14. As shown in (d2) and (d3) of the same figure, the step T24 protrudes further toward the stepped bottom surface side of the cylinder than the step T23. In addition, the steps T23 and T24 are formed so as to draw concentric circles centered on the axis of the wound body, with the step T24 located on the inner diameter side of the wound body and the step T23 located on the outer periphery side of the wound body.
  • the central portion of the bottom surface B22 is a hollow portion H created by removing the core.
  • the first electrode layer 112 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121, the first electrode layer 112 is exposed in the step T23. In addition, in the same figures (d2) and (d3), the entire surface of the step T23 is depicted with a diagonal line pattern, that is, the entire surface of the step T23 is depicted as being formed only by the first electrode layer 112.
  • the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121 are exposed in the step T23, and further, the first electrode layer 112, which is very thin compared to these layers, exists between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T23.
  • the second electrode layer 122 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121, the second electrode layer 122 is exposed in the step T24. In addition, in the same figures (d2) and (d3), the entire surface of the step T24 is depicted with a dot pattern. However, as explained in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 111 and the second elastomer layer 121 are exposed in the step T24, and further, a second electrode layer 122 which is very thin compared to these layers is present between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T24.
  • step T24 protrudes further toward the stepped bottom surface than step T23, which can prevent a short circuit from occurring between the first electrode layer 112 exposed at step T23 and the second electrode layer 122 exposed at step T24.
  • different stepped bottom surfaces can be formed by simply changing the winding direction of the same laminate 130'.
  • Example 3 Rolled body with three stepped bottom surfaces and its manufacturing method
  • a first laminate 310 is prepared, which has a first elastomer layer 311 and a first electrode layer 312 laminated on the first elastomer layer.
  • a second laminate 320 is prepared, which has a second elastomer layer 321 and a second electrode layer 322 laminated on the second elastomer layer.
  • the pattern of the first electrode layer 312 is different from the pattern of the second electrode layer 322 . More specifically, the first electrode layer 312 and the second electrode layer 322 are patterned so that they are each exposed at different steps of the stepped bottom surface of the winding.
  • the first laminate 310 and the second laminate 320 are laminated together to obtain a laminate 330 shown in FIG.
  • the X-axis is an axis parallel to the direction in which a laminate described below is wound, and is also called the winding direction X.
  • the Y-axis is an axis parallel to the axis of the wound body, and is also called the axial direction Y.
  • FIG. 19B A schematic cross-sectional view of the laminate 330 is shown in FIG. 19B.
  • the laminate 330 has a laminated structure in which the second elastomer layer 321, the second electrode layer 322, the first elastomer layer 311, and the first electrode layer 312 are laminated in this order.
  • the X-axis is an axis parallel to the direction in which the laminate is wound, as described above.
  • the Z-axis is an axis perpendicular to the X-axis and Y-axis.
  • the outer shape of the laminate 330 has sides S31 and S32 as shown in FIG. 19A.
  • the first electrode layer 312 and the second electrode layer 322 are not exposed on side S31.
  • the first electrode layer 312 and the second electrode layer 322 are also not exposed on side S32.
  • the pattern (also referred to as the printed pattern or applied pattern) of the first electrode layer 312 is different from the pattern of the second electrode layer 322 .
  • the differences in the electrode layer patterns are explained below with reference to Figures 19A(b) and 19C.
  • the difference in the patterns of these two electrode layers may be seen as a difference in terms of the width of the electrode layers in the Y-axis direction.
  • These two electrode layers may be formed to have at least one, preferably two or more, regions with different widths in the Y-axis direction.
  • the patterns of these two electrode layers are formed so that there is at least one region in which the width of one electrode layer in the Y-axis direction is longer than the width of the other electrode layer in the Y-axis direction, and at least one region in which the width of one electrode layer in the Y-axis direction is shorter than the width of the other electrode layer in the Y-axis direction.
  • the width of the first electrode layer 312 in the Y-axis direction is approximately constant over the X-axis direction, and this width is W31.
  • the second electrode layer 322 has a region with a width W32 in the Y-axis direction, a region with a width W33 in the Y-axis direction, and a region with a width W34 in the Y-axis direction.
  • W31, W32 (and W34), and W33 have a relationship of W32 ⁇ W31 ⁇ W33 (W34 ⁇ W31 ⁇ W33).
  • W32 may be the same value as W34, or may be a different value. That is, the first electrode layer and the second electrode layer are formed so as to have a region where W32 ⁇ W31 (left region in FIG. 1B), a region where W34 ⁇ W31 (right region in FIG.
  • the patterns of these two electrode layers may be understood as a difference in terms of the positions in the Y-axis direction of the sides of each electrode layer parallel to the X-axis direction (particularly the sides on the stepped bottom surface side).
  • the shape of the first electrode layer 312, when incorporated into the stacked body 330 has one side at a position Y31 in the Y-axis direction.
  • the shape of the second electrode layer 322, when incorporated into the stack 330 has two sides at a position Y32 in the Y-axis direction and one side at a position Y33 in the axial direction.
  • Y31, Y32, and Y33 have a relationship of (distance between Y32 and Y30) > (distance between Y31 and Y30) > (distance between Y33 and Y30).
  • the outer shape of the laminate 330 is adjusted. Specifically, the outer shape adjustment is performed so that a stepped bottom surface is formed when the laminate 330 is wound. More specifically, the laminate 330 is cut along the cutting line of the dashed dotted line D-D' shown in Fig. 19B. As a result, as shown in Fig. 19C, a part of the laminate 330 on the side S32 side is cut off to form sides S33, S34, and S35. As a result of this cutting, the first electrode layer 312 is exposed on the cut surface having the side S33, the second electrode layer 322 is exposed on the cut surface having the side S34, and none of the electrode layers is exposed on the cut surface having the side S35.
  • a portion of the laminate 330 is cut out to form sides S33, S34, and S35, and the first electrode layer 312 and the second electrode layer 322 are exposed on the cut surface having side S33 and the cut surface having side S34, respectively, and further, a cut surface having side S35 is formed in which none of the electrode layers are exposed.
  • the laminate 330' is wound in the winding direction X to obtain a wound body, as shown in FIG. 19E (c).
  • the winding may be performed using a core as described above.
  • the laminate 330' may also be wound without using a core.
  • FIG. (d1) is a schematic perspective view showing the shape of the non-stepped bottom surface of wound body 340.
  • (d2) is a diagram showing a schematic cross section of wound body 340 in a plane parallel to the winding axis.
  • (d3) is a schematic perspective view showing the shape of the stepped bottom surface of wound body 340.
  • the wound body 340 has two bottom surfaces, B31 and B32.
  • the bottom surface B31 may be formed by a laminated cross section having a side S31.
  • the bottom surface B31 may be a non-step bottom surface.
  • the bottom surface B31 is formed by the first elastomer layer 311 and the second elastomer layer 321. None of the electrode layers may be exposed on the bottom surface B31.
  • the central portion of the bottom surface B31 is a hollow portion H created by removing the core.
  • the bottom surface B31 may be a bottom surface formed by cutting in the cutting process described above. In this case, the cutting may be performed such that none of the electrode layers are exposed on the bottom surface B31.
  • the non-stepped bottom surface of the winding may be formed by the stacked cross-section of one or more dielectric elastomer layers used to form the winding.
  • the bottom surface B32 is a stepped bottom surface, and has a step T33 formed by the cut surface having a side S33, a step T34 formed by the cut surface having a side S34, and a step T35 formed by the cut surface having a side S35.
  • the step T34 protrudes more than the steps T33 and T35.
  • the steps T33, T34, and T35 are formed so as to draw concentric circles centered on the axis of the wound body, with the step T35 located on the outer periphery side of the wound body, the step T33 located on the inner diameter side of the wound body, and the step T34 located in the middle part of the other two steps.
  • a wound body according to the present disclosure may have three steps on one stepped bottom surface: an inner diameter side step, an outer diameter side step, and an intermediate step located between these two portions, and the intermediate step may protrude relative to the inner diameter side step and the outer diameter side step.
  • the first electrode layer 312 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 311 and the second elastomer layer 321, the first electrode layer 312 is exposed in the step T33.
  • the entire surface of the step T33 is drawn with a diagonal line pattern, but in reality, as described in Example 1 above, the first elastomer layer 311 and the second elastomer layer 321 are exposed in the step T33, and further, the first electrode layer 312, which is very thin compared to these layers, is present between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T33.
  • the second electrode layer 322 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 311 and the second elastomer layer 321, the second electrode layer 322 is exposed in the step T34. In addition, in the same figures (d2) and (d3), the entire surface of the step T34 is depicted with a dot pattern. However, as described in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 311 and the second elastomer layer 321 are exposed in the step T34, and further, a second electrode layer 322 which is very thin compared to these layers is present between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T34.
  • stage T35 neither the first electrode layer 312 nor the second electrode layer 322 is exposed. More specifically, in stage T35, only the first elastomer layer 311 and the second elastomer layer 321 are exposed, but none of the electrode layers are exposed.
  • step T34 protrudes further than steps T33 and T35, which can prevent a short circuit from occurring between the first electrode layer 312 exposed to step T33 and the second electrode layer 322 exposed to step T34.
  • the stage T35 covers the periphery of the stages T33 and T34, in which the electrode layers are exposed, thereby making it possible to avoid contact between the electrode layer (or the circuit) of the winding body and objects present outside the winding body, and thus preventing the occurrence of a short circuit.
  • the presence of a stage in which the electrode layer is not exposed on the outer periphery of the winding body can increase safety.
  • the electrodes do not need to be exposed on the steps on the outer circumferential side.
  • the cap portion 350 may be fitted to the stepped bottom surface B32 as described above.
  • the stepped shape of the bottom surface B32 helps to make the connection with the cap portion 350 stronger.
  • the cap portion 350 may be provided with electrodes.
  • the electrodes may be configured to electrically connect the circuit constituting the rDEA to the first electrode layer and the second electrode layer exposed to the stages T33 and T34.
  • Example 4 Rolled body with three stepped bottom surfaces and its manufacturing method
  • the wound body having a stepped bottom surface with three steps described in Example 3 above has a structure in which the central step of the three steps protrudes compared to the other two steps.
  • the structure of these three steps is not limited to this, and for example, the central step may be recessed compared to the other two steps.
  • a wound body having a stepped bottom surface with three steps and a manufacturing method thereof will be described with reference to Figures 20A to 20E.
  • a first laminate 410 is prepared, which has a first elastomer layer 411 and a first electrode layer 412 laminated on the first elastomer layer.
  • a second laminate 420 is prepared, which has a second elastomer layer 421 and a second electrode layer 422 laminated on the second elastomer layer.
  • the pattern of the first electrode layer 412 is different from the pattern of the second electrode layer 422 . More specifically, the first electrode layer 412 and the second electrode layer 422 are patterned such that they are each exposed at different steps of the stepped bottom surface of the winding.
  • the first laminate 410 and the second laminate 420 are laminated together to obtain a laminate 430 shown in FIG.
  • the X-axis is an axis parallel to the direction in which a laminate, which will be described later, is wound
  • the Y-axis is an axis parallel to the axis of the wound body, and is also called the axial direction Y.
  • FIG. 20B A schematic cross-sectional view of the laminate 430 is shown in FIG. 20B.
  • the laminate 430 has a laminated structure in which the second elastomer layer 421, the second electrode layer 422, the first elastomer layer 411, and the first electrode layer 412 are laminated in this order.
  • the X-axis is an axis parallel to the direction in which the laminate is wound, as described above.
  • the Z-axis is an axis perpendicular to the X-axis and Y-axis.
  • the outer shape of the laminate 430 has sides S41 and S42 as shown in FIG. 20A.
  • the first electrode layer 412 and the second electrode layer 422 are not exposed on side S41.
  • the first electrode layer 412 and the second electrode layer 422 are also not exposed on side S42.
  • the pattern (also referred to as the printed pattern or applied pattern) of the first electrode layer 412 is different from the pattern of the second electrode layer 422 .
  • the differences in the electrode layer patterns are explained below with reference to Figures 20A(b) and 20C.
  • the difference in the patterns of the two electrode layers may be regarded as a difference in terms of width in the axial direction Y.
  • the first electrode layer 412 has a region having a width W41 in the axial direction Y, a region having a width W42 in the axial direction, and a region having a width W43 in the axial direction.
  • the second electrode layer 422 has a region with a width W44 in the axial direction Y, and a region with a width W45 in the axial direction.
  • W41 (and W43), W42, W44, and W45 have the relationship W42 ⁇ W45 ⁇ W41 (and W43) ⁇ W44.
  • W41 may be the same value as W43, or may be a different value.
  • the difference between the patterns of these two electrode layers may be understood as a difference in terms of the position in the Y-axis direction of the sides of each electrode layer parallel to the X-axis direction (particularly the sides on the stepped bottom surface side).
  • the shape of the first electrode layer 412 when incorporated into the stack 330, has two sides at position Y41 in the axial direction Y, and one side at position Y42.
  • the shape of the second electrode layer 422 when incorporated into the stack 430, has one side at a position Y43 in the axial direction Y, and one side at a position Y44 in the axial direction.
  • Y41, Y42, Y43, and Y44 have a relationship of (distance between Y42 and Y40)>(distance between Y44 and Y40)>(distance between Y41 and Y40)>(distance between Y43 and Y40).
  • the first electrode layer and the second electrode layer so as to have such a relationship, it is easy to form a step in which only one electrode layer is exposed on the stepped bottom surface of the wound body, and further it is easy to form a step in which none of the electrode layers are exposed on the stepped bottom surface.
  • the outer shape of the laminate 430 is adjusted. Specifically, the outer shape adjustment is performed so that a stepped bottom surface is formed when the outer shape-adjusted laminate 430' is wound. More specifically, the laminate 430 is cut along the cutting line of the dashed dotted line E-E' shown in FIG. 20B. As a result, as shown in FIG. 20C, a part of the laminate 430 on the side S42 side is cut off to form sides S43, S44, and S45. As a result of this cutting, the second electrode layer 422 is exposed on the cut surface having side S43, none of the electrode layers are exposed on the cut surface having side S44, and the first electrode layer 412 is exposed on the cut surface having side S45.
  • a portion of the laminate 430 is cut out to form sides S43, S44, and S45, and the second electrode layer 422 and the first electrode layer 412 are exposed on the cut surface having side S43 and the cut surface having side S45, respectively, and further, a cut surface having side S45 is formed in which none of the electrode layers are exposed.
  • the laminate 430' is wound in the winding direction X to obtain a wound body, as shown in FIG. 20E (c).
  • the winding may be performed using a core as described above.
  • the laminate 430' may also be wound without using a core.
  • FIG. 4(d1) is a schematic perspective view showing the shape of the non-stepped bottom surface of the wound body 440.
  • (d3) is a schematic perspective view showing the shape of the stepped bottom surface of the wound body 440.
  • the wound body 440 has two bottom surfaces, B41 and B42.
  • the bottom surface B41 may be formed by a laminated cross section having a side S41.
  • the bottom surface B41 is formed by a first elastomer layer 411 and a second elastomer layer 421. None of the electrode layers may be exposed on the bottom surface B41.
  • the central portion of the bottom surface B41 is a hollow portion H created by removing the core.
  • the bottom surface B41 may be a bottom surface formed by cutting in the cutting process described above. In this case, the cutting may be performed such that none of the electrode layers are exposed on the bottom surface B41.
  • the non-stepped bottom surface of the winding may be formed by the stacked cross-section of one or more dielectric elastomer layers used to form the winding.
  • the bottom surface B42 is a stepped bottom surface, and has a step T43 formed by the cut surface having a side S43, a step T44 formed by the cut surface having a side S44, and a step T45 formed by the cut surface having a side S45.
  • the step T44 is recessed more than the steps T43 and T45.
  • the steps T43, T44, and T45 are formed so as to draw concentric circles centered on the axis of the wound body, with the step T43 located on the outer periphery side of the wound body, the step T45 located on the inner diameter side of the wound body, and the step T44 located in the middle part of the other two steps.
  • a wound body according to the present disclosure may have three steps on a single stepped bottom surface: an inner diameter side step, an outer diameter side step, and an intermediate portion step located between these two portions, and the intermediate portion step may be recessed with respect to the inner diameter side step and the outer diameter side step.
  • the second electrode layer 422 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 411 and the second elastomer layer 421, the second electrode layer 422 is exposed in the step T43.
  • the entire surface of the step T43 is depicted with a dot pattern, but as described in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 411 and the second elastomer layer 421 are exposed in the step T43, and further, a second electrode layer 422 which is very thin compared to these layers is present between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T43.
  • stage T44 neither the first electrode layer 412 nor the second electrode layer 422 is exposed. More specifically, in stage T44, only the first elastomer layer 411 and the second elastomer layer 421 are exposed, but none of the electrode layers are exposed.
  • the first electrode layer 412 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 411 and the second elastomer layer 421, the second electrode layer 422 is exposed in the step T45. In addition, in the same figures (d2) and (d3), the entire surface of the step T45 is depicted with a dot pattern. However, as described in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 411 and the second elastomer layer 421 are exposed in the step T45, and further, the first electrode layer 412, which is very thin compared to these layers, is present between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T45.
  • the step T44 is recessed more than the steps T43 and T45, and none of the electrode layers are exposed. This makes it possible to prevent a short circuit from occurring between the second electrode layer 422 exposed in the step T43 and the first electrode layer 412 exposed in the step T45. Thus, in the present disclosure, the electrodes do not need to be exposed on the steps in the middle portion.
  • a cap portion (not shown) may be fitted to the stepped bottom surface B42.
  • the stepped bottom surface shape helps to make the connection with the cap portion stronger.
  • the cap portion may be provided with electrodes, which may be configured to electrically connect the circuitry constituting the rDEA to the second electrode layer and the first electrode layer exposed at the stages T43 and T45.
  • Example 5 wound body with two stepped bottom surfaces and its manufacturing method
  • one of the two bottom surfaces is a stepped bottom surface, and the other is not.
  • both of the two bottom surfaces may be stepped bottom surfaces.
  • a first laminate 510 is prepared, which has a first elastomer layer 511 and a first electrode layer 512 laminated on the first elastomer layer.
  • a second laminate 520 is prepared, which has a second elastomer layer 521 and a second electrode layer 522 laminated on the second elastomer layer. More specifically, the electrode layers are patterned so that the first electrode layer 512 and the second electrode layer 522 are exposed at different steps of the stepped bottom surface of the wound body, which will be described later.
  • the electrode layer pattern is the same as the pattern described in Example 1 above, and the description thereof also applies to this example.
  • the electrode layer pattern may be another pattern.
  • the first laminate 510 and the second laminate 520 are laminated together to obtain a laminate 530 shown in FIG.
  • the X-axis is parallel to the direction in which a laminate, which will be described later, is wound
  • the Y-axis is parallel to the axis of the wound body.
  • FIG. 21B A schematic cross-sectional view of the laminate 530 is shown in FIG. 21B.
  • the laminate 530 has a laminated structure in which the second elastomer layer 521, the second electrode layer 522, the first elastomer layer 511, and the first electrode layer 512 are laminated in this order.
  • the X-axis is an axis parallel to the direction in which the laminate is wound, as described above.
  • the Z-axis is an axis perpendicular to the X-axis and Y-axis.
  • the outer shape of the laminate 530 has sides S51 and S52 that are approximately parallel to the winding direction X.
  • the first electrode layer 512 and the second electrode layer 522 are not exposed on side S51.
  • the first electrode layer 512 and the second electrode layer 522 are also not exposed on side S52.
  • the outer shape of the laminate 530 is adjusted. Specifically, the outer shape adjustment is performed so that a stepped bottom surface is formed when the outer shape-adjusted laminate 530' is wound.
  • the outer shape adjustment is performed as follows.
  • the laminate 530 is cut along the dashed line F-F' shown in Fig. 2B.
  • a portion of the laminate 530 on the side S51 side is cut off to form a side S53.
  • the side S53 may be approximately parallel to the X-axis.
  • the laminate 530 is cut along the dashed line G-G' shown in Fig. 2B.
  • Fig. 21C the outer shape adjustment is performed so that a stepped bottom surface is formed when the outer shape-adjusted laminate 530' is wound.
  • the outer shape adjustment is performed as follows.
  • the laminate 530 is cut along the dashed line F-F' shown in Fig. 2B.
  • a portion of the laminate 530 on the side S51 side is cut off to form
  • a part of the laminate 530 on the side S52 side is cut off to form sides S54 and S55.
  • Sides S54 and S55 may be approximately parallel to the X-axis.
  • the first electrode layer 512 is exposed on the cut surface having the side S54
  • the second electrode layer 522 is exposed on the cut surface having the side S55.
  • two sides of the laminate 530 that are approximately parallel to the winding direction are cut away to form sides S53, S54, and S55. Of these sides, none of the electrode layers are exposed on the cut surface having side S53.
  • the first electrode layer 512 and the second electrode layer 522 are exposed on the cut surface having side S54 and the cut surface having side S55, respectively.
  • the laminate 530' is wound in the winding direction X to obtain a wound body, as shown in FIG. 21D (c).
  • the winding may be performed using a core as described above.
  • the laminate 530' may also be wound without using a core.
  • FIG. 5(d1) is a schematic perspective view showing the stepped bottom shape of the two bottom surfaces of the wound body 540, one of which is formed by a cut surface having side S53 and the other is formed by a laminated cross section having side S51.
  • (d2) is a diagram showing a schematic cross section of the wound body 540 in a plane parallel to the winding axis.
  • (d3) is a schematic perspective view showing the stepped bottom shape of the two bottom surfaces of the wound body 540, the two of which have exposed electrode layers.
  • the wound body 540 has stepped bottom surface B51 and stepped bottom surface B52.
  • the bottom surface B51 is a stepped bottom surface, and has a step T51 formed by a laminated cross section having a side S51, and a step T53 formed by a cut surface having a side S53. Both the step T51 and the step T53 are formed from the first elastomer layer 511 and the second elastomer layer 521, and none of the electrode layers are exposed to these steps.
  • the central portion of the bottom surface B51 is a hollow portion H created by removing the core.
  • the bottom surface B51 also has a stepped structure, which may be utilized for engagement with a cap portion (not shown).
  • the stepped shape of the bottom surface helps to strengthen the connection with the cap portion.
  • the bottom surface B52 is a stepped bottom surface, and has a step T54 formed by the cut surface having side S54 and a step T55 formed by the cut surface having side S55. As shown in (d2) and (d3) of the same figure, the step T55 protrudes more than the step T54.
  • the central part of the bottom surface B12 is a hollow part H created by removing the core.
  • the first electrode layer 512 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 511 and the second elastomer layer 521, the first electrode layer 512 is exposed in the step T54.
  • the entire surface of the step T54 is drawn with a diagonal line pattern, but as described in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 511 and the second elastomer layer 521 are exposed in the step T54, and further, the first electrode layer 512, which is very thin compared to these layers, is present between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed in the step T54.
  • the second electrode layer 522 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 511 and the second elastomer layer 521, the second electrode layer 522 is exposed in the step T55. In addition, in the same figures (d2) and (d3), the entire surface of the step T55 is depicted with a dot pattern. However, as described in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 511 and the second elastomer layer 521 are exposed in the step T55, and further, a second electrode layer 522 which is very thin compared to these layers is present between these elastomer layers, and this electrode layer is exposed on the surface of the step T55.
  • step T55 protrudes further than step T54, which can prevent a short circuit from occurring between the first electrode layer 512 exposed at step T54 and the second electrode layer 522 exposed at step T55.
  • the bottom surface B52 also has a stepped structure similar to the bottom surface B51, and this stepped structure may be used for fitting with a cap portion (not shown).
  • the stepped shape of the bottom surface helps to make the connection with the cap portion stronger.
  • the cap portion may be provided with electrodes, which may be configured to electrically connect the circuitry constituting the rDEA to the first electrode layer and the second electrode layer exposed at the stages T54 and T55.
  • one electrode layer is configured to have one electrode.
  • one electrode layer may have two or more electrodes.
  • the two or more electrodes may not be electrically connected.
  • the two or more electrodes may be formed in the same layer to draw a predetermined pattern.
  • the rDEA can not only be expanded or contracted in the axial direction of the wound body, but also the wound body can be bent (particularly, the wound body can be bent so that the axis is bent). This embodiment will be described below with reference to Figures 22A to E.
  • a first laminate 610 is prepared, which has a first elastomer layer 611 and a first electrode layer 612 laminated on the first elastomer layer.
  • a second laminate 620 is prepared, which includes a second elastomer layer 621 and a second electrode layer 622 laminated on the second elastomer layer.
  • the second electrode layer 622 includes a first electrode 623-1 and a second electrode 623-2, and these two electrodes are formed to draw a predetermined pattern in one layer as shown in the figure. In the figure, the electrodes form a comb-like pattern.
  • the first electrode 623-1 and the second electrode 623-2 are provided such that a plurality of teeth 64-1 of the comb shape of the first electrode 623-1 and a plurality of teeth 624-2 of the comb shape of the second electrode 623-2 mesh with each other.
  • This pattern allows the wound body to have, after winding, a circumferential portion where the first electrode is present but the second electrode is not present, and a circumferential portion where the first electrode is not present but the second electrode is present.
  • the wound body can be bent by controlling the application of voltage to the first electrode and the second electrode.
  • first electrode layer 612 is shown in the figure as having one electrode, this electrode layer may have two or more electrodes.
  • a first laminate 610 and a second laminate 620 are laminated.
  • a laminate 630 is formed in which a second elastomer layer 621, a second electrode layer 622, a first elastomer layer 611, and a first electrode layer 612 are laminated in this order.
  • the patterns of the two electrodes in the second electrode layer 622 are not shown.
  • the outer shape of the laminate 630 has a side S61 and a side S62.
  • the first electrode layer 612 and the second electrode layer 622 are not exposed at the side S61.
  • the first electrode layer 612 is not exposed at the side S62.
  • the first electrode 623-1 is exposed at the side S62, but the second electrode 623-2 is not exposed.
  • the outer shape of the laminate 630 is adjusted. Specifically, the outer shape adjustment is performed so that a stepped bottom surface is formed when the outer shape-adjusted laminate 630' is wound. More specifically, the laminate 630 is cut along the cutting line of the dashed line H-H' shown in FIG. 22B. As a result, as shown in FIG. 22C, a part of the laminate 630 on the side S62 side is cut off to form sides S63, S64, and S65.
  • the first electrode layer 612 is exposed on the cut surface having the side S63
  • the second electrode 623-2 of the second electrode layer 622 is exposed on the cut surface having the side S64
  • the first electrode 623-1 of the second electrode layer 622 is exposed on the cut surface having the side S65.
  • a portion of the laminate 130 is cut away to form sides S63, S64, and S65, and one electrode is exposed on each of the cut surfaces having each side.
  • the outer shape-adjusted laminate 630' is wound in the winding direction X to obtain a wound body, as shown in (c) of FIG. 22D.
  • the winding may be performed using a core as described above.
  • the laminate 630' may also be wound without using a core.
  • FIG. (d1) is a schematic perspective view showing the shape of the non-stepped bottom surface of the wound body 640.
  • (d2) is a diagram showing a schematic cross section of the wound body 640 in a plane parallel to the winding axis.
  • (d3) is a schematic perspective view showing the shape of the stepped bottom surface of the wound body 640.
  • the wound body 640 has two bottom surfaces, B61 and B62.
  • the bottom surface B61 may be formed by a laminated cross section having a side S61.
  • the bottom surface B61 is formed by a first elastomer layer 611 and a second elastomer layer 621. None of the electrode layers may be exposed on the bottom surface B61.
  • the central portion of the bottom surface B61 is a hollow portion H created by removing the core.
  • the bottom surface B62 is a stepped bottom surface, and has a step T63 formed by the cut surface having a side S63, a step T64 formed by the cut surface having a side S64, and a step T65 formed by the cut surface having a side S65. As shown in (d2) and (d3) of the same figure, the step T65, the step T64, and the step T63 are recessed in this order.
  • the central part of the bottom surface B62 is a hollow part H created by removing the core.
  • a wound body according to the present disclosure can be configured to have three steps on a single stepped bottom surface: an inner diameter side step, an outer diameter side step, and an intermediate step located between these two portions, with the intermediate step being configured to protrude relative to the inner diameter side step and recessed relative to the outer diameter side step. Furthermore, by reversing the winding direction, the step in the intermediate portion can be configured to be recessed with respect to the step on the inner diameter side and to be protruding with respect to the step on the outer diameter side.
  • the first electrode layer 612 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 611 and the second elastomer layer 621, the first electrode layer 612 is exposed in the step T63.
  • the entire surface of the step T63 is drawn with a diagonal line pattern, but as described in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 611 and the second elastomer layer 621 are exposed in the step T63, and further, there is a first electrode layer 612 that is very thin compared to these layers, and this electrode layer is exposed in the step T63.
  • a second electrode 623-2 included in the second electrode layer 622 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 611 and the second elastomer layer 621, the second electrode 623-2 is exposed in the step T64. In addition, in the same figures (d2) and (d3), the entire surface of the step T64 is depicted with a dot pattern. However, as described in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 611 and the second elastomer layer 621 are exposed in the step T64, and further, a second electrode 623-2, which is very thin compared to these layers, is present between these elastomer layers, and this electrode is exposed in the step T64.
  • a first electrode 623-1 included in the second electrode layer 622 is exposed. More specifically, in addition to the first elastomer layer 611 and the second elastomer layer 621, the first electrode 623-1 is exposed in the stage T65. In addition, in the same figures (d2) and (d3), the entire surface of the step T65 is depicted with a dot pattern. However, as described in Example 1 above, in reality, the first elastomer layer 611 and the second elastomer layer 621 are exposed in the step T65, and further, a first electrode 623-1, which is very thin compared to these layers, is present between these elastomer layers, and this electrode is exposed in the step T65.
  • the step T65 protrudes more than the step T64, and the step T64 protrudes more than the step T63, so that it is possible to prevent short circuits from occurring between the electrodes exposed on each of these three steps. That is, since the stages T63, T64, and T65 are located at different positions in the axial direction of the wound body, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the electrodes exposed in these stages.
  • the voltage can be applied in various patterns. For example, a voltage application pattern in which a voltage is applied between the first electrode layer 612 and the first electrode 623-1, a voltage application pattern in which a voltage is applied between the first electrode layer 612 and the second electrode 623-2, and a voltage application pattern in which a voltage is applied between the first electrode layer 612 and both the first electrode 623-1 and the second electrode 623-2 can be used.
  • Each voltage application pattern causes the rDEA (particularly the wound body) to bend or stretch.
  • a voltage application pattern in which a voltage is applied between the first electrode layer 612 and both the first electrode 623-1 and the second electrode 623-2 may result in the expansion and contraction of the rDEA.
  • a voltage application pattern in which a voltage is applied between the first electrode layer 612 and the first electrode 623-1 and a voltage application pattern in which a voltage is applied between the first electrode layer 612 and the second electrode 623-2 may result in the bending of the rDEA.
  • the dielectric elastomer actuator of the present disclosure may be configured so that voltages can be applied to at least two electrodes that are not electrically connected independently of one another.
  • FIG. 22E is a schematic cross-sectional view showing a state in which a laminate 650 of a patterned electrode layer and a dielectric elastomer layer is wound to form a wound body 651, and the cross section is perpendicular to the axis of the wound body.
  • the laminate 650 has a dielectric elastomer layer 652 and an electrode layer 653 patterned on the dielectric elastomer layer 652.
  • the wound body 651 is obtained by winding the laminate 650 having the patterned electrode layer. As shown in the figure, the wound body 651 has the electrode layer 653 only in specific parts (four parts in the figure) of the cylindrical cross section. By applying a voltage in a specific pattern to the electrode layer 653 formed in this way, the rDEA having the wound body 651 can realize various movements such as expansion and contraction and bending in a specific direction.
  • the present disclosure also provides a method for manufacturing an rDEA.
  • the manufacturing method may include a lamination process for forming a laminate in which electrode layers and elastomer layers are alternately stacked, a contour adjustment process for adjusting the contour of the laminate, and a wound body formation process for winding the laminate with the contour adjusted to form a wound body.
  • the contour adjustment process may be performed so that the wound body has at least one stepped bottom surface.
  • the manufacturing method of the present disclosure may be carried out, for example, as described in 1.3 above, which description also applies to the manufacturing method of the present disclosure.
  • the lamination step and the contour adjustment step may be performed as described in 1.3.1 above, in particular as described with respect to the lamination step S13 and the contour adjustment step S14 in 1.3.1 above.
  • the winding formation process may be carried out as described in 1.3.2 above.
  • the present disclosure also provides a transducer comprising a wound body having a stepped bottom surface as described above.
  • the transducer may comprise the wound body and a circuit electrically connected to the wound body (particularly the electrode layer).
  • the transducer may be configured to sense distortion of the wound body.
  • the circuit may be, for example, a capacitance detection circuit.
  • the capacitance detection circuit may be configured to detect a capacitance between complementary electrode layers. The capacitance changes in response to distortion of the wound body, and thus the distortion of the wound body can be detected by detecting the capacitance.
  • the thickness of the dielectric elastomer between the electrode layers decreases, and the area covered by the electrode layers increases, and this increase in area leads to an increase in capacitance.
  • the thickness of the dielectric elastomer between the electrode layers increases, and the area covered by the electrode layers decreases, and this decrease in area leads to a decrease in capacitance.
  • these electrode layers can be regarded as variable capacitors. Therefore, by providing a wound body according to the present disclosure with an electrode pair for measuring the change in capacitance (i.e., increase or decrease), deformation of the wound body can be detected or the degree of deformation of the wound body can be quantified.
  • the electrode pair for detecting the change in capacitance may be electrically connected to the electrode layer described above. That is, the electrodes constituting the electrode pair may be electrically connected to each of the two electrode layers sandwiching one dielectric elastomer layer. The electrode pair may then be electrically connected to a predetermined capacitance detection circuit. That is, the transducer may have, in addition to the wound body, a capacitance detection circuit connected to the electrode layer of the wound body. The circuit may be connected to the electrode layer of the wound body via the electrode pair.
  • the transducer may also operate to sense strain on the winding body, or may operate as a dielectric elastomer actuator, or may have both functions.
  • the present disclosure provides a device having an rDEA or transducer according to the present disclosure.
  • the device may be, for example, an operation input device or an endoscope device.
  • the present disclosure also provides an information processing system having the rDEA or transducer.
  • the rDEA or transducer can be used in various devices and systems.
  • the rDEA or transducer is compact and can also prevent short circuit problems.
  • the device may be an operation input device.
  • the operation input device may include, for example, a movable member that moves in response to a user operation, and an rDEA that controls the mobility of the movable member.
  • the rDEA may be an rDEA according to the present disclosure.
  • the rDEA can control the mobility so as to adjust the sense of resistance to the movement of the movable member. This allows a user operating the operation input device (particularly the movable member) to feel various senses of resistance when operating the device, i.e., various sensations (e.g., tactile sensations) can be presented to the user. For example, it is possible to provide the user with an interesting or stimulating experience.
  • various sensations e.g., tactile sensations
  • the operation input device may be, for example, a button-type, wheel-type, ball-type, or joystick-type operation input device, but is not limited to these. Examples of these types are shown below.
  • the operation input device of the present disclosure can provide various sensations to the user, and therefore may be used, for example, as a haptic device.
  • the operation input device may have a movable member that moves in response to a user operation, and a transducer that senses the user operation on the movable member.
  • the transducer may be in accordance with the present disclosure.
  • an operation input device may be configured as, for example, a controller for a game machine, or may be configured as one element (for example, one button unit) that constitutes a controller for a game machine.
  • the present disclosure allows the mobility of a movable member to be controlled quickly and quietly.
  • the device can be made smaller and lighter, and the device configuration can be simplified.
  • an operation input device 700 may include a movable member 701 that receives input of a user operation, and an rDEA 702 that controls the mobility of the movable member.
  • the rDEA is according to the present disclosure and may include, in particular, a wound body 703 having a stepped bottom surface 705, and a cap portion 704 that fits with the stepped bottom surface of the wound body.
  • the cap portion 704 is provided with electrodes that are electrically connected to complementary electrode layers (in particular, complementary electrode layers exposed on the stepped bottom surface) included in the wound body, and the electrodes are connected to a circuit.
  • Movable member 701 can move in the direction of arrow A in the figure and can function, for example, as a button that a user presses.
  • the rDEA can control the mobility of the button.
  • the operation input device 710 includes a movable member 711 that accepts user operations and an rDEA 712 that controls the mobility of the movable member.
  • the operation input device further includes a housing 713 that houses the rDEA 712, and a motion detection sensor 714 that detects the motion of the movable member 711. These components are described below.
  • the rDEA712 is configured to control the mobility of the movable member 711 by utilizing the displacement of the inner diameter of its cylindrical shape.
  • the movable member 711 is disposed in the hollow portion of the rDEA712.
  • the rDEA 712 is fixed to two inner surfaces S71 and S72 inside the housing 713.
  • the rDEA 712 is configured to expand in the direction of arrow A in the figure (the axial direction of the cylinder) when a voltage is applied.
  • the rDEA 712 is in contact with the movable member 711.
  • the distance between the inner surfaces S1 and S2 is constant, and the DEA 752 is fixed to the inner surfaces S71 and S72. Therefore, as shown on the right side of the figure, the inner diameter of the rDEA 712 is displaced.
  • the application of the voltage increases the inner diameter of the rDEA 712, which causes the rDEA 712 to no longer contact the movable member 751 (or the contact pressure between the rDEA 712 and the movable member 711 decreases). Therefore, friction between the movable member 711 and the rDEA 712 no longer occurs (or the frictional force decreases), and the resistance felt when the movable member 711 is operated decreases.
  • the operation input device may be configured as, for example, a controller used in a game machine.
  • An example of such a controller is a controller configured as shown in FIG. 23C.
  • the controller 720 is provided with four operation buttons 721a to 721d.
  • the rDEA according to the present disclosure may be used to control the mobility of these buttons.
  • the rDEA according to the present disclosure may be configured to control the mobility of each button, which is a movable member.
  • the controller also includes, as movable members that accept user operations, a cross key 722 having four protrusions 722a, analog sticks 723R and 723L, and trigger buttons 724R and 724L.
  • An rDEA according to the present disclosure may be incorporated into the controller so as to control the mobility of these movable members.
  • the operation input device may have one rDEA, but may also have multiple rDEAs. These multiple rDEAs can be controlled individually, for example, to create a variety of sensations.
  • the rDEA of the present disclosure is small and lightweight, multiple rDEAs can be placed in a small space, and the device itself can also be made lighter.
  • An example of an operation input device having multiple rDEAs is described below with reference to FIG. 24.
  • the operation input device includes a movable member 801, multiple rDEAs 802-1, 802-2, and 802-3, and a housing 803.
  • the operation input device also includes a sensor (not shown) that detects the movement of the movable member 801.
  • the rDEAs 802-1 to 802-3 are configured to be able to expand and contract independently of one another in the directions of the arrows shown in the figure. By individually controlling the expansion and contraction, the sensation the user receives when pressing the movable member 801 can be varied in a variety of ways.
  • the mobility of the movable member 201 can be changed compared to when voltage is applied to all rDEAs or when no voltage is applied.
  • three rDEAs are configured to control the mobility of one movable member, but the number of rDEAs may be four or more. Furthermore, in the operation input device 800 in the figure, three rDEAs are arranged one-dimensionally, but a plurality of rDEAs may be arranged two-dimensionally.
  • the present disclosure also provides an endoscopic device having an rDEA according to the present disclosure.
  • the rDEA according to the present disclosure may be provided in the tip camera portion of a videoscope constituting the endoscopic device.
  • the rDEA may be configured to change the shape of the tip camera portion.
  • the rDEA according to the present disclosure is small and lightweight, and therefore suitable for being provided in the tip camera portion.
  • the rDEA may be configured to expand and contract the tip camera portion, or the rDEA may be configured to bend the tip camera portion in a desired direction.
  • An endoscopic videoscope 900 may include an imaging device 901 and an rDEA 902 connected to the imaging device and controlling the orientation of the imaging device.
  • the rDEA is according to the present disclosure and may include, in particular, a wound body 903 having a stepped bottom surface 905 and a cap portion 904 that fits with the stepped bottom surface of the wound body.
  • the cap portion 904 is provided with electrodes that are electrically connected to complementary electrode layers (in particular, complementary electrode layers exposed on the stepped bottom surface) included in the wound body, and the electrodes are connected to a circuit.
  • the rDEA 902 may be configured so that the imaging device 901 can move in the direction of the arrow A in the figure.
  • the rDEA may be configured so as to be bendable, as described in Example 6 above.
  • an information processing device bends the rDEA. This may change the position at which the imaging device 901 captures an image.
  • the present disclosure also provides an information processing system including the device described above (e.g., an operation input device or an endoscope device).
  • an information processing system including the device described above (e.g., an operation input device or an endoscope device).
  • An example of the information processing system will be described with reference to Figures 26A and 26B.
  • an information processing system 1000 may include, in addition to a device (e.g., an operation input device or an endoscope device) 1200 according to the present disclosure, an information processing device 1100 configured to transmit a signal (electrical signal) for controlling an rDEA to the device 1200.
  • the information processing device 1100 may control the device 1200 so that a predetermined voltage is applied to the rDEA of the device 1200.
  • the information processing system 1000 according to the present disclosure may include, in addition to the device 1200 according to the present disclosure, an information processing device 1100 configured to receive a signal (electrical signal) related to the deformation of the wound body (particularly a change in capacitance) from the device 1200.
  • the information processing device 1100 may execute a predetermined information processing in response to the signal received from the device 1200.
  • the information processing device 1100 may also be configured to receive a signal (electrical signal) generated by a user operation on the device 1200 (particularly the operation input device).
  • a signal electrical signal generated by a user operation on the device 1200 (particularly the operation input device).
  • the information processing device 1100 and the device 1200 may be connected by any connection method, for example, via a USB cable.
  • the signals transmitted or received between the information processing device 1100 and the device 1200 may be set appropriately by a person skilled in the art.
  • the information processing device 1100 may be, for example, an information processing device capable of executing a game, or may be a so-called game machine.
  • the device 1200 may be a controller for the game machine.
  • the configuration of the information processing device 1100 may be set as appropriate by a person skilled in the art, but may include, for example, a control unit 1101, a storage unit 1102, an operation control unit 1103, and an output control unit 1104, as shown in FIG. 26B. Note that, for example, the functions of the control unit 1101, the operation control unit 1103, and the output control unit 1104 may be integrated into a single control unit.
  • the control unit 1101 may be a program-controlled device such as a CPU and/or GPU, and may operate according to a program stored in the memory unit 1102. For example, if the information processing device 1100 is a game machine, the control unit 1101 may be configured to execute a game application. When the control unit 1101 receives a signal input by a user operation on the operation input device 1200 from the operation control unit 1103, it may execute a predetermined process based on the signal.
  • the memory unit 1102 may be, for example, a memory device or a hard disk drive, and may store a program executed by the control unit 1101.
  • the operation control unit 1103 is connected to the operation input device 1200 via a predetermined connection method (e.g., capable of communicating wirelessly or via a wired connection), receives a signal from the operation input device 1200 indicating the content of a user operation on the operation input device 1200, and transmits the signal to the control unit 1101.
  • a predetermined connection method e.g., capable of communicating wirelessly or via a wired connection
  • the output control unit 1104 may be connected to a display device such as a television, monitor, or head-mounted display, and outputs audio and/or video signals to these display devices according to instructions input from the control unit 1101.
  • the present disclosure may be configured as follows. [1] A winding of a laminate having at least one pair of complementary electrode layers and a dielectric elastomer layer, the winding having at least one stepped bottom surface. Wound type dielectric elastomer actuator. [2] The wound body has at least a first step and a second step on one stepped bottom surface, One electrode layer of the at least one pair of complementary electrode layers is exposed on the first step; and the other electrode layer of the at least one pair of complementary electrode layers is exposed in the second step; The dielectric elastomer actuator according to [1].
  • the wound body has at least a first step and a second step on one stepped bottom surface, These stages are arranged concentrically, The dielectric elastomer actuator according to [1] or [2].
  • the wound body has two steps, an inner diameter side step and an outer diameter side step, on one stepped bottom surface, The step on the inner diameter side has a structure in which it is recessed or protrudes from the step on the outer diameter side.
  • the dielectric elastomer actuator according to any one of [1] to [3].
  • the wound body has three steps on one stepped bottom surface, including a step on the inner diameter side, a step on the outer diameter side, and a step in a middle portion between the two steps,
  • the step of the intermediate portion is recessed or protruded with respect to the step on the inner diameter side and/or the step on the outer diameter side.
  • the dielectric elastomer actuator according to any one of [1] to [4].
  • [6] The dielectric elastomer actuator according to [5], wherein no electrodes are exposed on the outer peripheral step.
  • [7] The dielectric elastomer actuator according to [5], wherein no electrodes are exposed at the step in the intermediate portion.
  • the dielectric elastomer type actuator is configured so that voltages can be applied to at least two electrodes that are not electrically connected to each other independently.
  • the dielectric elastomer type actuator described in any one of [9] to [11].
  • the dielectric elastomer actuator according to any one of [1] to [14], further comprising a cap portion that fits into the stepped bottom surface.
  • An apparatus comprising the dielectric elastomer actuator of claim 1.
  • the device according to [17], wherein the device is an operation input device or an endoscope device.
  • An information processing system comprising the device according to [17] or [18].
  • the outer shape adjustment step is performed so that the wound body has at least one stepped bottom surface.
  • the configurations, methods, steps, shapes, materials, and numerical values, etc., given in the above-mentioned embodiments and examples are merely examples, and different configurations, methods, steps, shapes, materials, and numerical values, etc., may be used as necessary.
  • the configurations, methods, steps, shapes, materials, and numerical values, etc., of the above-mentioned embodiments and examples may be combined with each other as long as they do not deviate from the spirit of this disclosure.
  • a numerical range indicated using “ ⁇ ” indicates a range that includes the numerical values before and after " ⁇ " as the minimum and maximum values, respectively.
  • the upper or lower limit of a numerical range of a certain stage may be replaced with the upper or lower limit of a numerical range of another stage.

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Abstract

本開示は、小型のrDEAの新たな製造方法を提供することを目的とする。また、本開示は、小型のrDEAを提供することも目的とする。 本開示は、コアに少なくとも1対の相補電極層及び誘電エラストマー層を巻き取って巻回体を得る巻き取り工程と、前記巻き取り工程後に、前記コアの状態を変化させる変化工程と、前記変化工程後に、前記コアを前記巻回体から除去する除去工程と、を含む、巻回状を有する誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法を提供する。また、本開示は、少なくとも1対の相補電極層及び誘電エラストマー層の積層物の巻回体を有し、前記積層物の厚みが200μm以下である、誘電エラストマー型アクチュエータも提供する。

Description

誘電エラストマー型アクチュエータ、トランスデューサ、装置、情報処理システム、及び誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法
 本開示は、誘電エラストマー型アクチュエータ、当該アクチュエータを有する装置、及び、当該装置を有する情報処理システムに関する。さらに、本開示は、誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法に関する。
 誘電エラストマー型アクチュエータに関して、これまでに種々の提案が行われており、例えば、スタック型、巻回型、及びファイバー型の誘電エラストマー型アクチュエータが提案されている。これらは、エラストマーが電極面に垂直な方向に収縮する(面内方向に伸長する)という特性を利用している。
 このような誘電エラストマー型アクチュエータの例として、例えば下記特許文献1には、誘電体エラストマーと、該誘電体エラストマーを介して配置されている複数の電圧印加部材と、を備え、該複数の電圧印加部材間に電圧を印加させて作動するアクチュエータであって、 前記電圧印加部材は、炭素繊維からなるコイル状の糸を含む伸縮糸により布状に形成されており、電圧の印加による前記誘電体エラストマーの変形に応じて伸縮可能であることを特徴とするアクチュエータが開示されている(請求項1)。
特開2008-113544号公報
 誘電エラストマー型アクチュエータ(Dielectric Elastomer Actuator、以下「DEA」ともいう)を種々の装置において利用可能とするために、当該アクチュエータを小型化することが望ましいと考えられる。
 上記で挙げた3種のDEAのうち、巻回型の誘電エラストマー型アクチュエータ(rolled Dielectric Elastomer Actuator、以下「rDEA」ともいう)に関しては、その構造又は動作に起因する特有の課題がある。例えば、rDEAは、電極層及び誘電エラストマー層が交互に積層されたシート状積層体の巻回体を有し、この巻回体を形状変化させるための電圧印可のために、前記電極層が回路に接続されている。
 当該回路におけるショートの発生を防ぐことは重要な課題の一つである。特にrDEAの小型化に伴いショートの発生の可能性が高まるので、ショートの発生を防ぐことは、特に重要である。
 また、電極層と回路との接続部分における接続抵抗の増加を防ぐことも重要な課題の一つである。特にrDEAの小型化に伴いこの接続部分の面積が小さくなるので、当該接続抵抗の増加に対処することも重要である。
 そこで、本開示は、rDEAの小型化に伴い生じうるこのような課題の少なくとも一つを解決することを目的とする。
 本発明者らは、特定の構造を有する巻回型誘電エラストマー型アクチュエータによって、これらの課題の少なくとも一つを解決することができることを見出した。すなわち、本開示は、
 少なくとも一対の相補電極層と誘電エラストマー層とを有する積層体の巻回体を有し、 前記巻回体は、少なくとも1つの段状底面を有する、
 巻回型の誘電エラストマー型アクチュエータを提供する。
 前記巻回体は、1つの段状底面に、少なくとも第一の段及び第二の段を有し、
 前記第一の段に、前記少なくとも一対の相補電極層のうちの1つの電極層が露出し、且つ、
 前記第二の段に、前記少なくとも一対の相補電極層のうちの他の電極層が露出してよい。
 前記巻回体は、1つの段状底面に、少なくとも第一の段及び第二の段を有し、
 これらの段は同心円状に配置されてよい。
 前記巻回体は、1つの段状底面に、内径側の段及び外周側の段の2つの段を有し、
 前記内径側の段が、前記外周側の段に対して凹んでいる又は出っ張っている構造を有してよい。
 前記巻回体は、1つの段状底面に、内径側の段、外周側の段、及び、これらの両方の部分の間に存在する中間部分の段の3つの段を有し、
 前記中間部分の段が、前記内径側の段及び/又は前記外周側の段に対して凹んでいる又は出っ張っていてよい。
 一実施態様において、前記外周側の段には、電極が露出していなくてよい。
 一実施態様において、前記中間部分の段には、電極が露出していなくてよい。
 前記巻回体の両方の底面が段状底面として構成されてもよい。
 一実施態様において、前記相補電極層のうちの少なくとも一つの電極層が、電気的に接続されていない少なくとも2つの電極を有してよい。
 前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極が、1つの段状底面の異なる段にそれぞれ露出していてよい。
 前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極は、1つの電極層内に所定のパターンを描くように形成されてよい。
 前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極を、互いに独立に電圧印可できるように構成されてよい。
 前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記巻回体の軸方向に伸縮できるように構成されてよい。
 前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記巻回体が曲がることができるように構成されてよい。
 誘電エラストマー型アクチュエータは、前記段状底面と嵌合しているキャップ部をさらに有してよい。
 また、本開示は、
 少なくとも一対の相補電極層と誘電エラストマー層とを有する積層体の巻回体を有し、
 前記巻回体は、少なくとも1つの段状底面を有する、
 トランスデューサも提供する。
 また、本開示は、前記誘電エラストマー型アクチュエータを備えている装置も提供する。
 前記装置は、操作入力装置又は内視鏡装置であってよい。
 また、本開示は、前記装置を有する情報処理システムも提供する。
 また、本開示は、
 電極層とエラストマー層とが交互に積層された積層体を形成する積層工程、
 前記積層体の外形を調整する外形調整工程、及び
 前記外形が調整された前記積層体を巻き取って巻回体を形成する巻回体形成工程を含み、
 前記外形調整工程は、前記巻回体が少なくとも1つの段状底面を有するように行われる、
 誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法も提供する。
DEAの駆動原理を説明するための模式図である。 巻回型のDEAの基本構造の模式図である。 相補電極層のパターニングの例を示す図である。 rDEAの製造方法のフロー図の一例である。 積層体形成工程のフロー図の一例である。 積層体形成工程を説明するための模式図である。 巻回体形成工程のフロー図の一例である。 巻き取り工程を説明するための模式図である。 変化工程を説明するための模式図である。 除去工程を説明するための模式図である。 粘着層を説明するための模式図である。 巻回体内径側の電極層の露出を示す模式図である。 切断工程を説明するための模式図である。 切断工程を説明するための模式図である。 モジュール化工程のフロー図の一例である。 本開示に従うrDEAの構成例を説明するための模式図である。 本開示に従うrDEAの構成例を説明するための模式図である。 本開示に従うrDEAの構成例を説明するための模式図である。 本開示に従うrDEAの構成例を説明するための模式図である。 本開示に従うrDEAの構成例を説明するための模式図である。 本開示に従うrDEAの構成例を説明するための模式図である。 本開示に従うrDEAの構成例を説明するための模式図である。 2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2つの段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2つの段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2つの段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 2つの段状底面を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 パターン電極を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 パターン電極を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 パターン電極を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 パターン電極を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 パターン電極を有する巻回体及びその製造方法を説明するための模式図である。 本開示に従う操作入力装置の構成例を示す模式図である。 本開示に従う操作入力装置の構成例を示す模式図である。 本開示に従う操作入力装置の構成例を示す模式図である。 複数のrDEAを有する操作入力装置の構成例を示す模式図である。 本開示に従う内視鏡装置の構成例を示す模式図である。 本開示に従う情報処理システムの構成例を示すブロック図である。 本開示に従う情報処理システムの構成例を示すブロック図である。
 以下、本開示を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本開示の代表的な実施形態を示したものであり、本開示の範囲はこれらの実施形態のみに限定されない。
 本開示について、以下の順序で説明を行う。
1.第1の実施形態(rDEA)
1.1 DEAの駆動原理
1.2 本開示の概要
1.3 rDEAの製造方法
1.3.1 積層体形成工程
1.3.2 巻回体形成工程
1.3.3 モジュール化工程
1.4 本開示に従うrDEA
1.4.1 例1(2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
1.4.2 例2(2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
1.4.3 例3(3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
1.4.4 例4(3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
1.4.5 例5(2つの段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
1.4.6 例6(パターン電極を有する巻回体及びその製造方法)
1.5 本開示に従うrDEA製造方法
2.第2の実施形態(トランスデューサ)
3.第3の実施形態(装置又はシステム)
3.1 装置の構成例(ボタン)
3.2 装置の構成例(複数のrDEA)
3.3 装置の構成例(内視鏡装置)
3.4 情報処理システムの構成例
1.第1の実施形態(rDEA)
1.1 DEAの駆動原理
 DEAは、誘電エラストマーと当該誘電エラストマーに電圧を印加する電極対とを含む。当該電極対によって当該誘電エラストマーの電圧が印可されることで、当該電極対の電極が互いに引き合い、これにより当該誘電エラストマーが変形する。
 当該変形の原理について、図1を参照しながら説明する。同図には、DEAの模式図が示されている。DEA1は、誘電エラストマー2及び電極対3を含む。電極対3は、誘電エラストマー2を挟むように配置されており、すなわち、電極対3のうちの一の電極3-1と、誘電エラストマー2と、他の電極3-2とがこの順に積層されている。電極対3は、回路4の一部を構成している。
 同図の上に示されるように、回路4の電圧がオフである場合は、誘電エラストマー2は、前記2つの電極の面に垂直な方向において厚みdを有する。
 同図の下に示されるように、回路4の電圧がオンになると、前記2つの電極の間に電圧が印可される。これにより、前記2つの電極が互いに引っ張り合う。その結果、誘電エラストマー2は、電極面に垂直な方向において収縮し且つ面内方向に伸長する。これにより、誘電エラストマー2の、前記2つの電極の面に垂直な方向における厚みは、d-Δdへと変化する。
 DEA1は、以上のとおりの変形によって、可動部材として利用できる。
 ここで、誘電エラストマー2の前記収縮に関して、収縮方向の発生力及び歪みは、印可される電圧をVとし、誘電エラストマーの誘電率をεとし、誘電エラストマーのヤング率をYとすると、以下の式により表すことができる。
 
 これらの数式から分かるように、DEAに印可される電圧を調整することによって、DEAの変形量及び発生力を調整することができる。
 DEAの一形態として、巻回型のDEA(rDEA)がある。rDEAは、例えば図2に示されるような基本構造として模式的に表される。同図に示されるrDEA5は、少なくとも1対の相補電極層及び誘電エラストマー層の積層体の巻回体6を含む。当該積層体は、複数の誘電エラストマー層を有してよい。そして、各誘電エラストマー層が、2つの電極層によって挟まれていてよい。前記少なくとも1対の相補電極層は、回路7と電気的に接続されてよい。例えば、当該巻回体6の1つ又は2つの底面部分(円筒形状の底面部分)に、前記相補電極層(又はこれらと電気的に接続されたの電極)が露出していてよく、これらが回路7と接続されていてよい。そして、回路7における電圧のオン又はオフによって、巻回体6は、同図に示されるように円筒形状の高さ方向に伸長又は収縮する。当該伸長又は収縮が、rDEAの可動性として利用される。
1.2 本開示の概要
 本開示の課題について、以下でより詳細に説明する。
 rDEAの相補電極を回路へ接続するために、電極層の位置をずらして前記積層体を作成し、そして、巻回体の2つの円筒底面(長軸方向における上面及び下面)のそれぞれから、一対の相補電極層のそれぞれに回路を接続することが考えられる。この場合、例えば上記で説明した図2に示されるように、巻回体6の2つの底面にそれぞれ、回路が接続される。
 しかしながら、巻回体の2つの底面のそれぞれに回路が接続された場合は、当該巻回体の形状変化に伴い、これら2つの底面の間の相対的な位置関係が変化し、例えば当該巻回体と当該回路とを接続する2つの部分のうちの一方の位置が固定され、他方が移動する。このように移動する部分に配線が設けられることは、例えば回路の安定性又は装置の堅牢性などの観点から望ましくない。
 そこで、相補電極層と回路との接続部分を一方の底面だけに設ける構成を採用することが考えられる。rDEAをそのような構成とするために、例えば電極層をパターニングして、相補電極層を1つの底面から回路に接続することが考えられる。このようなパターニングの例を、図3を参照して説明する。同図の右に示されるrDEA5’は、巻回体6’が回路7’に接続されている構成を有する。巻回体6’と回路7’とを接続するために、巻回体6’には、巻回体6’に含まれる相補電極層と回路とを接続する取り出し電極部8’-1及び8’-2を有している。このような取り出し電極部8’-1は、例えば巻回体を形成するための積層体LAの電極層を、同図の左に示されるようにパターニングすることによって形成されうる。
 なお、同図の左上の上面図においては、本来は誘電エラストマー層9’の存在の故に見えない相補電極層(ドット模様及び斜線模様でそれぞれ示されている)が、取り出し電極部と電極層の位置関係のより良い理解のために示されている。同図の左下の積層断面図においては、取り出し電極部の位置のより良い理解のために、相補電極層全体は示されておらず、取り出し電極部だけが示されている。
 しかしながら、2つの電極が一方の底面に存在するので、これら電極間のショートを防ぐ必要がある。また、2つの電極を一方の底面に存在させるために、各電極の面積を小さくすることが必要であり、これは接続抵抗の増加をもたらしうる。これらの課題は、rDEAを小型化する場合に又は巻回体の各層を薄膜化する場合に、特に大きな課題となる。
 本発明者らは、特定の構造を有するrDEA(特にはrDEAに含まれる巻回体)によって、これらの課題の少なくとも一つを解決できることを見出した。すなわち、本開示は、少なくとも一対の相補電極層と誘電エラストマー層とを有する積層体の巻回体を有し、前記巻回体は、少なくとも1つの段状底面を有する、巻回型の誘電エラストマー型アクチュエータを提供する。前記少なくとも1つの段状底面によって、例えば電極層と回路とを接続する複数の電極を、1つの段状底面の異なる段にそれぞれ設けることで、ショートを防ぐことができる。また、電極のサイズを大きくすることができ、接続抵抗の増加を防ぐことができる。
 このように段状底面を有する前記巻回体は、rDEAにとって有用であるが、当該巻回体は、他の装置に組み込まれてもよい。当該巻回体は、例えばトランスデューサなどに組み込まれてもよい。すなわち、本開示は、前記巻回体も提供する。また、本開示は、前記巻回体を有するトランスデューサも提供する。
 前記段状底面は、電極に関する課題解決以外の観点からも有用である。例えば段状底面は、例えば他の部品を巻回体に結合させるために用いられてよい。当該段状底面によって当該巻回体は他の部品と嵌合し、これにより、当該巻回体は当該他の部品とより強固に結合する。
 また、前記段状底面は、巻回体の製造のために巻回される積層体の形状を調整することによって形成することができる。すなわち、当該段状底面は、巻回体の製造において容易に形成することができる。
 本開示において、巻回体の一方の底面が段状底面であってよく、又は、両方の底面が段状底面であってもよい。両方の底面が段状底面である場合において、一方の段状底面に、前記複数の電極が設けられてよく、且つ、他方の段状底面は、巻回体と他の部品(例えばキャップ又は筐体など)とを嵌合するために用いられてよい。
 一実施態様において、前記巻回体は、1つの段状底面に、少なくとも第一の段及び第二の段を有し、前記第一の段に、前記少なくとも一対の相補電極層のうちの1つの電極層が露出し、且つ、前記第二の段に、前記少なくとも一対の相補電極層のうちの他の電極層が露出していてよい。このように異なる段にそれぞれ1つの電極層が設けられていることで、ショートの発生を防ぐことができる。このような実施態様のより具体的な例が、以下の1.4において説明されてりう。
 前記巻回体は、1つの段状底面に、少なくとも第一の段及び第二の段を有し、これらの段は同心円状に配置されていてよい。すなわち、各段状底面は、巻回体の軸を略中心とした同心円状の2以上の段を有する底面であってよい。このような段状底面は、巻回体を形成するために巻回される積層体シートの構造を調整することによって形成することができ、効率的に製造することができる。例えば、巻回後に巻回体底面の形状を段状へと変化させる工程が不要である。
 段状底面の段の数は2以上であればよい。段状底面の段の数は、所望のrDEAの構造に応じて適宜調整されてよいが、例えば2つ、3つ、4つ、又は5つであってよいが、これより多くてもよい。製造のしやすさの観点から、段状底面の段の数は、好ましくは2つ、3つ、又は4つであり、より好ましくは2つ又は3つである。
 本開示に従う誘電エラストマー型アクチュエータは、前記巻回体の軸方向に伸縮できるように構成されていてよく、又は、前記巻回体が曲がることができるように構成されていてもよい。例えば、伸縮を実現するために、以下1.4の例1~6の構成が採用されうる。また、巻回体が曲がるように構成されるために、以下1.4の例6の構成が採用されうる。
 以下では、本開示のより良い理解のために、段状底面を有さないrDEA及び段状底面を有するrDEAのいずれにも適用されうるrDEA製造方法について説明し、次に、段状底面を有するrDEAの構造及び製造方法について説明する。
1.3 rDEAの製造方法
 rDEAの製造方法を、図4を参照しながら説明する。同図に示されるフロー図のように、rDEAの製造方法は、電極層と誘電エラストマー層との積層体を得る積層体形成工程S101、当該積層体を巻き取って巻回体を得る巻回体形成工程S102、及び、当該巻回体をモジュール化してrDEAを形成するモジュール化工程S103を含んでよい。これら製造工程を以下に説明する。
1.3.1 積層体形成工程
 rDEAを製造するために、少なくとも1対の相補電極層及び誘電エラストマー層の積層体が形成される。
 前記積層体に含まれる前記相補電極層の数は、1対であってよく、又は2対以上(例えば2対、3対、又は4対など)であってもよい。
 前記積層体に含まれる前記誘電エラストマー層の数は、1以上であってよく、好ましくは2以上であり、例えば2、3、又は4であってよい。各誘電エラストマー層が、1対の相補電極層によって挟まれていてよく、又は、2対以上の相補電極層によって挟まれていてもよい。後者の場合、1つの誘電エラストマー層の1つの表面に、2以上の電極層が、電気的に接続されないようにパターニングされてよい。パターニングすることによって、rDEAは、一軸方向に伸縮するだけでなく、いずれかの方向へ曲げることが可能となる。
 当該積層体の製造方法は、例えば図5のフロー図に示されるように、エラストマー層形成工程S111、電極層形成工程S112、積層工程S113、及び裁断工程S114を含んでよい。これらの工程は、例えば以下に説明されるように実行されてよい。
(エラストマー層形成工程S111)
 エラストマー層形成工程S111において、図6の(a)示されるように、基材層10上に誘電エラストマー層11が形成される。当該誘電エラストマー層は、エラストマー材料を前記基材層上に塗工及び硬化することによって形成されてよく、又は、予め硬化された誘電エラストマー層を前記基材層上にラミネートすることによって形成されてもよい。
 誘電エラストマー層11の厚みD1は、例えば100μm以下、好ましくは90μm、80μm以下、70μm以下、又は60μm以下であってよく、より好ましくは50μm以下であってよい。
 誘電エラストマー層11の厚みD1は、例えば0.1μm以上、好ましくは0.3μm以上、0.5μm以上、又は0.7μm以上であってよく、より好ましくは1μm以上であってよい。
 誘電エラストマー層11の厚みD1の数値範囲の上限値及び下限値は、上記で挙げたものからそれぞれ選択されてよい。厚みD1は、例えば0.1μm~100μm、好ましくは1μm~50μmであってよい。
 誘電エラストマー層の厚みを薄くすることで、駆動に必要な電圧を下げられる。また、誘電エラストマー層の厚みを厚くすることで、高い絶縁性が期待できます。上記上限値及び下限値を有する数値範囲は、駆動に要する電圧を低くし、且つ、絶縁破壊を防ぐために適している。
 誘電エラストマー層11は、例えば絶縁性且つ伸縮性を有する層であってよく、特には絶縁性エラストマーから形成されてよい。当該絶縁性エラストマーは、例えば、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、およびウレタン系樹脂のうちのいずれか1種以上を主成分として含むエラストマー材料の硬化物であってよい。すなわち、当該エラストマー層は、シリコーン系エラストマー、アクリル系エラストマー、又はウレタン系エラストマーであってよい。
 前記エラストマー材料は、任意的な添加剤を含んでいてもよい。当該添加剤は、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、及び着色剤のうちのいずれか1種以上を含んでよい。エラストマー材料の組成は、当技術分野の当業者により適宜選択されてよい。すなわち、誘電エラストマー層は、これらの添加剤の1種以上を含んでよい。
 前記基材層10は、例えばポリエステル系樹脂、特にはPET樹脂から形成された基材であってよいが、他の材料(例えばポリオレフィン系樹脂又はポリカーボネート系樹脂など)から形成された基材であってもよい。基材層の材料も、当技術分野の当業者により適宜選択されてよい。
 当該誘電エラストマー層は、表面活性化処理が行われてよく、例えば当該エラストマー層の2つの面のうち、電極層が積層される面に当該表面活性化処理が行われる。当該表面活性化処理は、例えばプラズマ処理又はコロナ放電処理であってよく、これらの両方であってもよい。当該表面活性化処理によって、層間密着性が向上され、これによりはがれが防止される。
 また、当該表面活性化処理は、層間密着性の向上が求められる他の面に行われてもよい。
 例えば、プラズマ処理によりシリコーン系エラストマー表面に水酸基が付与される。これにより、層間密着性が向上される。例えば、当該表面活性化処理は、電極層形成工程S112の前に実行されてよく、これにより、当該処理により誘電エラストマー層の表面に水酸基が付与されることで、電極層形成材料(例えば電極ペースト)の濡れが良くなり、印刷性向上が期待できる。また、当該表面活性化効果によって、誘電エラストマー層同士の接着性向上にも寄与する。
(電極層形成工程S112)
 電極層形成工程S112において、図6の(b)に示されるように、前記エラストマー層11上に電極層12が塗工又は印刷される。好ましくは、電極層12は、スクリーン印刷によって形成されてよい。電極層12に含まれる導電性物質は、例えばカーボンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)、金属フィラー、又はこれらの2以上の組合せであってよい。例えば、前記電極層は、導電性物質を含む導電性インクの印刷によって形成された層であってよく、より具体的には当該導電性インクがスクリーン印刷により形成された層であってよい。
 本開示に従うrDEAの製造において、電極層12が、所定のパターンを形成するように形成される。当該所定のパターンは、後段において示されるとおり、積層体の一部を所定の形状へと裁断して形成される2以上の辺の断面のそれぞれに各電極層が露出するような形状である。当該パターンのより具体的な例については後段で説明する。
 電極層12の厚みD2は、例えば10μm以下、好ましくは7μm以下、5μm以下、又は3μm以下であり、より好ましくは1μm以下である。いくつかの実施態様においては、電極層12の厚みD2は、例えば500nm以下、400nm以下、300nm以上、又は200μm以下であってもよい。
 電極層12の厚みD2は、例えば10nm以上であってよく、より好ましくは20nm以上であってよい。
 電極層12の厚みD2の数値範囲の上限値及び下限値は、上記で挙げたものからそれぞれ選択されてよい。厚みD2は、例えば10nm~10μm、好ましくは20nm~1μmであってよい。
 電極層の厚みが薄いことは、デバイスの軽量化及び低剛性化に寄与する。一方で、薄すぎる場合には、電極被覆率の低下又は電極層の電気抵抗の増大が生じうる。電極層の厚みは、例えばフィラーの種類(電気抵抗を左右する)によって当業者により適宜設計されてよい。例えば、CNT電極の場合は、電極層の厚みは数十nm程度であってよく、カーボンブラック系フィラーを含む電極層の厚みは例えば数μm程度であってよい。
 電極層12の巻き取り方向における長さD3は、製造されるrDEAのサイズに応じて当業者により適宜選択されてよく、特に限定されなくてよいが、例えば10mm以上、20mm以上、30mm以上、40mm以上、又は50mm以上であってよい。
 また、電極層12の巻き取り方向における長さD3の上限値も特に限定されなくてよいが、例えば500mm以下、400mm以下、300mm以下、又は200mm以下であってよい。
 電極層12の巻き取り方向における長さD3の数値範囲の上限値及び下限値は、上記で挙げたものからそれぞれ選択されてよい。長さD3は、例えば10mm~500mm、好ましくは20mm~400mmであってよい。
 一実施態様において、前記導電性インクは、カーボンブラックとバインダー成分とを含む導電ペーストであってよい。他の実施態様において、前記導電性インクは、CNTをふくむ導電塗料であってもよい。このような導電性インクが、前記エラストマー層上に施与されて電極層が形成される。当該電極層の形成のために、導電性インクの施与後に、必要に応じて硬化工程又は乾燥工程が行われてもよい。
(積層工程S113)
 積層工程S113において、電極層と誘電エラストマー層とが積層された第一の積層体上に、電極層と誘電エラストマー層とが積層された第二の積層体が積層されてよい。積層工程S13において、2つの積層体が積層されてよいが、電極層と誘電エラストマー層とが積層されたさらに他の1以上の積層体が積層されてもよい。このように、積層工程S13において、電極層と誘電エラストマー層との積層体が積層されてよい。これにより、電極層と誘電エラストマー層とが交互に積層された積層体が形成される。
 代替的には、誘電エラストマー層上に電極層が形成され、その後当該電極層上にさらに追加エラストマー層が積層され、その後さらに当該追加エラストマー層上に追加電極層が形成されてもよい。その後、さらに追加エラストマー層及び電極層が順次積層されてもよい。このようにして、積層工程S13において、電極層とエラストマー層とが順番に形成されてもよい。
 このようにして、積層工程S13において、図6の(c)に示されるように、電極層及びエラストマー層が交互に積層されており、且つ、少なくとも1対の相補電極層を有する積層体13が得られる。
 積層体13の厚みD4(すなわち巻回される積層体シートの厚み)は、例えば500μm以下、400μm以下、又は300μm以下であってよく、好ましくは200μm以下であり、より好ましくは180μm以下であり、さらにより好ましくは160μm以下、140μm以下、120μm以下、又は100μm以下であってよい。
 積層体13の厚みD4は、より薄いことが望ましく、下限値は特に設定されなくてよいが、例えば1μm以上、5μm以上、10μm以上、15μm以上、20μm以上、25μm以上、又は30μm以上であってよい。
 積層体13の厚みD4の数値範囲の上限値及び下限値は、上記で挙げたものからそれぞれ選択されてよい。厚みD4は、例えば1μm~500μm、好ましくは例えば5μm~200μm、より好ましくは10μm~180μmであってよい。
(外形調整工程S114)
 外形調整工程S114において、積層工程S13において得られた積層体の外形が調整される。当該外形調整は、積層体を裁断することによって実行されてよい。当該裁断は、例えば超音波カッタ又はレーザーカッタなどによって実行されてよい。される。当該裁断は、裁断によって形成された面に電極層が露出するように行われる。当該裁断によって生じた面に、図6の(d)に示されるように、電極層12が露出する。このように露出した電極層は、後段で説明するモジュール化において回路と電気的に接続されて、rDEAとしての機能が発揮される。
 本開示に従うrDEAの製造において、当該裁断が行われる積層体面上の位置は、上記で述べた電極層のパターンに応じて適宜設定されてよい。より具体的には、当該裁断によって形成される辺を有する切断面に電極層が露出するように、当該裁断は実行される。特には、1つの切断面に1つの電極層が露出するように、当該裁断は実行される。当該裁断の例については以下の1.4において説明する。
1.3.2 巻回体形成工程
 巻回体形成工程では、前記積層体形成工程において形成された積層体を用いて、巻回体が形成される。当該巻回体形成工程は、例えば図7のフロー図に示されるように、コアに前記積層体を巻き取って巻回体を得る巻き取り工程S121、前記巻き取り工程後に、前記コアの状態を変化させる変化工程S122、及び、前記変化工程後に前記コアを前記巻回体から除去する除去工程S123、を含む。
 巻き取り工程S121において、同図に示されるように、コア14に前記積層体が巻き取られて巻回体16が形成される。コア14の外周には、後述のとおり粘着層CAが設けられていてよく、同図のとおり、コア14と巻回体16とは粘着層CAを介して接着されてよい。変化工程S122において、コア14の状態が変化される。当該変化工程において、粘着層CAの状態も変化されてよい。そして、除去工程S123において、コア14が、巻回体16から除去される。当該除去工程において、粘着層CAも除去されてよい。 このように巻回体を製造する場合、コアの外径と前記積層体の厚み及び長さによって、rDEA(特には巻回体)のサイズを制御することができる。
 また、前記粘着層によって、巻き取り工程S121における積層体とコアのタックを向上させることができる。さらに、前記粘着層が変化工程S122において状態変化(例えば溶解など)されることで、コアが容易に除去される。
 また、巻回体形成工程は後述の切断工程を含んでもよい。前記切断工程は、巻き取り工程後のいずれかの段階において行われてよいが、好ましくは変化工程の前、間、又は後に行われてよい。
 このようにコアを利用した製造方法によって、小型のrDEAを効率的に製造でき、さらに、製造されるrDEAにおける皺などの不良の発生を防ぐことができる。このようにコアを利用することは、量産化のためには特に有用である。
 本開示に従うrDEAの製造方法においては、当該巻回体形成工程を実行することによって段状底面が形成されてよい。これにより、効率的に段状底面を形成することができる。
 以下で、当該巻回体形成工程に含まれうる工程の詳細についてそれぞれ説明する。
(巻き取り工程S121)
 巻き取り工程S121において、図8の(1)~(3)に示されるように、コア14に前記積層体13が巻き取られて、巻回体16が形成される。すなわち、当該工程において、コア14に、少なくとも1対の相補電極層及び誘電エラストマー層が巻き取られる。 なお、同図においては、より良い理解のために(特にはエラストマー層と電極層との積層体であることのより良い理解のために)積層体13の厚みが強調されて表示されており、すなわちコア14よりも大きく表示されているが、この図は実際の積層体及びコアの寸法の関係性を示すものでないことは言うまでもない。また、同図の(1)及び(2)と、(3)と、の間では、積層体13の厚みが全く異なるものとして表示されているが、これも、より良い理解のためであり、実際にこのような厚みの変化が起こるわけではないことも言うまでもない。
 実際の製造方法においては、積層体13の厚みは、上記で寸法を述べたとおりであり、コア14の直径よりも小さい。また、積層体13の厚みは、巻回前後で、多少の変化はあるものの、大幅な変化は起こらない。
 コア14は、図8の(2)に示されるように、略円柱形状のコアであってよい。
 当該略円柱形状のコアは、円柱の中心軸部分に空間15が存在してよい。前記コアは、中空の略円柱形状コアであってよく、すなわち、略円筒形状であってもよい。これにより、後述の変化工程において、コアが液体や熱の影響を受けやすく、より効率的に変化がもたらされる。
 当該略円柱形状のコアは、円柱の中心軸部分の空間15が、剛性材料の軸によって占められていてよい。当該剛性材料は例えば金属、樹脂、又はセラミックスなど、巻き取り工程においてコアの変形を抑制する物性を有する材料であってよい。これにより、より安定的に巻き取り工程を実行することができる。当該軸は、後述の変化工程の前に、コアから抜き取られてよい。これにより、空間15が生じ、前記液体がコア中に浸透しやすい。
 コア14は、例えば繊維質材料又は多孔質材料であってよい。また、コア14は、金属材料又はプラスチック材料であってもよい。
 コア14は、好ましくは液体が浸透可能な材料から形成されたコアであってよい。このような材料として、繊維質材料又は多孔質材料を挙げることができる。
 繊維質材料から形成されたコアは、例えばパルプ、綿、又はプラスチック繊維(例えばアクリル繊維、ポリエステル系繊維、又はポリオレフィン系繊維など)などの有機繊維から形成されたコアであってよく、特には紙から形成されたコアであってよい。
 好ましい実施態様において、前記材料は、セルロース成分を含んでよく、例えば前記材料は紙であってよい。このような材料は、後述の変化工程において、コアを変化させるための手段として液体が用いられた場合にコアが変化しやすく、特に好ましい。また、紙などの材料は、所望の剛性を有するように形成することができ、例えば後述の切断工程において切断しやすい。
 他の好ましい実施態様において、前記材料は、樹脂材料であってもよい。当該樹脂材料も、所望の剛性を有するように形成することができ、例えば後述の切断工程において切断しやすい。
 コア14の外周に、好ましくは粘着材料が存在していてよい。当該粘着材料は、巻き取り工程において、コア14と積層体13との位置関係がずれないようにすることに貢献する。すなわちコア14は、外周に当該粘着材料の層(粘着層又は接着層ともいう)を有してよい。これにより、前記巻き取り工程において得られた巻回体は、前記コアと前記巻回体との間に粘着層を有する。
 当該粘着材料は、可溶性粘着材料であることが好ましい。特に好ましくは、当該粘着材料は可溶性粘着材料であり、より具体的には後述の変化工程において用いられる液体と接触して溶解する可溶性粘着材料であってよく、又は、後述の変化工程において用いられる熱(加熱)と接触して溶解する可溶性粘着材料であってよい。
 当該粘着材料は、巻き取り工程を実行する前に、コア14の外周に予め設けられていてよく、又は、積層体13の面のうち、コア14の外周と接触する部分に設けられていてもよい。
 一実施態様において、前記粘着材料は、変化工程において用いられる液体又は溶剤として安価かつ環境負荷の小さい水を選択できるため、好ましくは水溶性粘着剤であるが、これに限定されない。当該水溶性粘着剤は、水溶性高分子からなる粘着剤であってよい。当該水溶性高分子は、ポリマーの主鎖及び側鎖の少なくとも一方に親水基(例えばカルボキシル基、スルホン酸基、アミン基、ヒドロキシ基、及びアミド基のうちの1種以上)を有する高分子であってよい。好ましい実施態様において、当該水溶性高分子は、ポリビニルアルコール(PVA)であってよく、これは安価であるため製造コスト削減に貢献する。このように、前記粘着層は水溶性高分子を含んでよい。
 また、当該粘着剤は、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、又はゴム系粘着剤であってもよいが、これらに限定されない。
 また、後述のとおり、前記粘着剤の層は、1層に限られず、2層以上であってもよい。
(変化工程S122)
 変化工程S122において、図9の(1)及び(2)に示されるように、コア14の状態が変化される。当該状態変化は、巻回体16から、コア14が除去されやすくなるような変化であってよく、特にはコア14を巻回体16から抜き取りやすくする変化であってよい。当該変化は、例えば、コア14が軟らかくなる変化、コア14が溶ける変化、コア14が分解する変化、コア14のサイズが小さくなる変化、コア14が収縮する変化、又はコア14が細くなる変化などであってよい。このような変化によって、後述の除去工程S123を容易に実行することができる。
 一実施態様において、当該状態変化は、図9の(2)に示されるように、コア14が液体17と接触させられることによる状態変化であってよい。当該液体との接触は、コア14及び巻回体16が一緒に液体17に浸漬されることによって実行されてよく、又は、コア14だけが液体17に浸漬されてもよい。代替的には、当該接触は、上記で述べたコア14の中空部分(空間15)への液体を浸透させることにより実行されてもよい。
 当該液体は、コア14へ浸透するものであってよい。より具体的には、当該液体は、コア14に前記変化をもたらす液体であり、水または水溶液であってよく、又は、有機溶媒であってもよい。
 例えば、当該液体が水又は水溶液である場合、当該液体の温度は、より早い状態変化のために、10℃以上、20℃以上、30℃以上、40℃以上、50℃以上、60℃以上、70℃以上、又は80℃以上であってよい。当該液体の温度の上限値は特に設定されなくてよく、用いられる液体が液体状態を維持する温度であればよい。また、当該液体の温度は、例えば巻回体の材料の耐熱温度に応じて適宜調整されてよい。例えばシリコーン系エラストマーの耐熱温度は200℃~300℃である。当該液体の温度は、巻回体の材料の耐熱温度以下であってよい。
 代替的には、当該状態変化は、コア14を気体(特には高温の気体)に接触させることによって実行されてもよい。当該気体は、例えば水蒸気であってよい。当該気体の温度は、例えば100℃以上、又は110℃以上であってよい。当該気体の温度の上限値は特に設定されなくてよく、当該気体の温度も、例えば巻回体の材料の耐熱温度に応じて適宜調整されてよく、例えば巻回体の材料の耐熱温度以下であってよい。
 コア14の周囲に上記で説明した粘着層が存在する場合、当該状態変化において、当該粘着層が液体17と接触してもよい。例えば、例えばコア14中を浸透した当該液体が、当該粘着層と接触してもよい。当該粘着層が当該液体へ接触することで、当該粘着層が溶解又は分散されうる。これにより、コア14が巻回体16から除去されやすくなる。
 他の実施態様において、当該状態変化は、コア14が加熱されることによる状態変化であってよい。当該加熱は、コア14及び巻回体16が一緒に加熱されてよく、又は、コア14だけが(例えば加熱媒体と接触されて又はコアの軸を加熱することによって)加熱されてもよい。
 コア14の周囲に上記で説明した粘着層が存在する場合、当該状態変化において、当該粘着層が加熱されてもよい。当該粘着層が加熱されて溶解し又は軟化し又は揮発することによって、コア14が巻回体16から除去されやすくなる。
(除去工程S123)
 除去工程S123において、コア14が巻回体16から除去される。これにより、図9の(3)に示されるように、コア14を有さない巻回体16が得られる。変化工程S122において上記のとおりコア14の状態が変化されているので、コア14は除去しやすく、例えば容易に抜き取ることができる。
 除去工程S123において、コア14の除去に伴い前記粘着層も除去されてよく、又は、前記粘着層の少なくとも一部が、巻回体の内径側に残ってもよい。
 除去工程の前においては、例えば図10の左に示されるように、コア付き巻回体は、コアCPと、コアCPの外周を覆う粘着層CAと、粘着層CAの外周を覆う巻回体LAとを有する構造であってよい。そして、除去工程を実行したことにより、コアCPが除去され、同図の右に示されるように、巻回体LAの内径側の面に、粘着層CAの全部又は一部が残っていてよい。粘着層CAが巻回体に残る場合は、当該粘着層は、巻回体と同程度の柔軟性を有すること又は巻回体よりも柔軟であることが望ましい。
 代替的には、除去工程の実行伴い、粘着層CAの全部が除去されてもよい。
 また、粘着層は、1層であってよいが、2層以上であってもよい。すなわち、粘着層は、異なる2種以上の粘着材料層を有していてもよい。例えば、図11の左に示されるように、コア側の第1層CA1は水溶性粘着剤からなり、巻回体側の第2層CA2はシリコーン系の粘着剤であってよい。なお、この図において、コアは省略されている。
 そして、除去工程を実行することによって、第1層CA1はコアと共に除去され、そして、除去工程後においては、同図の右に示されるように、第2層CA2が巻回体LAの内径側に残存してよい。
 この場合において、変化工程において用いられる液体は、第1層の材料へと浸透しやすく又は第1層の材料が溶解しやすく、且つ、第2層の材料へと浸透しにくく又は第2層の材料が溶解しにくい液体であってよい。例えば、第1層の粘着材料が水溶性高分子(例えばPVA)であり、第2層の粘着材料はシリコーン系粘着剤であってよく、この場合において、変化工程において用いられる液体は水又は水溶液であってよい。
 除去工程S123を実行することによって、積層体原反の構成によっては、巻回体内径側に電極層が露出しうる。例えば図12に示されるように、積層体原反の最小構成の一例として、誘電エラストマー層が2層と、1対の電極層(すなわち電極層が2層)であり、この最小構成の積層体原反を巻き取ると、内径側に電極層Leが露出する。そこで、当該露出を回避するために、追加の誘電エラストマー層が、露出する電極層上に積層されてよい。代替的には、そのような露出が回避されるように、電極層が所定の形状を有するようにパターニングされてよい。当該露出の回避は、rDEAの性能の向上に貢献する。
(切断工程)
 巻回体形成工程は、巻回体16を切断する切断工程をさらに含んでよい。
 当該切断工程は、例えば巻き取り工程S121の後且つ変化工程S122の前に実行されてよく、又は、変化工程S122の間に実行されてよく、又は、変化工程S122の後且つ除去工程S123の前に実行されてもよく、又は、除去工程S123の後に実行されてもよい。
 本開示において、当該切断工程は、例えば段状底面ではない底面の形状を調整するために実行されうる。
 好ましくは、当該切断工程は、巻き取り工程S121の後且つ変化工程S122の前に実行される。これにより、コア14が巻回体16の中心軸に存在する状態で切断されるので、切断時に巻回体16が変形しにくく、所望の切断面を有する巻回体が得られやすい。これに関して以下で図13及び図14を参照しながら説明する。
 図13に、コアが巻回体の中心軸に存在しない場合において当該巻回体が切断された場合を表す模式図を示す。同図に示されるように、中心軸にコアが無い巻回体R1をカッタの刃Cを用いて切断すると、巻回体R1は柔軟かつ中空であるため、切断時に押しつぶされることにより端部の切り口が水平にならない。
 図14に、コアが巻回体の中心軸に存在する場合において当該巻回体が切断された場合を表す模式図を示す。同図に示されるように、中心軸にコアが存在する巻回体R2をカッタの刃Cを用いて切断すると、巻回体R2の中心にコアが存在するので、切断時に巻回体が押しつぶされにくく、これにより端部の切り口が水平になる。
 このように、コアが巻回体中に存在する状態で上記切断工程が実行されることで、すなわち例えば巻き取り工程S121後且つ変化工程S122の前に実行されることで、良好な品質を有する巻回体を得ることができる。
 前記切断は、好ましくは超音波カッタにより行われる。超音波は、柔軟材料の切断に適しており、エラストマー層を有する巻回体の切断に適している。また、コアの材料は、カッタの刃の欠けを防止するために、紙又はプラスチック材料であることが好ましい。
1.3.3 モジュール化工程
 モジュール化工程において、前記巻回体をモジュール化してrDEAが形成される。すなわち、モジュール化工程は、前記巻回体がDEAモジュールとして機能するように構成されればよく、この工程は当業者により適宜設計されてよい。
 当該モジュール化工程は、例えば図15のフロー図に示されるように、前記巻回体の電極層を所定の回路に組み込む回路形成工程S131、及び、前記巻回体を所定のDEAモジュールへと組み立てる組み立て工程S132を含んでよい。
 回路形成工程S131において、例えば、巻回体に含まれる電極層が、回路と電気的に接続される。
 本開示においては、後述のとおり、段状底面に露出した電極層が、当該回路の電極と接続されてよい。当該回路の電極は、例えば、当該段状底面と嵌合する部材に組み込まれていてよい。当該部材は例えばキャップ部であり、これについては後段で別途説明する。 組み立て工程S132において、当該巻回体は、ユーザの利便性のために、任意の筐体へと組み込まれてよい。
 このようにして、rDEAは製造されうる。
1.4 本開示に従うrDEA
 本開示に従うrDEAは、電極層及び誘電エラストマー層が積層された積層体の巻回体を有し、当該巻回体は、1以上の段状底面を有する。本開示に従うrDEAの基本的な構成例を、図16A~Fを参照しながら説明する。
 上記1.3において説明したように、rDEAに含まれる巻回体は、電極層と誘電エラストマー層とが積層された積層体が巻回して得られる。巻回される積層体を所定の形状へと調整することによって、巻回によって得られる巻回体が段状底面を有する。形状が調整された積層体の一例の模式的な斜視図が、図16Aに示されている。
 同図に示される積層体10は、電極層と誘電エラストマー層とが交互に積層された積層構造を有する。より具体的には、積層体10は、第一電極層12、第一誘電エラストマー層11、第二電極層22、及び第二誘電エラストマー層21がこの順に積層された構造を有している。この積層体は、同図の矢印Xに示される方向に巻回される。当該巻回は、上記1.3において述べた巻回体形成工程において説明したようにコアを用いて実行されてよいが、コアを用いずに実行されてもよい。
 図16Bに示されるように、積層体10は、矢印Xの方向に巻き取られる。本明細書内において積層体が巻き取られる方向を巻回方向ともいう。積層体10が当該巻回方向に巻き取られることで、筒形状(特には円筒形状)又は柱形状(円柱形状)の巻回体が形成される。当該巻回体の円筒の軸を含む平面における断面の模式図は、図16Fに示されている。
 当該巻回体の一方の底面は、符号A13により示される積層断面(面A13ともいう)により形成される段T13と、符号A14により示される積層断面(面A14ともいう)により形成される段T14と、を有する段状底面である。
 当該巻回体の他方の底面は、符号A15により示される側の積層断面(面A15ともいう)により形成される段T15のみを有する非段状底面である。
 前記段状底面を形成する面A13には、第一誘電エラストマー層11及び第二誘電エラストマー層21に加え、第一電極層12が露出しているが、第二電極層22は露出していない。これにより、前記段状底面が有する2つの段のうち、面A13によって形成される段T13には、第一誘電エラストマー層11及び第二誘電エラストマー層21に加え、第一電極層12が露出しているが、第二電極層22は露出していない。
 前記段状底面を形成する面A14には、第一誘電エラストマー層11及び第二誘電エラストマー層21に加え、第二電極層22が露出しているが、第一電極層12は露出していない。これにより、前記段状底面が有する2つの段のうち、面A14によって形成される段T14には、第一誘電エラストマー層11及び第二誘電エラストマー層21に加え、第二電極層22が露出しているが、第一電極層12は露出していない。
 第一電極層12の露出状態に関するより良い理解のために、図16Cを参照して積層体の構造を説明する。図16Cは、図16Bに示される積層体10の構成要素のうち第二電極層22が省略された斜視図である。
 同図中の斜線模様で示される層が、第一電極層12である。第一電極層12は、第一誘電エラストマー層11の一方の主面(第二電極層が積層されている主面と反対側の主面)に積層されている。
 第一電極層12の積層面内形状は、同図に示されるように、第一電極層12が面A13に露出するが、面A14に露出しないように構成されている。これにより、前記巻回体の段状底面のうちの1つの段T13には第一電極層12が露出し、もう一つの段T14には第一電極層12は露出しない。
 また、第一電極層12の積層面内形状は、同図に示されるように、面A15には露出しないように構成されている。これにより、形成された巻回体の非段状底面T15には、第一電極層12は露出しない。
 第二電極層22の露出状態に関するより良い理解のために、図16Dを参照して積層体の構造を説明する。図16Dは、図16Bに示される積層体10の構成要素のうち第一電極層12だけが描かれていない斜視図である。
 同図中のドット模様で示される層が、第二電極層22である。第二電極層22は、第一誘電エラストマー層11と第二誘電エラストマー層21の間に存在する層である。
 第二電極層22の積層面内形状は、同図に示されるように、第二電極層22が面A13には露出しないが、面A14には露出するように構成されている。これにより、形成された巻回体の段状底面のうちの1つの段T14には第二電極層22が露出し、他の段T13には第二電極層22は露出しない。
 また、第二電極層22の積層面内形状は、同図に示されるように、面A15には露出しないように構成されている。これにより、形成された巻回体の非段状底面T15には、第二電極層22は露出しない。
 積層体10の積層構造に関するより良い理解のために、図16Eを参照して当該積層体を説明する。図16Eの右には、積層体10の上面図が示されてる。
 積層体10のA-A’断面(面A13と面A15とを横切る断面)の模式図が、同図の左上に示されている。当該模式図に示されるように、A-A’断面において、面A13には、第一電極層12は露出しているが、第二電極層22は露出していない。また、A-A’断面において、面A15には、第一電極層12及び第二電極層22のいずれも露出していない。
 積層体1のB-B’断面(面A14と面A15とを横切る断面)の模式図が、同図の左下に示されている。当該模式図に示されるように、B-B’断面において、面A14には、第一電極層12は露出していないが、第二電極層22は露出している。また、B-B’断面において、面A15には、第一電極層12及び第二電極層22のいずれも露出していない。
 なお、A-A’断面及びB-B’断面において、第二電極層22のパターンの故に、第一誘電エラストマー層11及び第二誘電エラストマー層21の間に第二電極層22が存在しない部分があり、これらの部分においては、第一誘電エラストマー層11と第二誘電エラストマー層21とが直接的に接している。
 以上のような積層体の構造(特には第一電極層12及び第二電極層22の積層面内形状及び断面構造)によって、巻回体の段状底面のうちの1つの段に一方の電極層だけが露出し、もう一つの段に他方の電極層だけが露出する。
 以上で説明した巻回体の断面模式図が図16Fに示されている。
 なお当該断面模式図は、底面における電極の露出状態のより良い理解のために、積層構造は省略されている。
 また、当該断面模式図においては、段T3及び段T4の面の全体にわたって斜線模様又はドット模様が存在しており、すなわちこれらの段の全面が電極層のみによって形成されているように描かれているが、これは電極層が露出していることのより良い理解のための表現に過ぎず、実際の段の面の状態を反映するものでない。実際は、これらの段には、第一誘電エラストマー層及び第二誘電エラストマー層が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第一電極層又は第二電極層がこれらエラストマー層の間に露出している。
 同図に示されるように、巻回体30は、円筒形状を有する。すなわち、巻回体30は、巻回体の巻回軸と同軸の略円柱形状の中空部分Hを有する。当該円筒形状は、上記1.3で説明したとおり、積層体10をコアの周囲に巻き取って巻回体を得ることによって形成されてよい。
 本開示において、中空部分Hを有さないような巻回体が作成されてよく、すなわち、巻回体は円柱形状を有してもよい。
 また、同図においては、巻回体は円筒形状を有するように示されているが、角筒形状(例えば四角筒形状)又は角柱形状(例えば四角柱形状)を有してもよい。これらの形状は、巻回後に所定の圧力を加えることによる形状調整によって形成されてよく、又は、巻回段階で形成されてもよい。
 巻回体30は、段T3及び段T4を有する段状底面B2と、非段状底面T5と、を有する。
 段T3には、第一電極層12が露出しているが、第二電極層22は露出していない。段T3には、第一誘電エラストマー層11及び第二誘電エラストマー層21も露出しており、第一電極層12は、第一誘電エラストマー層11と第二誘電エラストマー層21との間に存在するように露出していてよい。
 段T4には、第二電極層22が露出しているが、第一電極層12は露出いていない。段T4には、第一誘電エラストマー層11及び第二誘電エラストマー層21も露出しており、第二電極層22は、第一誘電エラストマー層11と第二誘電エラストマー層21との間に存在するように露出していてよい。
 非段状底面T5には、第一電極層12及び第二電極層22のいずれも露出していない。非段状底面T15には、第一誘電エラストマー層11と第二誘電エラストマー層21とが露出している。
 このような段状底面(凹形状段状底面)を有する巻回体は、例えば電極間のショートを防ぐために適している。すなわち、電極層がそれぞれ異なる段に露出しているので、これら電極層間におけるショートを防ぐことができる。
 また、巻回体30を有するrDEAを動作させるために、巻回体30に含まれる第一電極層12及び第二電極層22が、回路に電気的に接続される必要がある。当該回路との接続のために、電極が組み込まれたキャップ部31が用いられてよい。電極付属キャップ部31は、同図に示されるように凸形状を有する。凸形状によって、電極付属キャップ部31は、前記段状底面と嵌合する。
 凸形状のうちの段E3に、第一電極層12と接続される電極が設けられている。
 凸形状のうちの段E4に、第二電極層22と接続される電極が設けられている。
 このように、キャップ部31に設けられる2つの電極をそれぞれ異なる段に設けることによって、電極間のショートをより確実に防ぐことができる。
 凸形状のうちの段E3と段E4との間の領域には、絶縁性材料32が設けられている。これにより、2つの電極層間のショート(又は2つの電極間のショート)を、より確実に防ぐことができる。前記絶縁性材料32は、好ましくは絶縁性接着剤であってよい。絶縁性接着剤によって、巻回体30とキャップ部31とをより強固に接続することができる。
 また、上記図16Fにおいては、巻回体がキャップ部と結合されているrDEAの構成例を説明したが、本開示のrDEAは、巻回体が基板に組み込まれている構成を有してもよい。この構成の例について、図16Gを参照しながら説明する。
 同図には、本開示に従う巻回体40が基板41に組み込まれている断面模式図が示されている。巻回体40は、上記で図16Aを参照して説明した積層体10を、同図中のX方向と反対の方向へ巻き取ることによって形成される。すなわち、このように巻き取ることで、内径側の段T7が外径側の段T6よりも出っ張っている段状底面B5を有する巻回体40が形成される。
 図16F及びGに示されるように、前記巻回体は、1つの段状底面に、内径側の段及び外周側の段の2つの段を有し、前記内径側の段が、前記外周側の段に対して凹んでいる又は出っ張っている構造を有してよい。
 巻回体40は、例えば同図の右に示されるように、予め回路が形成された基板41の穴に、当該段状底面B5が差し込まれるように組み込まれてよい。
 基板41の2つの面のうち、面S1には、電極42が設けられており、当該電極42は、段T6に露出した電極層と電気的に接続する。
 面S2には、電極43が設けられており、当該電極43は、段T7に露出した電極層と電気的に接続する。
 電極42及び43を介して、巻回体40の電極層は回路と接続される。このようにして、巻回体40は回路と接続されて、rDEAが形成されてもよい。段状底面は、基板への組み込みのためにも適しており、例えば基板との嵌合のために用いられうる。また、段状底面のそれぞれの段に露出した電極層が、上記のとおり、基板の裏面と表面にそれぞれ設けられた電極と接続することで、ショートを防ぐこともできる。
 以上とおり、本開示のrDEAは、当該rDEAに含まれる巻回体が段状底面を有することを特徴の一つとする。当該rDEA(特には巻回体)の構成例ついて、以下でさらに説明する。
1.4.1 例1(2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
 本開示に従うrDEAは、少なくとも一つの段状底面を有する巻回体を有する。当該巻回体は、例えば上記製造方法の巻回体形成工程において巻回される積層体の構造を調整することによって製造されてよい。以下で、図17A~Eを参照しながら段状底面を有する巻回体及びその製造方法について説明する。
 図17Aの(a)に示されるように、第一エラストマー層111と当該第一エラストマー層上に積層された第一電極層112とを有する第一積層体110が用意される。
 また、第二エラストマー層121と当該第二エラストマー層上に積層された第二電極層122とを有する第二積層体120が用意される。
 第一電極層112及び第二電極層122のパターンは、後段で説明する巻回体の段状底面の異なる段に各電極層が露出するように形成される。
 第一積層体110と第二積層体120とが積層されて、同図の(b)に示される積層体130が得られる。
 同図において、X軸は、後述の積層体が巻き取られる方向に平行な軸であり、巻回方向Xとも呼ばれる。Y軸は、巻回体の軸に平行な軸であり、軸方向Yとも呼ばれる。
 積層体130の断面模式図が図17Bに示されている。同図に示されるように、積層体130は、第二エラストマー層121、第二電極層122、第一エラストマー層111、及び第一電極層112が、この順に積層された積層構造を有する。同図おいて、X軸は、上記のとおり積層体が巻き取られる方向に平行な軸である。Z軸は、X軸及びY軸に垂直な軸である。
 積層体130の外形は、図17Aに示されるとおり辺S11及び辺S12を有する。辺S11には、第一電極層112及び第二電極層122は露出していない。また、辺S12にも、第一電極層112及び第二電極層122は露出していない。
 ここで、前記第一電極層112のパターン(印刷パターン又は施与パターンともいう)は、前記第二電極層122のパターンと異なる。
 電極層のパターンの相違は、以下で、図17Aの(b)及び図17Cを参照して説明される。
 これら2つの電極層の非段状底面側(すなわち辺S11側)の辺が一致する場合において、これら2つの電極層のパターンの相違は、Y軸方向における電極層の幅の観点における相違として捉えられてよい。
 これら2つの電極層は、Y軸方向における幅が異なる領域を少なくとも1つ、好ましくは2以上有するように形成されてよい。特に好ましくは、一方の電極層のY軸方向における幅が他方の電極層のY軸方向における幅よりも長い少なくとも1つの領域と、一方の電極層のY軸方向における幅が他方の電極層のY軸方向における幅よりも短い少なくとも1つの領域と、が存在するように、これら2つの電極層のパターンは形成される。
 例えば図17Aの(b)に示されるように、第一電極層112のY軸方向における幅は、巻回方向Xにわたって略一定であり、当該幅はW1である。
 一方で、第二電極層122は、軸方向Yにおける幅がW2である領域と、軸方向における幅がW3である領域と、を有する。
 ここで、W1、W2、及びW3は、W2<W1<W3の関係を有する。すなわち、第一電極層112及び第二電極層122は、同図(b)の左側に示されるように、第一電極層のY軸方向における幅W1が第二電極層122のY軸方向における幅W2よりも長く、且つ、同図(b)の右側に示されるように、第一電極層のY軸方向における幅W1が第二電極層122のY軸方向における幅W3よりも短い。このように、W2<W1である領域と、W1<W3である領域と、を有するように前記第一電極層及び前記第二電極層が形成されることによって、巻回体の段状底面に一つの電極層だけが露出した段を形成しやすい。
 代替的には、これら2つの電極層のパターンの相違は、各電極層のX軸方向に平行な辺(特には段状底面側の辺)の、Y軸方向における位置の観点における相違として捉えられてもよい。
 例えば図17Cに示されるように、第一電極層112の形状は、積層体130に組み込まれた場合に、Y軸方向における位置Y1に一つの辺を有する。
 一方で、第二電極層122の形状は、積層体130に組み込まれた場合に、Y軸方向における位置Y2に一つの辺を有し、且つ、軸方向における位置Y3に他の辺を有する。 ここで、積層体130の外形のX軸方向に平行な2つの辺のうち、段状底面を形成する側の辺の位置をY0とすると、Y1、Y2、及びY3は、(Y2とY0との間の距離)>(Y1とY0との間の距離)>(Y3とY0との間の距離)の関係を有する。このような関係を有するように前記第一電極層及び前記第二電極層が形成されることによって、巻回体の段状底面に1つの電極層だけが露出した段を形成しやすい。
 次に、図17Dに示されるように、積層体130の外形が調整される。具体的には、当該外形調整は、外形調整された積層体130’を巻回したときに段状底面が形成されるように行われる。より具体的には、積層体130が、同図(b)に示される一点鎖線C-C’の切断線で切断される。これにより、同図(c)に示されるように、積層体130のうち辺S12側の一部が切除されて、X軸方向に平行な辺S13及び辺S14が形成される。
 当該切除によって、辺S13を有する切断面に第一電極層112が露出し、且つ、辺S14を有する切断面に第二電極層122が露出する。
 このように、積層体130の一部が切除されて、辺S13及び辺S14が形成され、これら辺S13を有する切断面及び辺S14を有する切断面に、第一電極層112及び第二電極層122がそれぞれ露出する。
 外形調整後、図17Eの(c)に示されるように、積層体130’は巻き取り方向Xに巻き取られて巻回体が得られる。当該巻き取りは、上記のとおりコアを用いて実行されてよい。なお、コアが用いられることなく、積層体130’は巻き取られてもよい。
 コアの除去後、同図(d)に示されるような巻回体140が得られる。同図において、(d1)は、巻回体140の非段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。(d2)は、巻回体140を巻回軸に平行な面における模式的な横断面を示す図である。(d3)は、巻回体140の段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。
 当該巻回体140は、2つの底面B11及び底面B12を有する。
 底面B11は、辺S11を有する積層断面により形成されてよい。底面B11は、非段状底面であってよい。底面B11は、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121から形成されている。底面B11には、いずれの電極層も露出していなくてよい。 底面B11の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 なお、底面B11は、上記で述べた切断工程によって切断されて形成された底面であってもよい。この場合において、当該切断は、いずれの電極層も底面B11に露出しないように実行されてよい。
 このように、本開示において、巻回体の非段状底面は、巻回体形成のために用いられた1以上の誘電エラストマー層の積層断面によって形成されてよい。
 底面B12は、段状底面であり、辺S13を有する前記切断面により形成された段T13及び辺S14を有する前記切断面により形成された段T14を有する。同図(d2)及び(d3)に示されるように、段T14は、段T13よりも、円筒の段状底面側へ出っ張っている。また、段T13及び段T14は巻回体の軸を中心とした同心円を描くように形成されており、段T14が、巻回体の外周側に位置し、段T13が巻回体の内径側に位置する。
 また、底面B12の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 段T13には、第一電極層112が露出している。より具体的には、段T13には、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121に加え、第一電極層112が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T13の全面が全て斜線模様によって描かれており、すなわち段T13の全面が第一電極層112のみによって形成されているように描かれているが、これは第一電極層112が露出されていることのより良い理解のための表現に過ぎず、実際の段T13の面の状態を反映するものでない。実際は、段T13には、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第一電極層112がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T13の面に露出している。
 段T14には、第二電極層122が露出している。より具体的には、段T14には、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121に加え、第二電極層122が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T14の全面が全てドット模様によって描かれており、すなわち段T14の全面が第二電極層122のみによって形成されているように描かれている。しかしながら、段T13と同様に、実際は、段T14には、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第二電極層122がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T14の面に露出している。
 また、上記のとおり、段T14は段T13よりも出っ張っているので、段T13に露出している第一電極層112と段T14に露出している第二電極層122との間におけるショートの発生を防ぐことができる。
 また、段状底面は、上記で説明したとおり、キャップ部とのより強固な嵌合のために適している。
1.4.2 例2(2段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
 上記例1においては、外周側の段が出っ張っており(すなわち内周側の段が凹んでいる)段状底面を有する巻回体の例を示した。本開示において、外周側の段が凹んでいてもよい(すなわち内周側の段が出っ張っていてもよい)。以下で、図18を参照しながら段状底面を有する巻回体及びその製造方法について説明する。
 図18の(a)~(c)は、上記例1において図17A~Dを参照して説明したとおりであり、その説明が本例においてもあてはまる。すなわち、図18において示される外形調整された積層体130’は、図17Dに示される外形調整された積層体130’と同じである。
 前記積層体130は、外形調整後、符号X2により示される方向へと巻き取られて巻回体が得られる。すなわち、積層体130’は、上記例1において示される巻き取り方向Xとは反対の方向へ巻き取られる。
 当該巻き取りは、上記例1と同じように、コアを用いて実行されてよい。なお、コアを用いることなく、積層体130’は巻き取られてもよい。
 コアの除去後、同図(d)に示されるような巻回体240が得られる。同図において、(d1)は、巻回体240の非段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。(d2)は、巻回体240を巻回軸に平行な面における模式的な横断面を示す図である。(d3)は、巻回体240の段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。
 当該巻回体240は、2つの底面B21及び底面B22を有する。
 底面B21は、辺S11を有する積層断面により形成されていてよい。底面B21は、非段状底面であってよい。底面B21は、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121から形成されている。底面B21には、いずれの電極層も露出していなくてよい。
 底面B21の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 このように、本開示において、巻回体の非段状底面は、巻回体形成のために用いられた1以上の誘電エラストマー層の積層断面によって形成されてよい。
 底面B22は、段状底面であり、辺S13を有する前記切断面により形成された段T23及び辺S14を有する前記切断面により形成された段T24を有する。同図(d2)及び(d3)に示されるように、段T24は、段T23よりも、円筒の段状底面側へ出っ張っている。また、段T23及び段T24は巻回体の軸を中心とした同心円を描くように形成されており、段T24が、巻回体の内径側に位置し、段T23が巻回体の外周側に位置する。
 また、底面B22の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 段T23には、第一電極層112が露出している。より具体的には、段T23には、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121に加え、第一電極層112が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T23の全面が全て斜線模様によって描かれており、すなわち段T23の全面が第一電極層112のみによって形成されているように描かれているが、上記例1で説明したように、実際は、段T23には、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第一電極層112がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T23の面に露出している。
 段T24には、第二電極層122が露出している。より具体的には、段T24には、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121に加え、第二電極層122が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T24の全面が全てドット模様によって描かれているが、上記例1において説明したように、実際は、段T24には、第一エラストマー層111及び第二エラストマー層121が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第二電極層122がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T24の面に露出している。
 また、上記のとおり、段T24は段T23よりも、段状底面側へと出っ張っているので、段T23に露出している第一電極層112と段T24に露出している第二電極層122との間におけるショートの発生を防ぐことができる。
 また、例1及び例2によって示されるように、同じ積層体130’の巻き取りの方向を変えるだけで、異なる段状底面を形成することができる。
1.4.3 例3(3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
 上記例1及び2では、2段の段状底面を有する巻回体の製造方法を説明した。本開示において、段状底面の段の数は2つに限定されず、3以上であってもよい。以下では、図19を参照しながら3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法について説明する。
 同図の(a)に示されるように、第一エラストマー層311と当該第一エラストマー層上に積層された第一電極層312とを有する第一積層体310が用意される。
 また、第二エラストマー層321と当該第二エラストマー層上に積層された第二電極層322とを有する第二積層体320が用意される。
 ここで、前記第一電極層312のパターンは、前記第二電極層322のパターンと異なる。
 より具体的には、第一電極層312及び第二電極層322が、巻回体の段状底面の異なる段にそれぞれ露出するように、これら電極層のパターンが形成される。
 第一積層体310と第二積層体320とが積層されて、同図の(b)に示される積層体330が得られる。
 同図において、X軸は、後述の積層体が巻き取られる方向に平行な軸であり、巻回方向Xとも呼ばれる。Y軸は、巻回体の軸に平行な軸であり、軸方向Yとも呼ばれる。
 積層体330の断面模式図が図19Bに示されている。同図に示されるように、積層体330は、第二エラストマー層321、第二電極層322、第一エラストマー層311、及び第一電極層312が、この順に積層された積層構造を有する。同図おいて、X軸は、上記のとおり積層体が巻き取られる方向に平行な軸である。Z軸は、X軸及びY軸に垂直な軸である。
 積層体330の外形は、図19Aに示されるとおり辺S31及び辺S32を有する。辺S31には、第一電極層312及び第二電極層322は露出していない。また、辺S32にも、第一電極層312及び第二電極層322は露出していない。
 ここで、前記第一電極層312のパターン(印刷パターン又は施与パターンともいう)は、前記第二電極層322のパターンと異なる。
 電極層のパターンの相違は、以下で、図19Aの(b)及び図19Cを参照して説明される。
 これら2つの電極層の非段状底面側(すなわち辺S31側)の辺が一致する場合において、これら2つの電極層のパターンの相違は、Y軸方向における電極層の幅の観点における相違として捉えられてよい。
 これら2つの電極層は、Y軸方向における幅が異なる領域を少なくとも1つ、好ましくは2以上有するように形成されてよい。特に好ましくは、一方の電極層のY軸方向における幅が他方の電極層のY軸方向における幅よりも長い少なくとも1つの領域と、一方の電極層のY軸方向における幅が他方の電極層のY軸方向における幅よりも短い少なくとも1つの領域と、が存在するように、これら2つの電極層のパターンは形成される。
 例えば図19Aの(b)に示されるように、第一電極層312のY軸方向における幅は、X軸方向にわたって略一定であり、当該幅はW31である。
 一方で、第二電極層322は、Y軸方向における幅がW32である領域と、Y軸方向における幅がW33である領域と、Y軸方向における幅がW34である領域と、を有する。 ここで、W31、W32(及びW34)、並びにW33は、W32<W31<W33(W34<W31<W33)の関係を有する。W32はW34と同じ値であってよく、又は異なる値であってもよい。すなわち、W32<W31である領域(同図(b)の左側領域)と、W34<W31である領域(同図(b)の右側領域)と、W31<W33である領域(同図(b)の中央領域)と、を有するように前記第一電極層及び前記第二電極層が形成される。これにより、巻回体の段状底面に一つの電極層だけが露出した段を形成しやすく、さらに、当該段状底面に、いずれの電極層も露出していない段を形成しやすい。
 代替的には、これら2つの電極層のパターンは、各電極層のX軸方向に平行な辺(特には段状底面側の辺)の、Y軸方向における位置の観点における相違として捉えられてもよい。
 例えば図19Cに示されるように、第一電極層312の形状は、積層体330に組み込まれた場合に、Y軸方向における位置Y31に一つの辺を有する。
 一方で、第二電極層322の形状は、積層体330に組み込まれた場合に、Y軸方向における位置Y32に2つの辺を有し、且つ、軸方向における位置Y33に1つの辺を有する。
 ここで、積層体330の外形のX軸方向に平行な2つの辺のうち、段状底面を形成する側の辺の位置をY30とすると、Y31、Y32、及びY33は、(Y32とY30との間の距離)>(Y31とY30との間の距離)>(Y33とY30との間の距離)の関係を有する。このような関係を有するように前記第一電極層及び前記第二電極層が形成されることによって、巻回体の段状底面に1つの電極層だけが露出した段を形成しやすく、さらに、当該段状底面に、いずれの電極層も露出していない段を形成しやすい。
 次に、図19Dに示されるように、積層体330の外形が調整される。具体的には、当該外形調整は、積層体330を巻回したときに段状底面が形成されるように行われる。より具体的には、積層体330が、同図(b)に示される一点鎖線D-D’の切断線で切断される。これにより、同図(c)に示されるように、積層体330のうち辺S32側の一部が切除されて、辺S33、辺S34、及び辺35が形成される。
 当該切除によって、辺S33を有する切断面に第一電極層312が露出し、且つ、辺S34を有する切断面に第二電極層322が露出し、且つ、辺S35を有する切断面にはいずれの電極層も露出しない。
 このように、積層体330の一部が切除されて、辺S33、辺S34、及び辺35が形成され、これら辺S33を有する切断面及び辺S34を有する切断面に、第一電極層312及び第二電極層322がそれぞれ露出し、さらに、いずれの電極層も露出しない辺S35を有する切断面が形成される。
 外形調整後、図19Eの(c)に示されるように、積層体330’は巻き取り方向Xに巻き取られて巻回体が得られる。当該巻き取りは、上記のとおりコアを用いて実行されてよい。なお、コアが用いられることなく、積層体330’は巻き取られてもよい。
 コアの除去後、同図(d)に示されるような巻回体340が得られる。同図において、(d1)は、巻回体340の非段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。(d2)は、巻回体340を巻回軸に平行な面における模式的な横断面を示す図である。(d3)は、巻回体340の段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。
 当該巻回体340は、2つの底面B31及び底面B32を有する。
 底面B31は、辺S31を有する積層断面により形成されていてよい。底面B31は、非段状底面であってよい。底面B31は、第一エラストマー層311及び第二エラストマー層321から形成されている。底面B31には、いずれの電極層も露出していなくてよい。
 底面B31の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 なお、底面B31は、上記で述べた切断工程によって切断されて形成された底面であってもよい。この場合において、当該切断は、いずれの電極層も底面B31に露出しないように実行されてよい。
 このように、本開示において、巻回体の非段状底面は、巻回体形成のために用いられた1以上の誘電エラストマー層の積層断面によって形成されてよい。
 底面B32は、段状底面であり、辺S33を有する前記切断面により形成された段T33、辺S34を有する前記切断面により形成された段T34、及び辺S35を有する前記切断面により形成された段T35を有する。同図(d2)及び(d3)に示されるように、段T34は、段T33及び段T35よりも出っ張っている。また、段T33、段T34、及び段T35は巻回体の軸を中心とした同心円を描くように形成されており、段T35が、巻回体の外周側に位置し、段T33が巻回体の内径側に位置し、段T34は、他の2つの段の中間部分に位置する。
 また、底面B32の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 このように、本開示に従う巻回体は、1つの段状底面に内径側の段、外周側の段、及び、これらの両方の部分の間に存在する中間部分の段の3つの段を有し、前記中間部分の段が、前記内径側の段及び前記外周側の段に対して出っ張っていてよい。
 段T33には、第一電極層312が露出している。より具体的には、段T33には、第一エラストマー層311及び第二エラストマー層321に加え、第一電極層312が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T33の全面が全て斜線模様によって描かれているが、実際は、上記例1において述べたように、段T33には、第一エラストマー層311及び第二エラストマー層321が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第一電極層312がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T33の面に露出している。
 段T34には、第二電極層322が露出している。より具体的には、段T34には、第一エラストマー層311及び第二エラストマー層321に加え、第二電極層322が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T34の全面が全てドット模様によって描かれているが、上記例1で述べたように、実際は、段T34には、第一エラストマー層311及び第二エラストマー層321が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第二電極層322がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T34の面に露出している。
 段T35には、第一電極層312及び第二電極層322のいずれもが露出していない。より具体的には、段T35には、第一エラストマー層311及び第二エラストマー層321のみが露出しているが、いずれの電極層も露出していない。
 また、上記のとおり、段T34は、段T33及び段T35よりも出っ張っているので、段T33に露出している第一電極層312と段T34に露出している第二電極層322との間におけるショートの発生を防ぐことができる。
 さらに、段T35には、いずれの電極層も露出しておらず、すなわち誘電エラストマーのみが露出している。そのため、電極層が露出していない段T35が、電極層が露出している段T33及びT34の周囲を覆っていることによって、巻回体の電極層が(又は回路)と巻回体外部に存在する物体との接触を回避することができ、ショートの発生を防ぐことができる。このように、巻回体の外周に電極層が露出していない段が存在することで、安全性を高めることができる。
 このように、本開示において、外周側の段には、電極が露出していなくてよい。
 図19Fに示されるように、段状底面B32には、上記出述べたようにキャップ部350が嵌合されてよい。段状底面の形状は、キャップ部350との結合をより強固にすることに役立つ。
 また、キャップ部350は、電極が設けられていてよい。当該電極は、rDEAを構成する回路と、段T33及び段T34に露出している第一電極層及び第二電極層とを電気的に接続するように構成されてよい。
1.4.4 例4(3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
 上記例3において説明した3つの段の段状底面を有する巻回体は、当該3つ段のうち中央部分の段が他の2つの段に比べて出っ張っている構造を有している。本開示において、これら3つの段の構造はこれに限定されず、例えば、中央部分の段が、他の2つの段に比べて凹んでいてもよい。以下では、図20A~Eを参照しながら3段の段状底面を有する巻回体及びその製造方法について説明する。
 図20Aの(a)に示されるように、第一エラストマー層411と当該第一エラストマー層上に積層された第一電極層412とを有する第一積層体410が用意される。
 また、第二エラストマー層421と当該第二エラストマー層上に積層された第二電極層422とを有する第二積層体420が用意される。
 ここで、前記第一電極層412のパターンは、前記第二電極層422のパターンと異なる。
 より具体的には、第一電極層412及び第二電極層422が、巻回体の段状底面の異なる段にそれぞれ露出するように、これら電極層のパターンが形成される。
 第一積層体410と第二積層体420とが積層されて、同図の(b)に示される積層体430が得られる。
 同図において、X軸は、後述の積層体が巻き取られる方向に平行な軸である。Y軸は、巻回体の軸に平行な軸であり、軸方向Yとも呼ばれる。
 積層体430の断面模式図が図20Bに示されている。同図に示されるように、積層体430は、第二エラストマー層421、第二電極層422、第一エラストマー層411、及び第一電極層412が、この順に積層された積層構造を有する。同図おいて、X軸は、上記のとおり積層体が巻き取られる方向に平行な軸である。Z軸は、X軸及びY軸に垂直な軸である。
 積層体430の外形は、図20Aに示されるとおり辺S41及び辺S42を有する。辺S41には、第一電極層412及び第二電極層422は露出していない。また、辺S42にも、第一電極層412及び第二電極層422は露出していない。
 ここで、前記第一電極層412のパターン(印刷パターン又は施与パターンともいう)は、前記第二電極層422のパターンと異なる。
 電極層のパターンの相違は、以下で、図20Aの(b)及び図20Cを参照して説明される。
 これら2つの電極層の非段状底面側の辺が一致する場合において、これら2つの電極層のパターンの相違は、軸方向Yにおける幅の観点における相違として捉えられてよい。 例えば図20Aの(b)に示されるように、第一電極層412は、軸方向Yにおける幅がW41である領域、軸方向における幅がW42である領域、及び、軸方向における幅がW43を有する。
 一方で、第二電極層422は、軸方向Yにおける幅がW44である領域と、軸方向における幅がW45である領域と、を有する。
 ここで、W41(及びW43)、W42、W44、及びW45は、W42<W45<W41(及びW43)<W44の関係を有する。W41はW43と同じ値であってよく、又は異なる値であってもよい。このような関係を有するように前記第一電極層及び前記第二電極層が形成されることによって、巻回体の段状底面に一つの電極層だけが露出した段を形成しやすく、さらに、当該段状底面に、いずれの電極層も露出していない段を形成しやすい。
 代替的には、これら2つの電極層のパターンの相違は、各電極層のX軸方向に平行な辺(特には段状底面側の辺)の、Y軸方向における位置の観点における相違として捉えられてもよい。
 例えば図20Cに示されるように、第一電極層412の形状は、積層体330に組み込まれた場合に、軸方向Yにおける位置Y41に2つの辺を有し、一Y42に1つの辺を有する。
 一方で、第二電極層422の形状は、積層体430に組み込まれた場合に、軸方向Yにおける位置Y43に1つの辺を有し、且つ、軸方向における位置Y44に1つの辺を有する。
 ここで、積層体430の外形の巻回方向Xに沿った2つの辺のうち、段状底面を形成する側の辺の位置をY40とすると、Y41、Y42、Y43、及びY44は、(Y42とY40との間の距離)>(Y44とY40との間の距離)>(Y41とY40との間の距離)>(Y43とY40との間の距離)の関係を有する。このような関係を有するように前記第一電極層及び前記第二電極層が形成されることによって、巻回体の段状底面に1つの電極層だけが露出した段を形成しやすく、さらに、当該段状底面に、いずれの電極層も露出していない段を形成しやすい。
 次に、図20Dに示されるように、積層体430の外形が調整される。具体的には、当該外形調整は、外形調整された積層体430’を巻回したときに段状底面が形成されるように行われる。より具体的には、積層体430が、同図(b)に示される一点鎖線E-E’の切断線で切断される。これにより、同図(c)に示されるように、積層体430のうち辺S42側の一部が切除されて、辺S43、辺S44、及び辺45が形成される。
 当該切除によって、辺S43を有する切断面に第二電極層422が露出し、且つ、辺S44を有する切断面はいずれの電極層も露出せず、且つ、辺S45を有する切断面には第一電極層412が露出する。
 このように、積層体430の一部が切除されて、辺S43、辺S44、及び辺45が形成され、これら辺S43を有する切断面及び辺S45を有する切断面に、第二電極層422及び第一電極層412がそれぞれ露出し、さらに、いずれの電極層も露出しない辺S45を有する切断面が形成される。
 外形調整後、図20Eの(c)に示されるように、積層体430’は巻き取り方向Xに巻き取られて巻回体が得られる。当該巻き取りは、上記のとおりコアを用いて実行されてよい。なお、コアが用いられることなく、積層体430’は巻き取られてもよい。
 コアの除去後、同図(d)に示されるような巻回体440が得られる。同図において、(d1)は、巻回体440の非段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。(d2)は、巻回体440を巻回軸に平行な面における模式的な横断面を示す図である。(d3)は、巻回体440の段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。
 当該巻回体440は、2つの底面B41及び底面B42を有する。
 底面B41は、辺S41を有する積層断面により形成されていてよい。底面B41は、第一エラストマー層411及び第二エラストマー層421から形成されている。底面B41には、いずれの電極層も露出していなくてよい。
 底面B41の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 なお、底面B41は、上記で述べた切断工程によって切断されて形成された底面であってもよい。この場合において、当該切断は、いずれの電極層も底面B41に露出しないように実行されてよい。
 このように、本開示において、巻回体の非段状底面は、巻回体形成のために用いられた1以上の誘電エラストマー層の積層断面によって形成されてよい。
 底面B42は、段状底面であり、辺S43を有する前記切断面により形成された段T43、辺S44を有する前記切断面により形成された段T44、及び辺S45を有する前記切断面により形成された段T45を有する。同図(d2)及び(d3)に示されるように、段T44は、段T43及び段T45よりも凹んでいる。また、段T43、段T44、及び段T45は巻回体の軸を中心とした同心円を描くように形成されており、段T43が、巻回体の外周側に位置し、段T45が巻回体の内径側に位置し、段T44は、他の2つの段の中間部分に位置する。
 また、底面B42の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 このように、本開示に従う巻回体は、1つの段状底面に内径側の段、外周側の段、及び、これらの両方の部分の間に存在する中間部分の段の3つの段を有し、前記中間部分の段が、前記内径側の段及び前記外周側の段に対して凹んでいてよい。
 段T43には、第二電極層422が露出している。より具体的には、段T43には、第一エラストマー層411及び第二エラストマー層421に加え、第二電極層422が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T43の全面が全てドット模様によって描かれておいるが、上記例1で述べたように、実際は、段T43には、第一エラストマー層411及び第二エラストマー層421が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第二電極層422がこれらエラストマー層の間にそんざいし、当該電極層が段T43の面に露出している。
 段T44には、第一電極層412及び第二電極層422のいずれもが露出していない。より具体的には、段T44には、第一エラストマー層411及び第二エラストマー層421のみが露出しているが、いずれの電極層も露出していない。
 段T45には、第一電極層412が露出している。より具体的には、段T45には、第一エラストマー層411及び第二エラストマー層421に加え、第二電極層422が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T45の全面が全てドット模様によって描かれているが、上記例1で述べたように、実際は、段T45には、第一エラストマー層411及び第二エラストマー層421が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第一電極層412がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T45の面に露出している。
 また、上記のとおり、段T44は、段T43及び段T45よりも凹んでおり、さらにいずれの電極層も露出していない。そのため、段T43に露出している第二電極層422と段T45に露出している第一電極層412との間におけるショートの発生を防ぐことができる。
 このように、本開示において、中間部分の段には、電極が露出していなくてよい。
 また、この実施態様においても、段状底面B42に、キャップ部(図示されていない)が嵌合されてよい。段状底面の形状は、当該キャップ部との結合をより強固にすることに役立つ。
 また、当該キャップ部は、電極が設けられていてよい。当該電極は、rDEAを構成する回路と、段T43及び段T45に露出している第二電極層及び第一電極層とを電気的に接続するように構成されてよい。
1.4.5 例5(2つの段状底面を有する巻回体及びその製造方法)
 上記例1~4において説明した巻回体は、2つの底面のうち1つが段状底面であり、他方は段状底面でない。本開示において、2つの底面の両方が段状底面であってもよい。以下で、図21A~Dを参照しながら段状底面を有する巻回体及びその製造方法について説明する。
 図21Aの(a)に示されるように、第一エラストマー層511と当該第一エラストマー層上に積層された第一電極層512とを有する第一積層体510が用意される。
 また、第二エラストマー層521と当該第二エラストマー層上に積層された第二電極層522とを有する第二積層体520が用意される。
 より具体的には、第一電極層512及び第二電極層522が、後段で説明する巻回体の段状底面の異なる段にそれぞれ露出するように、これら電極層のパターンが形成される。電極層のパターンは、上記例1において説明したパターンと同じであり、その説明が本例においても当てはまる。電極層のパターンは、他のパターンであってもよい。
 第一積層体510と第二積層体520とが積層されて、同図の(b)に示される積層体530が得られる。
 同図において、X軸は、後述の積層体が巻き取られる方向に平行な軸である。Y軸は、巻回体の軸に平行な軸である。
 積層体530の断面模式図が図21Bに示されている。同図に示されるように、積層体530は、第二エラストマー層521、第二電極層522、第一エラストマー層511、及び第一電極層512が、この順に積層された積層構造を有する。同図おいて、X軸は、上記のとおり積層体が巻き取られる方向に平行な軸である。Z軸は、X軸及びY軸に垂直な軸である。
 積層体530の外形は、図21Aに示されるとおり、巻回方向Xに略平行な辺S51及び辺S52を有する。辺S51には、第一電極層512及び第二電極層522は露出していない。また、辺S52にも、第一電極層512及び第二電極層522は露出していない。
 次に、図21Cに示されるように、積層体530の外形が調整される。具体的には、当該外形調整は、外形調整された積層体530’を巻回したときに段状底面が形成されるように行われる。当該外形調整は、以下のとおりに行われる。
 積層体530が、同図(b)に示される一点鎖線F-F’の切断線で切断される。これにより、同図(c)に示されるように、積層体530のうち、辺S51側の一部が切除されて、辺S53が形成される。辺S53は、X軸に略平行であってよい。
 また、積層体530が、同図(b)に示される一点鎖線G-G’の切断線で切断される。これにより、同図(c)に示されるように、積層体530のうち、辺S52側の一部が切除されて、辺S54及び辺S55が形成される。辺S54及び辺S55は、X軸に略平行であってよい。
 当該切除によって、辺S54を有する切断面に第一電極層512が露出し、且つ、辺S55を有する切断面に第二電極層522が露出する。
 このように、積層体530のうちの、巻回方向に略平行な2辺のそれぞれが切除されて、辺S53、辺S54、辺S55が形成される。これらの辺のうち、辺S53を有する切断面には、いずれの電極層も現れない。一方で、辺S54を有する切断面及び辺S55を有する切断面には、第一電極層512及び第二電極層522がそれぞれ露出する。
 外形調整後、図21Dの(c)に示されるように、積層体530’は巻き取り方向Xに巻き取られて巻回体が得られる。当該巻き取りは、上記のとおりコアを用いて実行されてよい。なお、コアが用いられることなく、積層体530’は巻き取られてもよい。
 コアの除去後、同図(d)に示されるような巻回体540が得られる。同図において、(d1)は、巻回体540の2つの底面のうち、辺S53を有する切断面により形成された底面と辺S51を有する積層断面により形成された底面とを有する段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。(d2)は、巻回体540を巻回軸に平行な面における模式的な横断面を示す図である。(d3)は、巻回体540の2つの底面のうち、電極層が露出している2つの底面を有する段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。
 当該巻回体540は、これらの模式図に示されるように、段状底面B51及び段状底面B52を有する。
 底面B51は、段状底面であり、辺S51を有する積層断面により形成されている段T51と、辺S53を有する切断面により形成されている段T53とを有する。段T51及び段T53のいずれもが、第一エラストマー層511及び第二エラストマー層521から形成されており、これらの段には、いずれの電極層も露出していない。
 底面B51の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 また、底面B51は、段状構造を有し、この段状構造は、キャップ部(図示されていない)との嵌合のために利用されてよい。段状底面の形状は、当該キャップ部との結合をより強固にすることに役立つ。
 底面B52は、段状底面であり、辺S54を有する前記切断面により形成された段T54及び辺S55を有する前記切断面により形成された段T55を有する。同図(d2)及び(d3)に示されるように、段T55は、段T54よりも出っ張っている。底面B12の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 段T54には、第一電極層512が露出している。より具体的には、段T54には、第一エラストマー層511及び第二エラストマー層521に加え、第一電極層512が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T54の全面が全て斜線模様によって描かれているが、上記例1で述べたように、実際は、段T54には、第一エラストマー層511及び第二エラストマー層521が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第一電極層512がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T54に露出している。
 段T55には、第二電極層522が露出している。より具体的には、段T55には、第一エラストマー層511及び第二エラストマー層521に加え、第二電極層522が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T55の全面が全てドット模様によって描かれているが、上記例1において述べたように、実際は、段T55には、第一エラストマー層511及び第二エラストマー層521が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第二電極層522がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極層が段T55の面に露出している。
 また、上記のとおり、段T55は段T54よりも出っ張っているので、段T54に露出している第一電極層512と段T55に露出している第二電極層522との間におけるショートの発生を防ぐことができる。
 また、底面B52も、底面B51と同様に段状構造を有し、この段状構造は、キャップ部(図示されていない)との嵌合のために利用されてよい。段状底面の形状は、当該キャップ部との結合をより強固にすることに役立つ。
 また、当該キャップ部は、電極が設けられていてよい。当該電極は、rDEAを構成する回路と、段T54及び段T55に露出している第一電極層及び第二電極層とを電気的に接続するように構成されてよい。
1.4.6 例6(パターン電極を有する巻回体及びその製造方法)
 上記例1~6において、1つの電極層は1つの電極を有するように構成されている。本開示の一実施態様において、1つの電極層が、2つ以上の電極を有してもよい。当該2つ以上の電極は、電気的に接続されていなくてよい。当該2つ以上の電極は、同じ層中に、所定のパターンを描くように形成されてよい。1つの層中に2以上の電極を有する場合、当該2以上の電極への電圧印可を制御することによって、rDEAを、巻回体の軸方向において伸縮させるだけでなく、巻回体を屈曲させる(特には当該軸が曲がるように巻回体を屈曲させる)ことができる。この実施態様について、以下で、図22A~Eを参照しながら説明する。
 図22Aの(a)に示されるように、第一エラストマー層611と当該第一エラストマー層上に積層された第一電極層612とを有する第一積層体610が用意される。
 また、第二エラストマー層621と、当該第二エラストマー層上に積層された第二電極層622とを有する第二積層体620が用意される。第二電極層622は、第一電極623-1及び第二電極623-2を有し、これら2つの電極が同図に示されるように、1つの層内に所定のパターンを描くように形成されている。当該パターンは、同図においては、各電極は、櫛歯状のパターンを形成している。そして、第一電極623-1の櫛形状のうちの複数の歯64-1と、第二電極623-2の櫛形形状のうちの複数の歯624-2とが、互いにかみ合うように、これら電極は設けられている。このようなパターンによって、巻回後に、第一電極が存在するが第二電極が存在しない円周部分と、第一電極は存在しないが第二電極が存在する円周部分とを、巻回体内に存在させることができる。そして、これら第一電極及び第二電極への電圧印可を制御することによって、巻回体を屈曲させることができる。
 なお、第一電極層612は、同図においては1つの電極を有するように示されているが、この電極層が、2つ以上の電極を有してもよい。
 次に、同図(b)に示されるように、第一積層体610及び第二積層体620が積層される。これにより、図22Bに示されるように、第二エラストマー層621、第二電極層622、第一エラストマー層611、及び第一電極層612が、この順に積層された積層体630が形成される。なお、同図において、第二電極層622中の2つの電極のパターンは示されていない。
 積層体630の外形は、図22Aに示されるのとおり辺S61及び辺S62を有する。辺S61には、第一電極層612及び第二電極層622は露出していない。また、辺S62には、第一電極層612は露出していない。辺S62には、第二電極層622のうち第一電極623-1は露出しているが、第二電極623-2は露出していない。
 次に、図22Cに示されるように、積層体630の外形が調整される。具体的には、当該外形調整は、外形調整された積層体630’を巻回したときに段状底面が形成されるように行われる。より具体的には、積層体630が、同図(b)に示される一点鎖線H-H’の切断線で切断される。これにより、同図(c)に示されるように、積層体630のうち辺S62側の一部が切除されて、辺S63、辺S64、及び辺S65が形成される。 当該切除によって、辺S63を有する切断面に第一電極層612が露出し、且つ、辺S64を有する切断面に第二電極層622のうちの第二電極623-2が露出し、且つ、辺S65を有する切断面に第二電極層622のうちの第一電極623-1が露出する。
 このように、積層体130の一部が切除されて、辺S63、辺S64、及び辺S65が形成され、各辺を有する切断面のそれぞれに1つの電極が露出する。
 外形調整後、図22Dの(c)に示されるように、外形調整された積層体630’は巻き取り方向Xに巻き取られて巻回体が得られる。当該巻き取りは、上記のとおりコアを用いて実行されてよい。なお、コアが用いられることなく、積層体630’は巻き取られてもよい。
 コアの除去後、同図(d)に示されるような巻回体640が得られる。同図において、(d1)は、巻回体640の非段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。(d2)は、巻回体640を巻回軸に平行な面における模式的な横断面を示す図である。(d3)は、巻回体640の段状底面の形状を示す模式的な斜視図である。
 当該巻回体640は、2つの底面B61及び底面B62を有する。
 底面B61は、辺S61を有する積層断面により形成されていてよい。底面B61は、第一エラストマー層611及び第二エラストマー層621から形成されている。底面B61には、いずれの電極層も露出していなくてよい。
 底面B61の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 底面B62は、段状底面であり、辺S63を有する前記切断面により形成された段T63、辺S64を有する前記切断面により形成された段T64、及び辺S65を有する前記切断面により形成された段T65を有する。同図(d2)及び(d3)に示されるように、段T65、段64、及び段63の順に凹んでいる。底面B62の中央部分は、コアの除去によって生じた中空部分Hである。
 このように、本開示に従う巻回体は、1つの段状底面に、内径側の段、外周側の段、及び、これらの両方の部分の間に存在する中間部分の段の3つの段を有し、前記中間部分の段が、前記内径側の段に対して出っ張っており且つ前記外周側の段に対して凹んでいるように構成されうる。
 また、巻回方向を反対にすることで、前記中間部分の段が、前記内径側の段に対して凹んでおり且つ前記外周側の段に対して出っ張っているように構成されうる。
 段T63には、第一電極層612が露出している。より具体的には、段T63には、第一エラストマー層611及び第二エラストマー層621に加え、第一電極層612が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T63の全面が全て斜線模様によって描かれているが、上記例1において述べたように、実際は、段T63には、第一エラストマー層611及び第二エラストマー層621が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第一電極層612が存在し、当該電極層が段T63に露出している。
 段T64には、第二電極層622に含まれる第二電極623-2が露出している。より具体的には、段T64には、第一エラストマー層611及び第二エラストマー層621に加え、第二電極623-2が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T64の全面が全てドット模様によって描かれているが、上記例1において述べたように、実際は、段T64には、第一エラストマー層611及び第二エラストマー層621が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第二電極623-2がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極が段T64に露出している。
 段T65には、第二電極層622に含まれる第一電極623-1が露出している。より具体的には、段T65には、第一エラストマー層611及び第二エラストマー層621に加え、第一電極623-1が露出している。
 なお、同図(d2)及び(d3)においては、段T65の全面が全てドット模様によって描かれているが、上記例1で述べたように、実際は、段T65には、第一エラストマー層611及び第二エラストマー層621が露出しており、さらに、これら層に比べて非常に薄い第一電極623-1がこれらエラストマー層の間に存在し、当該電極が段T65に露出している。
 また、上記のとおり、段T65は段T64よりも出っ張っており且つ段T64は段T63よりも出っ張っているので、これら3段のそれぞれに露出している電極間のショートの発生を防ぐことができる。
 すなわち、段T63、段T64、及び段T65は、巻回体の軸の方向における位置が互いに異なるので、これら段に露出している電極間におけるショートの発生を防ぐことができる。
 また、この実施態様において、種々のパターンで電圧印可を行うことができる。例えば、第一電極層612と第一電極623-1との間に電圧が印可される電圧印可パターン、第一電極層612と第二電極623-2との間に電圧が印可される電圧印可パターン、及び、第一電極層612と第一電極623-1及び第二電極623-2の両方との間に電圧が印可される電圧印可パターンのいずれかをとることができる。各電圧印可パターンによって、rDEA(特には巻回体)の屈曲又は伸縮がもたらされる。
 例えば、第一電極層612と第一電極623-1及び第二電極623-2の両方との間に電圧が印可される電圧印可パターンにおいては、rDEAの伸縮がもたらされうる。 また、第一電極層612と第一電極623-1との間に電圧が印可される電圧印可パターン及び第一電極層612と第二電極623-2との間に電圧が印可される電圧印可パターンにおいては、rDEAの屈曲がもたらされうる。
 このように、本開示の誘電エラストマー型アクチュエータは、電気的に接続されていない少なくとも2つの電極を、互いに独立に電圧印可できるように構成されていてよい。
 rDEAの屈曲に関して、図22Eを参照してさらに説明する。同図は、パターニングされた電極層と誘電エラストマー層との積層体650が巻回されて巻回体651が形成されている状態を示す断面模式図であり、当該断面は、巻回体の軸に垂直な断面である。積層体650は、誘電エラストマー層652と、誘電エラストマー層652上にパターニングされた電極層653を有する。パターニングされた電極層を有する積層体650を巻き取ることで、巻回体651が得られる。巻回体651は、同図に示されるように、円柱断面のうちの特定の部分(同図においては4つの部分)にだけ電極層653を有する。このように形成された電極層653に対して所定のパターンで電圧印可を行うことによって、巻回体651を有するrDEAは、例えば伸縮や所定の方向への屈曲などの種々の動きを実現することができる。
1.5 本開示に従うrDEA製造方法
 本開示は、rDEAの製造方法も提供する。前記製造方法は、電極層とエラストマー層とが交互に積層された積層体を形成する積層工程、前記積層体の外形を調整する外形調整工程、及び前記外形が調整された前記積層体を巻き取って巻回体を形成する巻回体形成工程を含んでよい。ここで、前記外形調整工程は、前記巻回体が少なくとも1つの段状底面を有するように行われてよい。当該外形調整工程を実行することにより、段状底面を有するrDEAが製造される。
 本開示の製造方法は、例えば上記1.3において説明したように実行されてよく、その説明が本開示の製造方法にも当てはまる。
 例えば、前記積層工程及び前記外形調整工程は、上記1.3.1において述べたとおりに実行されてよく、特には上記1.3.1の積層工程S13及び外形調整工程S14に関して述べたとおりに実行されてよい。
 また、前記巻回体形成工程は、上記1.3.2において述べたとおりに実行されてよい。
2.第2の実施形態(トランスデューサ)
 本開示は、上記で述べた段状底面を有する巻回体を備えたトランスデューサも提供する。当該トランスデューサは、前記巻回体と前記巻回体(特には電極層)に電気的に接続された回路とを有してよい。当該トランスデューサは、巻回体の歪みをセンシングするように構成されてよい。当該センシングのために、前記回路は、例えば静電容量検出回路であってよい。当該静電容量検出回路は、相補電極層間の静電容量を検出するように構成されうる。当該静電容量は、前記巻回体の歪みに応じて変化するので、当該静電容量を検出することで前記巻回体の歪みを検出することができる。
 例えば巻回体が伸長すると、電極層間の誘電エラストマーの厚みが薄くなり、これに伴い電極層が被覆する面積が増加し、当該面積の増加は静電容量の増加をもたらす。反対に、巻回体が伸縮すると、電極層間の誘電エラストマーの厚みが厚くなり、これに伴い電極層が被覆する面積が減少し、当該面積の減少は静電容量の減少をもたらす。すなわち、これら電極層は可変コンデンサーとして捉えられる。
 そこで、本開示に従う巻回体に、当該静電容量の変化(すなわち増加又は減少)を測定するための電極対を備えることで、当該巻回体の変形を検出することができ、又は、当該巻回体の変形の程度を定量化することもできる。
 前記静電容量の変化を検出するための前記電極対は、上記で述べた電極層に電気的に接続されてよい。すなわち、1つの誘電エラストマー層を挟む2つの電極層それぞれに、前記電極対を構成する電極がそれぞれ電気的に接続されてよい。そして、当該電極対は、所定の静電容量検出回路と電気的に接続されてよい。すなわち、前記トランスデューサは、前記巻回体に加えて、当該巻回体の電極層と接続された静電容量検出回路を有してよい。当該回路は、前記電極対を介して、前記巻回体の電極層と接続されてよい。
 また、当該トランスデューサは、巻回体の歪みをセンシングするように動作してよく、又は、誘電エラストマー型アクチュエータとして動作してもよく、又は、これら両方の機能を有してもよい。
3.第3の実施形態(装置又はシステム)
 本開示は、本開示に従うrDEA又はトランスデューサを有する装置を提供する。当該装置は、例えば操作入力装置又は内視鏡装置であってよい。また、本開示は、当該rDEA又はトランスデューサを有する情報処理システムも提供する。当該rDEA又はトランスデューサは、種々の装置及びシステムにおいて利用可能である。当該rDEA又は当該トランスデューサは、小型であり、さらにショートの問題を防ぐこともできる。
 当該装置は、操作入力装置であってよい。当該操作入力装置は、例えば、ユーザ操作により動く可動部材と、前記可動部材の可動性を制御するrDEAと、を備えている。当該rDEAは、本開示に従うrDEAであってよい。
 前記rDEAは、前記可動部材の動きに対する抵抗感を調節するように前記可動性を制御しうる。これにより、前記操作入力装置(特には前記可動部材)を操作するユーザは、当該操作に際して種々の抵抗感を感じることができ、すなわちユーザに種々の感覚(例えば触感など)を提示することができる。例えば、当該ユーザに、興味深い又は刺激的な体験を与えることが可能となる。
 前記操作入力装置は、例えばボタン型、ホイール型、ボール型、又はジョイスティック型の操作入力装置であってよいが、これらに限定されない。これらのタイプについて、以下でその例が示されている。また、本開示の操作入力装置は、種々の感覚をユーザに与えることができるので、例えばハプティクスデバイスとして利用されてもよい。
 当該操作入力装置は、ユーザ操作により動く可動部材と、前記可動部材へのユーザ操作をセンシングするトランスデューサとを有してもよい。当該トランスデューサは、本開示に従うものであってよい。
 例えば、本開示に従う操作入力装置は、例えばゲーム機のコントローラとして構成されてよく、又は、ゲーム機のコントローラを構成する一要素(例えば一つのボタンユニット)として構成されてもよい。本開示により可動部材の可動性を高速かつ静粛に制御することができる。加えて、本開示による可動部材の可動性を制御するために必要な部品の数は少ないので、装置を小型化し且つ軽量化し、さらに装置構成をシンプルにすることもできる。これらの利点は、本開示がゲーム機のコントローラに適用された場合に特に顕著に発揮される。
3.1 装置の構成例(ボタン)
 本開示に従う操作入力装置の例について、以下で図23A~Cを参照しながら説明する。
 例えば図23Aに示されるように、本開示に従う操作入力装置700は、ユーザ操作の入力を受け付ける可動部材701と、当該可動部材の可動性を制御するrDEA702とを有してよい。当該rDEAは、本開示に従うものであり、特には段状底面705を有する巻回体703と、当該巻回体の段状底面と嵌合しているキャップ部704とを有してよい。キャップ部704には、当該巻回体に含まれる相補電極層(特には段状底面に露出した相補電極層)を電気的に接続された電極が設けられており、当該電極が回路に接続される。
 可動部材701は、同図の矢印Aの方向に動くことができ、例えばユーザが押すボタンとして機能しうる。rDEAは、当該ボタンの可動性を制御しうる。
 操作入力装置の他の例について図23Bを参照しながら説明する。
 同図の左には、本開示に従う操作入力装置710の模式的な断面図が示されている。操作入力装置710は、ユーザ操作を受け付ける可動部材711及び当該可動部材の可動性を制御するrDEA712を備えている。当該操作入力装置は、さらにrDEA712が収容されている筐体713、及び、可動部材711の動きを検知する動き検知センサ714を備えている。以下でこれらの構成要素について説明する。
 rDEA712は、その円筒形状の内径の変位を利用して、可動部材711の可動性を制御するように構成されている。rDEA712の中空部分に、可動部材711が配置されている。
 rDEA712は、筐体713の内部における2つの内面S71及びS72に固定されている。rDEA712は、電圧の印可によって、同図の矢印Aの方向(円筒の軸方向)に伸長するように構成されている。
 同図の左において、rDEA712に対して電圧は印可されていない。この場合において、rDEA712は、可動部材711と接触している。
 rDEA712に対して電圧が印可されることで、同図の矢印Aの方向に伸長する。しかしながら、内面S1及びS2の間の距離は一定であり、且つ、DEA752は内面S71及びS72に固定されている。そのため、同図の右に示されるように、rDEA712の内径が変位する。すなわち、当該電圧の印可によって、rDEA712の内径が大きくなり、これによりrDEA712が可動部材751と接触しなくなる(又はrDEA712が可動部材711との間の接触圧力が低下する)。そのため、可動部材711とrDEA712との間の摩擦が生じなくなり(又は摩擦力が低下し)、可動部材711の操作時の抵抗感が減少する。
 本開示に従う操作入力装置は、例えばゲーム機に用いられるコントローラとして構成されてよい。当該コントローラの例として、図23Cに示されるような構成のコントローラが挙げられる。当該コントローラ720には、4つの操作ボタン721a~721dが設けられている。本開示に従うrDEAは、これらボタンの可動性を制御するために用いられてよい。すなわち、本開示に従うrDEAは、可動部材である各ボタンの可動性を制御するように構成されてよい。
 また、当該コントローラには、ユーザ操作を受け付ける可動部材として、4つの凸部722aを有する十字キー722、アナログスティック723R及び723L、並びにトリガーボタン724R及び724Lを含む。本開示に従うrDEAは、これらの可動部材の可動性を制御するように、当該コントローラに組み込まれてもよい。
3.2 装置の構成例(複数のrDEA)
 本開示に従う操作入力装置は、1つのrDEAを備えていてもよいが、複数のrDEAを有していてもよい。これら複数のrDEAが例えば個別に制御されることで、多様な感覚を生み出すことができる。また、本開示のrDEAは、小型でありまた軽量であるので、狭いスペースに複数のrDEAを配置することができ、さらに装置自体を軽量化することもできる。複数のrDEAを有する操作入力装置の例について、以下で図24を参照しながら説明する。
 同図には、操作入力装置800のrDEA配置部分を示す模式図が示されている。当該操作入力装置は、可動部材801、複数のrDEA802-1、802-2、及び802-3、及び筐体803を備えている。また、当該操作入力装置は、可動部材801の動きを検知するセンサ(図示されていない)を備えている。
 rDEA802-1~802-3は、互いに独立に、同図に示される矢印方向に伸縮することができるように構成されている。当該伸縮を個別に制御することによって、可動部材801を押した場合にユーザが受け取る感覚を多様に変化させることができる。
 例えば、これら3つのrDEAのうち、いずれか1つ又は2つに電圧が印可され且つ他の2つ又は1つのrDEAは電圧が印加されないことで、可動部材201の可動性が、全てのrDEAに電圧が印可された場合又は印可されない場合と比べて変化させることができる。
 また、同図の操作入力装置800においては3つのrDEAが1つの可動部材の可動性を制御するように構成されているが、rDEAの数は4つ以上であってもよい。
 また、同図の操作入力装置800においては3つのrDEAが一次元的に配列されているが、複数のrDEAが二次元的に配列されてもよい。
3.3 装置の構成例(内視鏡装置)
 本開示は、本開示に従うrDEAを有する内視鏡装置も提供する。例えば、当該内視鏡装置を構成するビデオスコープの先端カメラ部分に、本開示のrDEAが備えられてよい。当該rDEAは、先端カメラ部分の形状を変化させるように構成されてよい。本開示に従うrDEAは小型であり且つ軽量であるので、当該先端カメラ部分に設けるために適している。例えば、当該rDEAは、当該先端カメラ部分を伸縮させるように構成されてよく、又は、当該rDEAは、当該先端カメラ部分を所望の方向へ曲げるように構成されてよい。
 内視鏡装置に備えられるビデオスコープの例について図25を参照しながら説明する。
 本開示に従う内視鏡用ビデオスコープ900は、撮像装置901と、当該撮像装置に接続されており且つ当該撮像装置の向きを制御するrDEA902とを有してよい。当該rDEAは、本開示に従うものであり、特には段状底面905を有する巻回体903と、当該巻回体の段状底面と嵌合しているキャップ部904とを有してよい。キャップ部904には、当該巻回体に含まれる相補電極層(特には段状底面に露出した相補電極層)を電気的に接続された電極が設けられており、当該電極が回路に接続される。
 撮像装置901が同図の矢印Aの方向に動くことができるように、rDEA902は構成されうる。例えば、当該rDEAは、上記例6で述べたように、屈曲できるように構成されうる。内視鏡装置のユーザ操作に応じて、例えば情報処理装置が、当該rDEAを屈曲させる。これによって、撮像装置901が撮像する位置が変更されうる。
3.4 情報処理システムの構成例
 本開示は、以上で説明した装置(例えば操作入力装置又は内視鏡装置)を含む情報処理システムも提供する。当該情報処理システムの例について、図26A及びBを参照しながら説明する。
 一実施態様において、本開示に従う情報処理システム1000は、図26Aに示されるように、本開示に従う装置(例えば操作入力装置又は内視鏡装置)1200に加えて、装置1200へrDEAを制御するための信号(電気信号)を送信するように構成された情報処理装置1100を含んでよい。情報処理装置1100は、装置1200のrDEAに所定の電圧が印可されるように、装置1200を制御しうる。
 他の実施態様において、本開示に従う情報処理システム1000は、本開示に従う装置1200に加えて、装置1200からの巻回体の変形(特には静電容量の変化)に関する信号(電気信号)を受信するように構成された情報処理装置1100を含んでよい。情報処理装置1100は、装置1200から受信した信号に応じて、所定の情報処理を実行しうる。
 また、情報処理装置1100は、装置1200(特には操作入力装置)へのユーザ操作により生じた信号(電気信号)を受信するように構成されていてよい。
 情報処理装置1100と装置1200とは、任意の接続方式で接続されてよく、例えばUSBケーブルなどを介して接続されてよい。情報処理装置1100と装置1200との間で送信又は受信される信号は、当業者により適宜設定されてよい。
 一実施態様において、情報処理装置1100は、例えばゲームを実行可能な情報処理装置であってよく、いわゆるゲーム機であってよい。この場合において、装置1200は、当該ゲーム機のコントローラであってよい。
  情報処理装置1100の構成は当業者により適宜設定されてよいが、例えば図26Bに示されるように、制御部1101と、記憶部1102と、操作制御部1103と、出力制御部1104とを備えていてよい。なお、例えば制御部1101、操作制御部1103、及び出力制御部1104の機能は、一つの制御部にまとめられていてよい。
 制御部1101は、例えばCPU及び/又はGPU等のプログラム制御デバイスであってよく、記憶部1102に格納されたプログラムに従って動作しうる。例えば情報処理装置1100がゲーム機である場合には、制御部1101は、ゲームのアプリケーションを実行するように構成されうる。制御部1101は、操作制御部1103から、操作入力装置1200に対するユーザ操作により入力された信号を受信すると、当該信号に基づき、所定の処理を実行しうる。
  記憶部1102は、例えばメモリデバイス又はハードディスクドライブであってよく、制御部1101によって実行されるプログラムを保持していてよい。
  操作制御部1103は、操作入力装置1200との間で所定の接続方式で(例えば無線または有線にて通信可能に)接続され、操作入力装置1200から、操作入力装置1200に対するユーザ操作の内容を表す信号を受信して、当該信号を制御部1101に送信する。
  出力制御部1104は、テレビ、モニタ、又はヘッドマウントディスプレイの表示デバイスに接続されてよく、制御部1101から入力される指示に従って、音声及び/又は映像の信号をこれらの表示デバイスに出力する。
 本開示は、以下のように構成されてもよい。
[1]
 少なくとも一対の相補電極層と誘電エラストマー層とを有する積層体の巻回体を有し、 前記巻回体は、少なくとも1つの段状底面を有する、
 巻回型の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[2]
 前記巻回体は、1つの段状底面に、少なくとも第一の段及び第二の段を有し、
 前記第一の段に、前記少なくとも一対の相補電極層のうちの1つの電極層が露出し、且つ、
 前記第二の段に、前記少なくとも一対の相補電極層のうちの他の電極層が露出している、
 [1]に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[3]
 前記巻回体は、1つの段状底面に、少なくとも第一の段及び第二の段を有し、
 これらの段は同心円状に配置されている、
 [1]又は[2]に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[4]
 前記巻回体は、1つの段状底面に、内径側の段及び外周側の段の2つの段を有し、
 前記内径側の段が、前記外周側の段に対して凹んでいる又は出っ張っている構造を有する、
 [1]~[3]のいずれか一つに記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[5]
 前記巻回体は、1つの段状底面に、内径側の段、外周側の段、及び、これらの両方の部分の間に存在する中間部分の段の3つの段を有し、
 前記中間部分の段が、前記内径側の段及び/又は前記外周側の段に対して凹んでいる又は出っ張っている、
 [1]~[4]のいずれか一つに記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[6]
 前記外周側の段には、電極が露出していない、[5]に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[7]
 前記中間部分の段には、電極が露出していない、[5]に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[8]
 前記巻回体の両方の底面が段状底面として構成されている、[1]~[7]のいずれか一つに記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[9]
 前記相補電極層のうちの少なくとも一つの電極層が、電気的に接続されていない少なくとも2つの電極を有する、[1]~[8]のいずれか一つに記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[10]
 前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極が、1つの段状底面の異なる段にそれぞれ露出している、[9]に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[11]
 前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極は、1つの電極層内に所定のパターンを描くように形成されている、[9]又は[10]に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[12]
 前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極を、互いに独立に電圧印可できるように構成されている、[9]~[11]のいずれか一つに記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
[13]
 前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記巻回体の軸方向に伸縮できるように構成されている、[1]~[12]のいずれか一つに記載の前記誘電エラストマー型アクチュエータ。
[14]
 前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記巻回体が曲がることができるように構成されている、[1]~[13]のいずれか一つに記載の前記誘電エラストマー型アクチュエータ。
[15]
 前記段状底面と嵌合しているキャップ部をさらに有する、[1]~[14]のいずれか一つに記載の前記誘電エラストマー型アクチュエータ。
[16]
 少なくとも一対の相補電極層と誘電エラストマー層とを有する積層体の巻回体を有し、 前記巻回体は、少なくとも1つの段状底面を有する、
 トランスデューサ。
[17]
 請求項1に記載の誘電エラストマー型アクチュエータを備えている装置。
[18]
 前記装置は、操作入力装置又は内視鏡装置である、[17]に記載の装置。
[19]
 [17]又は[18]に記載の装置を有する情報処理システム。
[20]
 電極層とエラストマー層とが交互に積層された積層体を形成する積層工程、
 前記積層体の外形を調整する外形調整工程、及び
 前記外形が調整された前記積層体を巻き取って巻回体を形成する巻回体形成工程を含み、
 前記外形調整工程は、前記巻回体が少なくとも1つの段状底面を有するように行われる、
 誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法。
 以上、本開示の実施形態及び実施例について具体的に説明したが、本開示は、上述の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
 例えば、上述の実施形態及び実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料、及び数値等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、及び数値等を用いてもよい。また、上述の実施形態及び実施例の構成、方法、工程、形状、材料、及び数値等は、本開示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、本明細書において、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値または下限値は、他の段階の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよい。
10 積層体
11、21 誘電エラストマー層
12、22 電極層
30 巻回体
31 キャップ部
 
 
 
 

Claims (20)

  1.  少なくとも一対の相補電極層と誘電エラストマー層とを有する積層体の巻回体を有し、 前記巻回体は、少なくとも1つの段状底面を有する、
     巻回型の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  2.  前記巻回体は、1つの段状底面に、少なくとも第一の段及び第二の段を有し、
     前記第一の段に、前記少なくとも一対の相補電極層のうちの1つの電極層が露出し、且つ、
     前記第二の段に、前記少なくとも一対の相補電極層のうちの他の電極層が露出している、
     請求項1に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  3.  前記巻回体は、1つの段状底面に、少なくとも第一の段及び第二の段を有し、
     これらの段は同心円状に配置されている、
     請求項1に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  4.  前記巻回体は、1つの段状底面に、内径側の段及び外周側の段の2つの段を有し、
     前記内径側の段が、前記外周側の段に対して凹んでいる又は出っ張っている構造を有する、
     請求項1に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  5.  前記巻回体は、1つの段状底面に、内径側の段、外周側の段、及び、これらの両方の部分の間に存在する中間部分の段の3つの段を有し、
     前記中間部分の段が、前記内径側の段及び/又は前記外周側の段に対して凹んでいる又は出っ張っている、
     請求項1に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  6.  前記外周側の段には、電極が露出していない、請求項5に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  7.  前記中間部分の段には、電極が露出していない、請求項5に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  8.  前記巻回体の両方の底面が段状底面として構成されている、請求項1に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  9.  前記相補電極層のうちの少なくとも一つの電極層が、電気的に接続されていない少なくとも2つの電極を有する、請求項1に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  10.  前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極が、1つの段状底面の異なる段にそれぞれ露出している、請求項9に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  11.  前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極は、1つの電極層内に所定のパターンを描くように形成されている、請求項9に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  12.  前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記電気的に接続されていない少なくとも2つの電極を、互いに独立に電圧印可できるように構成されている、請求項9に記載の誘電エラストマー型アクチュエータ。
  13.  前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記巻回体の軸方向に伸縮できるように構成されている、請求項1に記載の前記誘電エラストマー型アクチュエータ。
  14.  前記誘電エラストマー型アクチュエータは、前記巻回体が曲がることができるように構成されている、請求項1に記載の前記誘電エラストマー型アクチュエータ。
  15.  前記段状底面と嵌合しているキャップ部をさらに有する、請求項1に記載の前記誘電エラストマー型アクチュエータ。
  16.  少なくとも一対の相補電極層と誘電エラストマー層とを有する積層体の巻回体を有し、
     前記巻回体は、少なくとも1つの段状底面を有する、
     トランスデューサ。
  17.  請求項1に記載の誘電エラストマー型アクチュエータを備えている装置。
  18.  前記装置は、操作入力装置又は内視鏡装置である、請求項17に記載の装置。
  19.  請求項17に記載の装置を有する情報処理システム。
  20.  電極層とエラストマー層とが交互に積層された積層体を形成する積層工程、
     前記積層体の外形を調整する外形調整工程、及び
     前記外形が調整された前記積層体を巻き取って巻回体を形成する巻回体形成工程を含み、
     前記外形調整工程は、前記巻回体が少なくとも1つの段状底面を有するように行われる、
     誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法。
     
PCT/JP2023/034682 2022-10-03 2023-09-25 誘電エラストマー型アクチュエータ、トランスデューサ、装置、情報処理システム、及び誘電エラストマー型アクチュエータの製造方法 WO2024075564A1 (ja)

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