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特開2024-5991アクチュエータ、ハプティクスデバイス、およびハプティクスシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024005991
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】アクチュエータ、ハプティクスデバイス、およびハプティクスシステム
(51)【国際特許分類】
B25J 19/00 20060101AFI20240110BHJP
G06F 3/01 20060101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
B25J19/00 A
G06F3/01 560
【審査請求】未請求
【請求項の数】29
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022106511
(22)【出願日】2022-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】原 將人
(72)【発明者】
【氏名】長屋 竜也
(72)【発明者】
【氏名】島田 卓
(72)【発明者】
【氏名】林下 歩樹
(72)【発明者】
【氏名】橋本 椎奈
【テーマコード（参考）】
3C707
5E555
【Ｆターム（参考）】
3C707LV22
5E555AA29
5E555BA08
5E555BB08
5E555BE17
5E555DA24
5E555FA00
(57)【要約】
【課題】触覚を効果的に提示する。
【解決手段】第１流体の流入に応じて突出する伸縮部と、互いに少なくとも一部が仕切られた、それぞれ前記第１流体を流出入させる複数のユニットと、を備え、前記複数のユニットのうちの少なくとも１つの動作に基づいて、前記伸縮部を突出させるとともに、前記伸縮部の突出状態における前記伸縮部の頂部の位置を、前記動作に対応付けられている方向へ変位可能である。
【選択図】図２０
【解決手段】第１流体の流入に応じて突出する伸縮部と、互いに少なくとも一部が仕切られた、それぞれ前記第１流体を流出入させる複数のユニットと、を備え、前記複数のユニットのうちの少なくとも１つの動作に基づいて、前記伸縮部を突出させるとともに、前記伸縮部の突出状態における前記伸縮部の頂部の位置を、前記動作に対応付けられている方向へ変位可能である。
【選択図】図２０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１流体の流入に応じて突出する伸縮部と、
互いに少なくとも一部が仕切られた、それぞれ前記第１流体を流出入させる複数のユニットと、を備え、
前記複数のユニットのうちの少なくとも１つの動作に基づいて、前記伸縮部を突出させるとともに、前記伸縮部の突出状態における前記伸縮部の頂部の位置を、前記動作に対応付けられている方向へ変位可能であるアクチュエータ。
互いに少なくとも一部が仕切られた、それぞれ前記第１流体を流出入させる複数のユニットと、を備え、
前記複数のユニットのうちの少なくとも１つの動作に基づいて、前記伸縮部を突出させるとともに、前記伸縮部の突出状態における前記伸縮部の頂部の位置を、前記動作に対応付けられている方向へ変位可能であるアクチュエータ。
【請求項2】
前記ユニットは、
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の領域を仕切り、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された電界により前記第１電極および前記第２電極に対する相対位置が変化するセパレータとを備え、
前記複数のユニットのうちの少なくとも１つにおける前記セパレータの変位と、前記伸縮部の頂部の位置が変位する方向とが対応付けられている請求項１に記載のアクチュエータ。
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の領域を仕切り、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された電界により前記第１電極および前記第２電極に対する相対位置が変化するセパレータとを備え、
前記複数のユニットのうちの少なくとも１つにおける前記セパレータの変位と、前記伸縮部の頂部の位置が変位する方向とが対応付けられている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項3】
前記複数のユニットに含まれる第１ユニットが備える第１電極と、前記第１ユニットの直下の第２ユニットが備える第２電極とは共有されている請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項4】
前記伸縮部は、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を移動することが可能な第１流体の移動に起因して初期状態と突出状態とが切り替わる請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項5】
前記セパレータは、前記第２電極に近づく動作により、前記第２電極と前記セパレータとの間の第２空間に存在する第２流体を押し出し、
前記複数のユニットの少なくとも１つから押し出された前記第２流体によって前記伸縮部の頂部の位置を偏らせる請求項２に記載のアクチュエータ。
前記複数のユニットの少なくとも１つから押し出された前記第２流体によって前記伸縮部の頂部の位置を偏らせる請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項6】
前記複数のユニットが積層されており、
前記複数のユニットが備える前記第１電極および前記第２電極は開口部を有しており、
前記伸縮部は、最も上に位置した前記ユニットが備える前記第２電極の開口部に位置しており、
前記複数のユニットは、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を有しており、
各ユニットの前記第１空間は、前記開口部を介して連通している請求項２に記載のアクチュエータ。
前記複数のユニットが備える前記第１電極および前記第２電極は開口部を有しており、
前記伸縮部は、最も上に位置した前記ユニットが備える前記第２電極の開口部に位置しており、
前記複数のユニットは、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を有しており、
各ユニットの前記第１空間は、前記開口部を介して連通している請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項7】
前記複数のユニットのうち少なくとも１つの前記ユニットから押し出された第２流体が流入することにより膨張する膨張部を備え、
前記膨張部が膨張して前記伸縮部を押圧することにより、前記伸縮部の頂部の位置を偏らせる請求項６に記載のアクチュエータ。
前記膨張部が膨張して前記伸縮部を押圧することにより、前記伸縮部の頂部の位置を偏らせる請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項8】
複数の前記膨張部を備え、
前記複数の膨張部のそれぞれは、
前記複数のユニットのいずれかから押し出された前記第２流体が流入し、
前記伸縮部を互いに異なる方向に押圧する
請求項７に記載のアクチュエータ。
前記複数の膨張部のそれぞれは、
前記複数のユニットのいずれかから押し出された前記第２流体が流入し、
前記伸縮部を互いに異なる方向に押圧する
請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項9】
前記膨張部が膨張したときの高さは、前記伸縮部が突出したときの前記伸縮部の高さよりも低い請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項10】
前記膨張部は、最も上に位置した前記ユニットが備える前記第２電極上に位置している請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項11】
前記膨張部の水平方向の膨張率は、鉛直方向の膨張率よりも大きい請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項12】
前記膨張部の前記伸縮部に近い領域の膨張率は、前記膨張部の前記伸縮部に遠い領域の膨張率よりも大きい請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項13】
前記複数の膨張部のうち１つの前記膨張部を膨張させることにより、前記伸縮部を変形させる請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項14】
前記複数の膨張部のうち２つ以上の前記膨張部を膨張させることにより、前記伸縮部を変形させる請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項15】
前記複数の膨張部は、互いに連通していない請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項16】
前記膨張部の内部の空間と連通する空間は、密閉空間となっている、請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項17】
前記複数のユニットは、前記第１電極および前記第２電極の端部から、前記膨張部の内部の前記第２流体を、前記第２電極と前記セパレータとの間の第２空間に受け入れる請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項18】
前記セパレータが前記第２電極に近づく動作に伴い、前記第１電極と前記セパレータとの間の第１空間に前記第１流体を引き込む請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項19】
前記膨張部の、前記伸縮部と対向する側とは反対側から前記第２流体が流入する請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項20】
前記膨張部の前記伸縮部側の形状は、最上層の前記ユニットが備える前記第２電極の前記開口部の形状に沿った形状である請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項21】
前記アクチュエータを平面視した場合に、前記膨張部における前記第２流体が流出入する流出入口の幅は、最上層の前記ユニットが備える前記第２電極の前記開口部の幅よりも大きい請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項22】
前記第１電極と前記第２電極との間の距離を維持するスペーサをさらに備えている請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項23】
前記スペーサとして、前記伸縮部に近い位置にある第１スペーサと、前記第１スペーサよりも前記伸縮部から遠い位置にある第２スペーサとを備えている請求項２２に記載のアクチュエータ。
【請求項24】
前記アクチュエータを平面視した場合に、前記複数のユニットが備える前記第１スペーサは、互いに異なる位置に設けられている請求項２３に記載のアクチュエータ。
【請求項25】
前記複数のユニットの前記開口部の開口幅は、前記複数のユニットが配置される層が下層になるにつれて小さくなる請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項26】
前記第２電極が有する前記開口部の開口幅は、前記第１電極が有する前記開口部の開口幅よりも大きい請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項27】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の領域を仕切り、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された電界により前記第１電極および前記第２電極に対する相対位置が変化するセパレータと、
前記セパレータの変位に伴い、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を移動することが可能な第１流体が移動することに起因して初期状態と突出状態とが切り替わる伸縮部とを備え、
前記第２電極と前記セパレータとの間の第２空間を移動する第２流体を利用して前記伸縮部の頂部の位置を偏らせるアクチュエータ。
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の領域を仕切り、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された電界により前記第１電極および前記第２電極に対する相対位置が変化するセパレータと、
前記セパレータの変位に伴い、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を移動することが可能な第１流体が移動することに起因して初期状態と突出状態とが切り替わる伸縮部とを備え、
前記第２電極と前記セパレータとの間の第２空間を移動する第２流体を利用して前記伸縮部の頂部の位置を偏らせるアクチュエータ。
【請求項28】
請求項１から２７のいずれか１項に記載のアクチュエータが少なくとも１つ搭載されたハプティクスデバイス。
【請求項29】
請求項２８に記載のハプティクスデバイスと、
前記ハプティクスデバイスに通信可能に接続された画像表示装置と、を備えるハプティクスシステム。
前記ハプティクスデバイスに通信可能に接続された画像表示装置と、を備えるハプティクスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ユーザに触覚を与えるアクチュエータなどに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に開示されているように、静電力によって電極間の距離を変化させることにより流体の流れを生み出し、当該流体の圧力により伸縮部を突出させることで、ユーザに触覚を与えるアクチュエータが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許公報第２０２１／０３１６４４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
触覚を効果的に提示することができるアクチュエータが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様に係るアクチュエータは、第１流体の流入に応じて突出する伸縮部と、
互いに少なくとも一部が仕切られた、それぞれ前記第１流体を流出入させる複数のユニットと、を備え、前記複数のユニットのうちの少なくとも１つの動作に基づいて、前記伸縮部を突出させるとともに、前記伸縮部の突出状態における前記伸縮部の頂部の位置を、前記動作に対応付けられている方向へ変位可能である。
互いに少なくとも一部が仕切られた、それぞれ前記第１流体を流出入させる複数のユニットと、を備え、前記複数のユニットのうちの少なくとも１つの動作に基づいて、前記伸縮部を突出させるとともに、前記伸縮部の突出状態における前記伸縮部の頂部の位置を、前記動作に対応付けられている方向へ変位可能である。
【0006】
本開示の一態様に係るアクチュエータは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の領域を仕切り、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された電界により前記第１電極および前記第２電極に対する相対位置が変化するセパレータと、前記セパレータの変位に伴い、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を移動することが可能な第１流体が移動することに起因して初期状態と突出状態とが切り替わる伸縮部とを備え、前記第２電極と前記セパレータとの間の第２空間を移動する第２流体を利用して前記伸縮部の頂部の位置を偏らせる。
【発明の効果】
【0007】
本開示の一態様によれば、触覚を効果的に提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の実施形態１に係るハプティクスシステムの要部構成を示すブロック図である。
【図2】本開示の実施形態１に係るアクチュエータの上面図である。
【図9】本開示の実施形態１に係る第１電極の第１開口部付近を拡大した断面図である。
【図20】図４に示す断面図における、第１セパレータが第２電極に、第２セパレータが第１電極に、第３セパレータが第４電極に、第４セパレータが第４電極にそれぞれ引き付けられた様子を示す上記アクチュエータの断面図である。
【図21】図５に示す断面図における、第１セパレータが第２電極に、第２セパレータが第１電極に、第３セパレータが第４電極に、第４セパレータが第４電極にそれぞれ引き付けられた様子を示す上記アクチュエータの断面図である。
【図22】上記アクチュエータの一動作例における頂部の移動を示す上面図である。
【図23】上記動作例における膨張部の頂部の移動を示す上記アクチュエータの上面図である。
【図24】本開示の実施形態２に係るアクチュエータの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
〔実施形態１〕
以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態におけるハプティクスシステム３００Ａの要部構成を示すブロック図である。図１に示すように、ハプティクスシステム３００Ａは、装着型ハプティクスデバイス１００Ａと、画像表示装置２００とを備えている。ハプティクスシステム３００Ａは、画像表示装置２００が表示する画像に応じた疑似触覚を、装着型ハプティクスデバイス１００Ａが備えるアクチュエータ１により与えるシステムである。装着型ハプティクスデバイス１００Ａは、ハプティクスデバイスの一例である。画像表示装置２００は、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）装置であってよいし、その他の画像表示装置であってよい。
以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態におけるハプティクスシステム３００Ａの要部構成を示すブロック図である。図１に示すように、ハプティクスシステム３００Ａは、装着型ハプティクスデバイス１００Ａと、画像表示装置２００とを備えている。ハプティクスシステム３００Ａは、画像表示装置２００が表示する画像に応じた疑似触覚を、装着型ハプティクスデバイス１００Ａが備えるアクチュエータ１により与えるシステムである。装着型ハプティクスデバイス１００Ａは、ハプティクスデバイスの一例である。画像表示装置２００は、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）装置であってよいし、その他の画像表示装置であってよい。
【0010】
装着型ハプティクスデバイス１００Ａは、例えば、ＶＲなどの仮想空間での疑似触覚をユーザに提示するために用いられてよい。装着型ハプティクスデバイス１００Ａは、ユーザに触覚を提示するためのアクチュエータ１を搭載している。装着型ハプティクスデバイス１００Ａは、ハプティクスグローブまたはハプティクスウェアなどであってよい。装着型ハプティクスデバイス１００Ａは、アクチュエータ１が１つ搭載されていてもよいし、複数搭載されていてもよく、例えば、装着型ハプティクスデバイス１００Ａにマトリックス状に複数のアクチュエータ１が搭載されてもよい。
【0011】
図２は、本実施形態におけるアクチュエータ１の上面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線の矢視断面図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線の矢視断面図である。図５は、図２のＶ－Ｖ線の矢視断面図である。図３～図５は、アクチュエータ１の初期状態を示している。以降の説明では、説明の便宜上、図２におけるＸ軸方向をアクチュエータ１の左右方向、Ｙ軸方向をアクチュエータ１の前後方向、Ｚ軸方向をアクチュエータ１の上下方向として説明する。また、図２における、＋Ｘ軸方向を右方向、－Ｘ軸方向を左方向、＋Ｙ軸方向を後方向、－Ｙ軸方向を前方向、＋Ｚ軸方向を上方向、－Ｚ軸方向を下方向として説明する。上面とは、注目する部材の上側の面を意味し、下面とは、注目する部材の下側の面を意味する。
【0012】
ここで、アクチュエータ１の構成の詳細を説明するに先立って、アクチュエータ１の機能の概要について説明する。アクチュエータ１は、図３～図５に示すように、第１ユニットＵ１、第２ユニットＵ２、第３ユニットＵ３、および第４ユニットＵ４を備えている。第１ユニットＵ１、第２ユニットＵ２、第３ユニットＵ３、および第４ユニットＵ４は、互いの空間の少なくとも一部が仕切られている。言い換えれば、第１ユニットＵ１、第２ユニットＵ２、第３ユニットＵ３、および第４ユニットＵ４は、互いに少なくとも一部が独立している空間を有している。
【0013】
アクチュエータ１では、第１ユニットＵ１、第２ユニットＵ２、第３ユニットＵ３、および第４ユニットＵ４が、この順にアクチュエータ１の上側から積層された積層体１０を形成している。積層体１０の各ユニットは、内部に流体を有しており、この流体を流出入させることができる。本実施形態では、各ユニットは、その内部に配され、内部空間を仕切るセパレータを有している。セパレータによって区切られた各ユニットの内部空間のそれぞれには、流体が配されている。その結果、セパレータを変位させることによって、流体の流出入を制御することができる。
【0014】
アクチュエータ１において、図２～図５に示すように、第１ユニットＵ１は第２電極１２を有しており、第２電極１２は第１ユニットＵ１の上面として機能することができる。アクチュエータ１は、第２電極１２の上面側に、第１膨張部１０１、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４を備えている。第１膨張部１０１、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４は、内部への流体の流入によって膨張することができる。
【0015】
第２電極１２は、上下方向に貫通する第１開口部１２ａを有している。第１ユニットＵ１は、第２電極１２の第１開口部１２ａに配された伸縮部２０ａを有している。伸縮部２０ａは、第２電極１２の第１開口部１２ａを介して流入してくる流体によって、伸縮することができる。
【0016】
アクチュエータ１では、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４のうちの少なくとも１つのユニットが動作することによって、当該少なくとも１つのユニット内の流体を伸縮部２０ａへ流出させる。そして、アクチュエータ１は、アクチュエータ１の各構成要件がこの動作と連携することによって、第１流体の流入によって突出した伸縮部２０ａの頂部の位置を、この動作に対応付けられた方向へ変位させることができる。このように、複数のユニットの少なくとも一部が他のユニットから独立しているため、単一のユニットの異なる方向への動作によって伸縮部２０ａの頂部の位置を変位させる場合と比較して、伸縮部２０ａの変位の状態を鮮明にすることができ、触覚を効果的に提示することができる。また、アクチュエータ１は、触覚を感じる位置が移動するように触覚をユーザに感じさせることができるようになっている。
【0017】
本実施形態のアクチュエータ１では、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４のうちの少なくとも１つのユニットにおいて、当該ユニットのセパレータが変位することにより、第１流体Ｆ１が当該ユニットから中央空間ＭＳに押し出される。この第１流体Ｆ１から受ける圧力に応じて、第１ユニットＵ１が備える第１セパレータ２０の伸縮部２０ａが外側に向けて突出する（図２０および図２１参照）。同時に、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４のうちの少なくとも１つのユニットにおいて、当該ユニットのセパレータが変位することにより、第１膨張部１０１、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４の少なくとも１つの膨張部に第２流体Ｆ２が流入し、当該膨張部が膨張する。膨張した膨張部は、突出した伸縮部２０ａを押圧することにより、伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置が変位する（図２２参照）。以下に、アクチュエータ１の構成および動作例について詳細に説明する。
【0018】
＜アクチュエータ１の構成＞
＜第１ユニットＵ１＞
図６は、図３に示す断面図における第１ユニットＵ１を拡大した図である。図７は、図４に示す断面図における第１ユニットＵ１を拡大した図である。図６および図７に示すように、第１ユニットＵ１は、第１電極１１と、第２電極１２と、第１セパレータ２０と、第１スペーサ３１と、第２スペーサ３２とを備えている。第１ユニットＵ１は、積層体１０を構成するユニットのうち、最も上に位置したユニットである。
＜第１ユニットＵ１＞
図６は、図３に示す断面図における第１ユニットＵ１を拡大した図である。図７は、図４に示す断面図における第１ユニットＵ１を拡大した図である。図６および図７に示すように、第１ユニットＵ１は、第１電極１１と、第２電極１２と、第１セパレータ２０と、第１スペーサ３１と、第２スペーサ３２とを備えている。第１ユニットＵ１は、積層体１０を構成するユニットのうち、最も上に位置したユニットである。
【0019】
第１電極１１は、電圧が印加可能となっている板状の電極である。第１電極１１は、第１ユニットＵ１の下面の少なくとも一部として機能する。第１電極１１は、後述する第１セパレータ２０よりも大きい剛性を有している。図８は、図６において点線で囲んだ領域Ｄの拡大図である。第１電極１１は、例えば、図８に示すように、絶縁層１１１と、絶縁層１１１上に配された導電層１１２とを有している。絶縁層１１１は、例えば、樹脂材料またはセラミック材料を用いて、従来の方法によって作製されてよい。樹脂材料は、例えば、ポリエチレンフタレート、エポキシ樹脂などであってよい。セラミック材料は、例えば、シリカ、アルミナなどであってよい。絶縁層１１１の厚みは、例えば、１０μｍ～１０００μｍに設定することができる。
【0020】
導電層１１２は、絶縁層１１１の両面に導電性材料を成膜することにより作製されてよい。導電層１１２は、例えば、アルミニウム、銅などであってよい。導電性材料を用いた成膜方法としては、蒸着、スパッタなどの一般的な成膜方法を用いることができる。導電層１１２は、１０ｎｍ～１０００ｎｍの厚みで成膜されてよい。
【0021】
第１電極１１と後述する第１セパレータ２０との間は導通しないように構成されている。換言すると、第１ユニットＵ１は、少なくとも導電層１１２と後述する第１セパレータ２０とが当接する領域において、導電層１１２と後述する第１セパレータ２０との間に絶縁構造を有している。当該絶縁構造として、第１電極１１は、少なくとも第１セパレータ２０と接する領域において、絶縁層を備えていてもよい。絶縁層は、第１電極１１における第１セパレータ２０側の面全域に形成されていてもよい。当該絶縁層は、例えば、導電層１１２上に積層される、１０μｍ～１００μｍの厚みを有する絶縁性樹脂フィルムであってよい。当該絶縁性樹脂フィルムに用いられる樹脂は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）であってよい。第１電極１１には、外部回路との接続用配線を形成するために、電極パターンが形成されている。電極パターンは、フォトリソプロセスにより形成されてよい。
【0022】
絶縁層１１１が、樹脂材料またはセラミック材料で構成される場合、絶縁層１１１のヤング率は、例えば、１ＧＰａ以上１０００ＧＰａ以下に設定されてよい。この場合、比較的に剛性の大きい絶縁層１１１の表面に導電層１１２が成膜されることで、第１電極１１の剛性を大きくすることができる。
【0023】
第１電極１１は、上記の構成に限られるものではなく、金属板によって構成されてもよい。
【0024】
第１電極１１の形状は特に限定されるものではない。例えば、第１電極１１は、Ｚ軸方向から見たときの形状が矩形であってもよいし、円形状であってもよい。本実施形態における第１電極１１は、Ｚ軸方向から見たときに矩形となっている。
【0025】
第１電極１１は、図６および図７に示すように、上下方向に開口した第１開口部１１ａを中央部に有していてもよい。第１開口部１１ａは、第１流体Ｆ１が移動する通路として機能する。第１開口部１１ａは、ドリル、打ち抜き、レーザなどの穿孔プロセスにより形成されてよい。第１開口部１１ａの周辺部は、エッジ部での放電を回避するために、１００μｍ～９００μｍ程度、電極パターンが形成されていない領域を備えていてもよい。
【0026】
アクチュエータ１を平面視したときの第１開口部１１ａの形状は、特に限定されるものではなく、円形状であってもよく、矩形であってもよい。本実施形態における第１開口部１１ａは、円形状になっている。第１開口部１１ａが円形状である場合、第１開口部１１ａの大きさは、直径が１ｍｍ～９ｍｍであってもよい。第１開口部１１ａは、ドリル、打ち抜き、レーザなどの穿孔プロセスにより形成されてよい。
【0027】
第１開口部１１ａの上側開口の大きさは、第１開口部１１ａの下側の開口の大きさと同じであってもよいし、異なっていてもよい。図９は、本実施形態における第１電極１１の第１開口部１１ａ付近を拡大した断面図である。本実施形態における第１開口部１１ａは、図９に示すように、上側開口の大きさが、下側開口の大きさよりも小さくなっている。第１開口部１１ａの形状は、後述する第２電極１２の第１開口部１２ａと異なっていてもよい。すなわち、本開示のアクチュエータを構成する各電極の開口部の形状は、開口部ごとに異なっていてもよい。開口部の形状は、加工方法および／または加工時間を適宜設定することによって調整することができる。
【0028】
第２電極１２は、第１電極１１と対向して配置されている板状の電極である。第２電極１２は、第１ユニットＵ１の上面の少なくとも一部として機能する。第２電極１２は、電圧が印加可能となっている。第２電極１２は、第１セパレータ２０よりも大きい剛性を有している。第２電極１２は、図９に示すように、絶縁層１２１と、絶縁層１２１上に配された導電層１２２とを有していてもよい。アクチュエータ１は、少なくとも導電層１２２と後述する第１セパレータ２０とが当接する領域において、導電層１２２と後述する第１セパレータ２０との間に絶縁構造を有している。例えば、第２電極１２は、少なくとも第１セパレータ２０と接する領域において、絶縁層を備えていてもよい。絶縁層は、第２電極１２における第１セパレータ２０側の面全域に形成されていてもよい。第２電極１２は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第１電極１１よりも広い面積を有している。第２電極１２は、第１電極１１と同様のプロセスにより形成されてよい。
【0029】
第２電極１２は、上下方向に開口した第１開口部１２ａを中央部に有している。第１開口部１２ａは、第１流体Ｆ１が移動する通路として機能する。第１開口部１２ａの形状は、特に限定されるものではなく、円形状であってもよく、矩形であってもよい。本実施形態における第１開口部１２ａは、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第１電極１１の第１開口部１１ａと同じ形状になっている。第１開口部１２ａは、第１電極の第１開口部１１ａと同様のプロセスにより形成されてよい。第２電極１２は、第１開口部１２ａの周辺部に、エッジ部での放電を回避するために、１００μｍ～９００μｍ程度、電極パターンが形成されていない領域を備えていてもよい。
【0030】
第２電極１２は、図２に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第１電極１１と重ならない領域に、上下方向に開口し、第１膨張部１０１～第４膨張部１０４に対してそれぞれ開口する、第２開口部１２ｂ、第３開口部１２ｃ、第４開口部１２ｄ、および、第５開口部１２ｅを有していてもよい。
【0031】
第２開口部１２ｂは、図２、図４および図７に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第２電極１２の中心から左方向（－Ｘ軸方向）に離れた位置に形成されてよい。第２開口部１２ｂは、前後方向（Ｙ軸方向）に延伸した形状であってよい。第２開口部１２ｂは、第１膨張部１０１に第２流体Ｆ２を流出入させる流出入口として機能する。
【0032】
第３開口部１２ｃは、図２および図５に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第２電極１２の中心から前方向（－Ｙ軸方向）に離れた位置に形成されてよい。第３開口部１２ｃは、左右方向（Ｘ軸方向）に延伸した形状であってよい。第３開口部１２ｃは、第２膨張部１０２に第２流体Ｆ２を流出入させる流出入口として機能する。
【0033】
第４開口部１２ｄは、図２、図４および図７に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第２電極１２の中心から右方向（＋Ｘ軸方向）に離れた位置に形成されてよい。第４開口部１２ｄは、Ｙ軸方向（前後方向）に延伸した形状であってよい。第４開口部１２ｄは、第３膨張部１０３に第２流体Ｆ２を流出入させる流出入口として機能する。
【0034】
第５開口部１２ｅは、図２および図５に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第２電極１２の中心から後方向（＋Ｙ軸方向）に離れた位置に形成されてよい。第５開口部１２ｅは、Ｘ軸方向（左右方向）に延伸した形状であってよい。第５開口部１２ｅは、第４膨張部１０４に第２流体Ｆ２を流出入させる流出入口として機能する。
【0035】
第２開口部１２ｂ、第３開口部１２ｃ、第４開口部１２ｄ、および、第５開口部１２ｅは、第１電極の第１開口部１１ａと同様のプロセスにより形成されてよい。第２電極１２は、第２開口部１２ｂ、第３開口部１２ｃ、第４開口部１２ｄ、および、第５開口部１２ｅの周辺部に、エッジ部での放電を回避するために、１００μｍ～９００μｍ程度、電極パターンが形成されていない領域を備えていてもよい。
【0036】
本開示の一態様のアクチュエータ１では、第１電極１１における第１開口部１１ａの上側開口と下側開口の大きさが同程度であり、第２電極１２における第１開口部１２ａの上側開口が下側開口よりも小さく設定されてよい。言い換えれば、第１電極１１における第１開口部１１ａの上側開口の大きさと下側開口の大きさとの差が、第２電極１２における第１開口部１２ａの上側開口の大きさと下側開口の大きさとの差よりも小さく設定されてよい。なお、第２電極１２の第１開口部１２ａの大きさを、第１電極１１の第１開口部１１ａの大きさよりも小さくしてもよい。その結果、第２電極１２の第１開口部１２ａから後述する第１流体Ｆ１が流出する際に流出圧力を大きくすることができる。
【0037】
第１セパレータ２０は、第１電極１１と第２電極１２との間の領域を仕切ることができる。言い換えれば、第１セパレータ２０は、第１流体Ｆ１および第２流体Ｆ２が互いに交じり合わないように第１電極１１と第２電極１２との間に仕切りを形成することができる。第１セパレータ２０は、第１電極１１および／または第２電極１２に印加される電圧の変化に応じて、第１電極１１および第２電極１２に対する相対位置が変化可能な部材である。第１セパレータ２０は、例えば、膜状の部材である。第１セパレータ２０は、アクチュエータ１Ａを平面透視したときに、第１電極１１および第２電極１２と重複するように配されている。言い換えれば、第１セパレータ２０は、上下方向において第１電極１１と第２電極１２とに挟まれるように位置している。第１セパレータ２０は、アクチュエータ１を平面視したときに、第１電極１１の外形と略同じ大きさの外形となるように構成されてよい。
【0038】
図８に示すように、第１セパレータ２０は、可撓性部材２１と２つの電極層２２とを有していてもよい。可撓性部材２１の厚みは、電極層２２の厚みよりも小さくてもよい。可撓性部材２１の厚みは、例えば１０μｍ～１００μｍ程度に設定することができる。電極層２２の厚みは、例えば１０ｎｍ～１０００ｎｍ程度に設定することができる。第１セパレータ２０が備える電極層２２は、１層でもよい。
【0039】
可撓性部材２１は、可撓性を有している。可撓性部材２１は、例えば、シリコーン、ウレタン、アクリルなどのエラストマー材料を含んでいてもよい。可撓性部材２１は、伸縮性を有していてもよい。
【0040】
電極層２２は、可撓性部材２１を上下方向から挟むように、可撓性部材２１の上面側および下面側の表面に位置している。電極層２２は、可撓性部材２１の表面に、銀または銅などを含む導電性インクを印刷することにより形成されてよい。電極層２２は、導電性を有しており、外部回路から電圧が印加可能となっている。電極層２２は、第１セパレータ２０のうち、第１電極１１と第２電極１２との間の領域にのみ設けられていてもよい。すなわち、第１セパレータ２０のうち、アクチュエータ１を平面視したときに、第２電極１２の第１開口部１２ａに対応する領域には、電極層２２が設けられていなくてもよい。
【0041】
図８に示すように、第１セパレータ２０は、第１電極１１および第２電極１２に対向して配置されている。換言すれば、第１セパレータ２０の電極層２２が、第１電極１１の導電層１１２および第２電極１２の導電層１２２と対向している。これにより、第１電極１１の導電層１１２または第２電極１２の導電層１２２と、第１セパレータ２０の電極層２２との間に電位差が生じたときに、第１セパレータ２０が上記電位差によって生じる電界によって第１電極１１または第２電極１２に対して変位可能になっている。
【0042】
電極層２２は、可撓性部材２１の表面全体を覆うように設けられていてもよいし、可撓性部材２１の表面の一部を多くように設けられていてもよい。例えば、電極層２２は、アクチュエータ１を平面視したときに、アクチュエータ１の外側に向かうにつれて、可撓性部材２１の表面を覆う面積が大きくなる、換言すれば、電極層２２の密度が大きくなっていてもよい。この場合、第１電極１１および第２電極１２は、アクチュエータ１を平面視したときに、第１セパレータ２０において電極層２２が設けられている領域と対向する領域にのみ導電層１１２を有していてもよい。
【0043】
前述したように、アクチュエータ１は、少なくとも第１電極１１と第１セパレータ２０とが当接する領域、および第２電極１２と第１セパレータ２０とが当接する領域において絶縁構造を有している。絶縁構造の一例として、第１セパレータ２０は、少なくとも第１電極１１と第１セパレータ２０とが当接する領域、および第２電極１２と第１セパレータ２０とが当接する領域において絶縁層を備えていてもよい。絶縁層は、第１セパレータ２０における第１電極１１側の面、および第２電極１２側の面全域に形成されていてもよい。あるいは、第１セパレータ２０は、絶縁性を有する２つの可撓性部材が電極層を挟む構成を有していてもよい。絶縁層は、第１電極１１および第２電極１２と、第１セパレータ２０のいずれかが備えていてもよいし、第１電極１１および第２電極１２と、第１セパレータ２０の両方が備えていてもよい。
【0044】
本実施形態にアクチュエータ１では、第１セパレータ２０は、可撓性部材２１の上面側および下面側の両方の面に電極層２２が形成されていたが、本開示のアクチュエータはこれに限られない。本開示の一態様のアクチュエータでは、可撓性部材２１の上面側または下面側の面に電極層２２が形成される構成であってもよい。
【0045】
第１ユニットＵ１は、第２電極１２の第１開口部１２ａを覆う伸縮部２０ａを有している。本実施形態では、上述した通り、における第１セパレータ２０は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第２電極１２の第１開口部１２ａに対応する領域が、伸縮性を有する可撓性部材２１である。すなわち、伸縮部２０ａは、第１セパレータ２０が備える伸縮性を有する可撓性部材２１のうち、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第２電極１２の第１開口部１２ａに対応する領域である。可撓性部材２１を、伸縮性を有する伸縮部２０ａと、伸縮性の小さい、または伸縮性がほとんどない部分との組み合わせによって構成してもよい。
【0046】
本実施形態における第１セパレータ２０は、可撓性部材２１の表面のうち、第１電極１１または第２電極１２に対向するすべての領域において、電極層２２を有しているが、本開示のアクチュエータはこれに限られない。本開示の一態様にアクチュエータでは、可撓性部材２１の表面のうち、第１電極１１または第２電極１２に対向する一部の領域において、電極層２２を有していてもよい。本実施形態の第１セパレータ２０は、可撓性部材２１の表面に配された電極層２２を有しているが、本開示の一態様として、第１セパレータ２０は、導電性材料を内部に有する可撓性部材２１を有していてもよいし、可撓性部材２１を有さずに電極層２２のみを有していてもよい。第１セパレータ２０が導電性材料を内部に有する可撓性部材２１を備える態様である場合、第１セパレータ２０は、例えば、導電性高分子フィルムなどであってもよい。
【0047】
本実施形態では、第１ユニットＵ１は、少なくとも１つの第１スペーサ３１および少なくとも１つの第２スペーサ３２を有する。少なくとも１つの第２スペーサ３２は、少なくとも１つの第１スペーサ３１よりも伸縮部２０ａから遠い位置にある。言い換えれば、少なくとも１つの第１スペーサ３１は、少なくとも１つの第２スペーサ３２よりも伸縮部２０ａに近い位置にある。
【0048】
少なくとも１つの第１スペーサ３１および少なくとも１つの第２スペーサ３２は、図６に示すように、第１電極１１と第２電極１２との間に配置されており、第１電極１１と第２電極１２との間の距離を略一定に維持する。第１電極１１と第２電極１２とは、平行に配置される必要はなく、第１セパレータ２０が変位可能な空間を維持できればよい。第１スペーサ３１および第２スペーサ３２は、剛性を有している。これにより、第１電極１１と第２電極１２との間の距離を略一定に維持することができる。
【0049】
第１スペーサ３１および第２スペーサ３２は、例えば、シリコーン、アクリルなどの絶縁性の樹脂材料で形成することができる。なお、例えば、第１電極１１の絶縁層１１１または第２電極１２の絶縁層１２１が上方または下方に突出する突出部を有しており、当該突出部を第１スペーサ３１または第２スペーサ３２としてもよい。
【0050】
第１電極１１と第２電極１２との距離を維持できれば、第１ユニットＵ１は、１つのスペーサを有していてもよい。一方で、第１ユニットＵ１は、３つ以上のスペーサを有していてもよい。すなわち、第１ユニットＵ１は、少なくとも１つのスペーサを有していればよい。
【0051】
図１０は、図４のＸ－Ｘ線の矢視断面図である。図１０では、理解しやすいように、第２電極１２の第１開口部１２ａが形成される領域を点線で示している。また、図１０では、第１セパレータ２０の図示を省略している。
【0052】
図１０に示すように、第１スペーサ３１は、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に配されている。また、第１スペーサ３１は、第１電極１１の第１開口部１１ａの周囲に配されている。本実施形態におけるアクチュエータ１では、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲であって、Ｚ軸方向から見たときに矩形状のアクチュエータ１の２つの対角線に沿って４つの第１スペーサ３１が設けられている。換言すれば、第１スペーサ３１は、第１開口部１２ａの縁部に配置されている。複数の第１スペーサ３１が、第１開口部１２ａの中央を始点とする放射状の仮想的な４つ以上の直線に沿って配置されていてもよい。この場合、複数の第１スペーサ３１のそれぞれは、仮想的な直線に沿って延伸していてもよい。また、複数の第１スペーサ３１は、第１開口部１２ａの周方向に周期的に配されていてもよい。また、複数の第１スペーサ３１は、第１開口部１２ａの中央を中心にして点対称に配置されてもよい。アクチュエータ１は、アクチュエータ１を平面視したときに、第１開口部１２ａの周囲において第１スペーサ３１が設置されていない領域が、第１スペーサ３１が設置されている領域よりも大きくなっていてもよい。これにより、第１流体Ｆ１が後述する第１流体空間Ｓ１に流出入しやすくできる。なお、第１スペーサ３１が設けられている箇所および第１スペーサ３１の数はこれに限られるものではない。
【0053】
第２スペーサ３２は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第１電極１１の外周部に沿って設けられている。第１スペーサ３１は、伸縮部２０ａに近い位置にあり、第２スペーサ３２は、第１スペーサ３１よりも伸縮部２０ａから遠い位置にある。
【0054】
図６に示すように、第１スペーサ３１の上端部３１ａの少なくとも一部は、第１セパレータ２０を介して第２電極１２に当接している。言い換えれば、第１セパレータ２０のうち、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲の一部の領域は、第２電極１２と第１スペーサ３１の上端部３１ａとによって狭持されている。第１スペーサ３１の下端部３１ｂは、第１電極１１に当接している。上記の構成により、第１スペーサ３１は、第１電極１１と第２電極１２との間の距離を維持するスペーサとして機能するとともに、伸縮部２０ａの外縁形状の一部を画定する役割も有している。
【0055】
第２スペーサ３２の上端部３２ａの少なくとも一部は、第２電極１２に当接している。第２スペーサ３２の下端部３２ｂは、第１セパレータ２０を介して第１電極１１に当接している。言い換えれば、第１セパレータ２０の端部（換言すれば、第１セパレータ２０の外縁部）は、第１電極１１と第２スペーサ３２の下端部３２ｂとによって狭持されている。上記の構成により、第２スペーサ３２は、第１電極１１と第２電極１２との間の距離を維持するスペーサとして機能するとともに、第１セパレータ２０の端部を第１電極１１に対して固定する役割も有している。第１セパレータ２０の端部は、第１電極１１に対して固定されていればよく、第２スペーサ３２によって固定されていなくてもよい。
【0056】
上記の構成となっていることにより、第２電極１２を上側、第１電極１１を下側とした場合、第１セパレータ２０の第２電極１２に対する固定位置は、第１セパレータ２０の第１電極１１に対する固定位置よりも高い位置となっている。
【0057】
図６に示すように、第１セパレータ２０は、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲において第１スペーサ３１の上端部３１ａによって第２電極１２に押しつけられた状態となっており、外縁部が第２スペーサ３２の下端部３２ｂによって第１電極１１に押しつけられた状態となっている。これにより、第１セパレータ２０は、第１電極１１および第２電極１２との間の領域を仕切っている。
【0058】
以降の説明では、図６に示すように、第１セパレータ２０と第１電極１１との間の空間を第１流体空間Ｓ１（第１空間）とし、第１セパレータ２０と第２電極との間の空間を第２流体空間Ｓ２（第２空間）として説明する。また、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第１開口部１２ａが形成される領域であって、伸縮部２０ａと、ベース基板８０と間の空間を中央空間ＭＳとして説明する。第１流体空間Ｓ１は、後述する第１流体Ｆ１が充填されている空間である。第２流体空間Ｓ２は、後述する第２流体Ｆ２が充填されている空間である。第１流体空間Ｓ１は、第１ユニットＵ１の外縁部である第２スペーサ３２から第２電極１２の第１開口部１２ａに向かうにつれて上下方向の幅が大きくなっている。一方で、第２流体空間Ｓ２は、第２電極１２の第１開口部１２ａに向かうにつれて上下方向の幅が小さくなっている。
【0059】
第２スペーサ３２は、第２流体空間Ｓ２と外空間とを連通する連通路３２ｃを備えている。図１０を参照しつつ連通路３２ｃが形成されている位置について説明する。本実施形態におけるアクチュエータ１では、アクチュエータ１をＺ軸方向から平面透視した場合、第２スペーサ３２は、第１流体空間Ｓ１および第２流体空間Ｓ２を画定する囲繞形状をなしている。囲繞形状とは、例えば、矩形、円形、楕円形であるが、特に限定されない。図１０に示す例では、第２スペーサ３２は、矩形の囲繞形状をなしている。連通路３２ｃは、当該矩形の左側の辺の中央に設けられている。連通路３２ｃは、図１０に示すように前記囲繞形状を分断するように設けられていてもよいし、第２スペーサ３２の側面を左右方向に貫通する開口部として設けられていてもよい。本実施形態では、連通路３２ｃは、第２スペーサ３２がなす矩形のそれぞれの辺の中央に設けられている。この場合、アクチュエータ１Ａを平面透視したときに、連通路３２ｃと第１開口部１２ａの中心とを結ぶ直線上に第１スペーサ３１が存在していない。連通路３２ｃが設けられる箇所は、図１０に示す箇所に限られるものではなく、後述する第１外空間ＯＳ１と第２流体空間Ｓ２とを連通させることができるのであれば第２スペーサ３２が形成する矩形の左側の面のいずれの箇所に設けられてよい。例えば、連通路３２ｃは、第１スペーサ３１と対向する位置に形成されてもよい。換言すれば、アクチュエータ１を平面透視したときに、第１スペーサ３１が第１開口部１２ａと連通路３２ｃとの間に位置するように構成されていてもよい。これにより、第２流体空間Ｓ２に充填されていた第２流体Ｆ２が第２流体空間Ｓ２から連通路３２ｃを介して流出するときに、連通路３２ｃから遠い領域においても第２流体Ｆ２が残存しないようにすることができる。また、連通路３２ｃの個数は、１つに限られず、２つ以上であってもよい。
【0060】
図１０に示すように、第１ユニットＵ１は、第１ユニットＵ１をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に第１スペーサ３１が設けられていない領域を有している。これにより、第１ユニットＵ１は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に、第１流体空間Ｓ１と中央空間ＭＳとを連通する流路が形成されている。そのため、第１流体空間Ｓ１と中間空間ＭＳとは連通している。
【0061】
＜第２ユニットＵ２＞
図１１は、図３に示す断面図における第２ユニットＵ２を拡大した図である。図１２は、図５に示す断面図における第２ユニットＵ２を拡大した図である。図１１および図１２に示すように、第２ユニットＵ２は、第１電極１１と、第３電極１３と、第２セパレータ５０と、第１スペーサ５１と、第２スペーサ５２とを備えている。本実施形態における第２ユニットＵ２は、第１電極１１を第１ユニットＵ１と共有していている。これにより、積層体１０の厚みを薄くすることができる。本開示の一態様では、第２ユニットＵ２は、第１ユニットＵ１と共有しない電極を第１電極１１に代えて備えていてもよい。
図１１は、図３に示す断面図における第２ユニットＵ２を拡大した図である。図１２は、図５に示す断面図における第２ユニットＵ２を拡大した図である。図１１および図１２に示すように、第２ユニットＵ２は、第１電極１１と、第３電極１３と、第２セパレータ５０と、第１スペーサ５１と、第２スペーサ５２とを備えている。本実施形態における第２ユニットＵ２は、第１電極１１を第１ユニットＵ１と共有していている。これにより、積層体１０の厚みを薄くすることができる。本開示の一態様では、第２ユニットＵ２は、第１ユニットＵ１と共有しない電極を第１電極１１に代えて備えていてもよい。
【0062】
第３電極１３は、電圧が印加可能となっている板状の電極である。第３電極１３は、第１電極１１の、第２電極１２が位置する側とは反対側に位置しており、第１電極１１と対向して配置されている。第３電極１３は、後述する第２セパレータ５０よりも大きい剛性を有している。第３電極１３は、第１電極１１と同じ材質および構成を有していてもよい。第３電極１３は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときの形状が第１電極１１と同じ形状となっていてもよい。第３電極１３は、第１電極１１と同様のプロセスで形成されてもよい。
【0063】
第３電極１３は、上下方向に開口した第１開口部１３ａを中央部に有している。第１開口部１３ａの形状は、第１電極１１の第１開口部１１ａと同じ形状であってよい。
【0064】
第２セパレータ５０は、第１電極１１と第３電極１３との間の領域に配置されている。第２セパレータ５０は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第１電極１１と略同じ大きさとなるように構成されてよい。第２セパレータ５０は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａが形成されている領域以外の領域に配置されてよい。第２セパレータ５０は、第１セパレータ２０と同様に、可撓性部材２１と２つの電極層２２とを有していてもよい。
【0065】
第１スペーサ５１および第２スペーサ５２は、図１１に示すように、第１電極１１と第３電極１３との間に配置されており、第１電極１１と第３電極１３との間の距離を略一定に維持する。第１電極１１と第３電極１３とは、平行に配置される必要はなく、第２セパレータ５０が変位可能な空間を維持できればよい。第１スペーサ５１および第２スペーサ５２は、第１スペーサ３１と同じ材質および構造であってよい。
【0066】
図１３は、図５のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線の矢視断面図である。図１３では、理解しやすいように、第２電極１２の第１開口部１２ａが形成される領域を点線で示している。また、図１３では、第２セパレータ５０の図示を省略している。
【0067】
図１３に示すように、第１スペーサ５１は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第１スペーサ３１と同じ位置に設けられてもよいし、第１スペーサ３１とは互いに異なる位置に設けられていてもよい。この場合、複数の第１スペーサ５１は、第１開口部１３ａの中央を始点とする放射状の仮想的な４つ以上の直線に沿って配置されていてもよい。
【0068】
図１１に示すように、第１スペーサ５１の上端部５１ａは、第１電極１１に当接している。第１スペーサ５１の下端部５１ｂの少なくとも一部は、第２セパレータ５０を介して第３電極１３に当接している。言い換えれば、第２セパレータ５０のうち、第３電極１３の第１開口部１３ａの周囲の一部の領域は、第３電極１３と第１スペーサ５１によって挟持されている。第１スペーサ５１は、第１電極１１と第３電極１３との間の距離を維持するスペーサとして機能するとともに、第１開口部１３ａの周囲において第２セパレータ５０の一部を第３電極１３に対して固定する役割も有している。
【0069】
第２スペーサ５２は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第３電極１３の外周部に沿って設けられている。第２スペーサ５２の上端部５２ａの少なくとも一部は、第２セパレータ５０を介して第１電極１１に当接している。言い換えれば、第２セパレータ５０の端部は、第１電極１１と第２スペーサ５２によって挟持されている。第２スペーサ５２の下端部５２ｂは、第３電極１３に当接している。上記の構成により、第２スペーサ５２は、第１電極１１と第３電極１３との間の距離を維持するスペーサとして機能するとともに、第２セパレータ５０の端部を第１電極１１に対して固定する役割も有している。
【0070】
図１１に示すように、第２セパレータ５０は、第３電極１３の第１開口部１３ａの周囲において第１スペーサ５１の下端部５１ｂによって第３電極１３に押しつけられた状態となっており、外縁部が第２スペーサ５２の上端部５２ａによって第１電極１１に押しつけられた状態となっている。上記の構成となっていることにより、第２セパレータ５０は、第１電極１１および第３電極１３との間の領域を仕切っている。以降の説明では、図１１に示すように、第２セパレータ５０と第１電極１１との間の空間を第１流体空間Ｓ３（第１空間）とし、第２セパレータ５０と第３電極１３との間の空間を第２流体空間Ｓ４（第２空間）として説明する。第１流体空間Ｓ３は、第１流体Ｆ１が充填されている空間である。第２流体空間Ｓ４は、第２流体Ｆ２が充填されている空間である。
【0071】
第２スペーサ５２は、第２流体空間Ｓ４と外空間とを連通する連通路５２ｃを備えている。図１３に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から平面透視した場合、第２スペーサ５２は、矩形の囲繞形状をなしている。連通路５２ｃは、当該矩形の前側の辺の中央に設けられている。連通路５２ｃの形状および個数は、第１ユニットＵ１の連通路３２ｃと同じであってよい。
【0072】
図１３に示すように、第２ユニットＵ２は、第２ユニットＵ２をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に第１スペーサ５１が設けられていない領域を有している。これにより、第２ユニットＵ２は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に、第１流体空間Ｓ３と中央空間ＭＳとを連通する流路が形成されている。そのため、第１流体空間Ｓ３と中央空間ＭＳとは連通している。
【0073】
＜第３ユニットＵ３＞
図１４は、図３に示す断面図における第３ユニットＵ３を拡大した図である。図１５は、図４に示す断面図における第３ユニットＵ３を拡大した図である。図１４および図１５に示すように、第３ユニットＵ３は、第３電極１３と、第４電極１４と、第３セパレータ６０と、第１スペーサ６１と、第２スペーサ６２とを備えている。第３ユニットＵ３は、第３電極１３を第２ユニットＵ２と共有している。
図１４は、図３に示す断面図における第３ユニットＵ３を拡大した図である。図１５は、図４に示す断面図における第３ユニットＵ３を拡大した図である。図１４および図１５に示すように、第３ユニットＵ３は、第３電極１３と、第４電極１４と、第３セパレータ６０と、第１スペーサ６１と、第２スペーサ６２とを備えている。第３ユニットＵ３は、第３電極１３を第２ユニットＵ２と共有している。
【0074】
第４電極１４は、電圧が印加可能となっている板状の電極である。第４電極１４は、第３電極１３の、第１電極１１が位置する側とは反対側に位置しており、第３電極１３と対向して配置されている。第４電極１４は、後述する第３セパレータ６０よりも大きい剛性を有している。第４電極１４は、第１電極１１と同じ材質および構成を有していてもよい。第４電極１４は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときの形状が第１電極１１と同じ形状となっていてもよい。第４電極１４は、第１電極１１と同様のプロセスによって形成されてよい。
【0075】
第４電極１４は、上下方向に開口した第１開口部１４ａを中央部に有している。第１開口部１４ａの形状は、第１電極１１の第１開口部１１ａと同じ形状であってよい。
【0076】
第３セパレータ６０は、第３電極１３と第４電極１４との間の領域に配置されている。第３セパレータ６０は、第２セパレータ５０と同じ材質および構造であってよい。
【0077】
第１スペーサ６１および第２スペーサ６２は、図１４に示すように、第３電極１３と第４電極１４との間に配置されており、第３電極１３と第４電極１４との間の距離を略一定に維持する。第３電極１３と第４電極１４とは、平行に配置される必要はなく、第３セパレータ６０が変位可能な空間を維持できればよい。第１スペーサ６１および第２スペーサ６２は、第１スペーサ３１と同じ材質および構造であってよい。
【0078】
図１６は、図４のＸＶＩ－ＸＶＩ線の矢視断面図である。図１６では、理解しやすいように、第２電極１２の第１開口部１２ａが形成される領域を点線で示している。また、図１６では、第３セパレータ６０の図示を省略している。
【0079】
図１６に示すように、第１スペーサ６１は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第１スペーサ３１と同じ位置に設けられてもよい。
【0080】
図１４に示すように、第１スペーサ６１の上端部６１ａの少なくとも一部は、第３セパレータ６０を介して第３電極１３に当接している。第１スペーサ６１の下端部６１ｂは、第４電極１４に当接している。言い換えれば、第３セパレータ６０のうち、第３電極１３の第１開口部１３ａの周囲の一部の領域は、第３電極１３と第１スペーサ６１によって挟持されている。第１スペーサ６１は、第３電極１３と第４電極１４との間の距離を維持するスペーサとして機能するとともに、第１開口部１３ａの周囲において第３セパレータ６０の一部を第３電極１３に対して固定する役割も有している。
【0081】
第２スペーサ６２は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第４電極１４の外周部に沿って設けられている。第２スペーサ６２の上端部６２ａは、第３電極１３に当接している。第２スペーサ６２の下端部６２ｂの少なくとも一部は、第３セパレータ６０を介して第３電極１３に当接している。言い換えれば、第３セパレータ６０の端部は、第４電極１４と第２スペーサ６２によって挟持されている。上記の構成により、第２スペーサ６２は、第３電極１３と第４電極１４との間の距離を維持するスペーサとして機能するとともに、第３セパレータ６０の端部を第４電極１４に対して固定する役割も有している。
【0082】
図１４に示すように、第３セパレータ６０は、第４電極１４の第１開口部１４ａの周囲において第１スペーサ６１の上端部６１ａによって第３電極１３に押しつけられた状態となっており、外縁部が第２スペーサ６２の下端部６２ｂによって第４電極１４に押しつけられた状態となっている。上記の構成となっていることにより、第３セパレータ６０は、第３電極１３および第４電極１４との間の領域を仕切っている。以降の説明では、図１４に示すように、第３セパレータ６０と第４電極１４との間の空間を第１流体空間Ｓ５（第１空間）とし、第３セパレータ６０と第３電極１３との間の空間を第２流体空間Ｓ６（第２空間）として説明する。第１流体空間Ｓ５は、第１流体Ｆ１が充填されている空間である。第２流体空間Ｓ６は、第２流体Ｆ２が充填されている空間である。
【0083】
第２スペーサ６２は、第２流体空間Ｓ６と外空間とを連通する連通路５２ｃを備えている。図１６に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から平面透視した場合、第２スペーサ６２は、矩形の囲繞形状をなしている。連通路６２ｃは、当該矩形の右側の辺の中央に設けられている。連通路６２ｃの形状および個数は、第１ユニットＵ１の連通路３２ｃと同じであってよい。
【0084】
図１６に示すように、第３ユニットＵ３は、第３ユニットＵ３をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に第１スペーサ６１が設けられていない領域を有している。これにより、第３ユニットＵ３は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に、第１流体空間Ｓ５と中央空間ＭＳとを連通する流路が形成されている。そのため、第１流体空間Ｓ５と中央空間ＭＳとは連通している。
【0085】
＜第４ユニットＵ４＞
図１７は、図３に示す断面図における第４ユニットＵ４を拡大した図である。図１８は、図５に示す断面図における第４ユニットＵ４を拡大した図である。図１７および図１８に示すように、第４ユニットＵ４は、第４電極１４と、第５電極１５と、第４セパレータ７０と、第１スペーサ７１と、第２スペーサ７２とを備えている。第４ユニットＵ４は、第４電極１４を第３ユニットＵ３と共有している。
図１７は、図３に示す断面図における第４ユニットＵ４を拡大した図である。図１８は、図５に示す断面図における第４ユニットＵ４を拡大した図である。図１７および図１８に示すように、第４ユニットＵ４は、第４電極１４と、第５電極１５と、第４セパレータ７０と、第１スペーサ７１と、第２スペーサ７２とを備えている。第４ユニットＵ４は、第４電極１４を第３ユニットＵ３と共有している。
【0086】
第５電極１５は、電圧が印加可能となっている板状の電極である。第５電極１５は、第４電極１４の、第３電極１３が位置する側とは反対側に位置しており、第４電極１４と対向して配置されている。第５電極１５は、後述する第４セパレータ７０よりも大きい剛性を有している。第５電極１５は、第１電極１１と同じ材質および構成を有していてもよい。第５電極１５は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときの形状が第１電極１１と同じ形状となっていてもよい。第５電極１５は、第１電極１１と同様のプロセスによって形成されてよい。
【0087】
第５電極１５は、上下方向に開口した第１開口部１５ａを中央部に有している。第１開口部１５ａの形状は、第１電極１１の第１開口部１１ａと同じ形状であってよい。
【0088】
第４セパレータ７０は、第４電極１４と第５電極１５との間の領域に配置されている。第４セパレータ７０は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第１電極１１と略同じ大きさとなるように構成されてよい。第４セパレータ７０は、第２セパレータ５０と同じ材質および構造であってよい。
【0089】
第１スペーサ７１および第２スペーサ７２は、図１７に示すように、第４電極１４と第５電極１５との間に配置されており、第４電極１４と第５電極１５との間の距離を略一定に維持する。第４電極１４と第５電極１５とは、平行に配置される必要はなく、第４セパレータ７０が変位可能な空間を維持できればよい。第１スペーサ７１および第２スペーサ７２は、第１スペーサ３１と同じ材質および構造であってよい。
【0090】
図１９は、図５のＸＩＸ－ＸＩＸ線の矢視断面図である。図１９では、理解しやすいように、第２電極１２の第１開口部１２ａが形成される領域を点線で示している。また、図１９では、第４セパレータ７０の図示を省略している。
【0091】
図１９に示すように、第１スペーサ７１は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第１スペーサ３１と同じ位置に設けられてもよい。
【0092】
図１７に示すように、第１スペーサ７１の上端部７１ａは、第４電極１４に当接している。第１スペーサ７１の下端部７１ｂの少なくとも一部は、第４セパレータ７０を介して第５電極１５に当接している。言い換えれば、第４セパレータ７０のうち、第５電極１５の第１開口部１５ａの周囲の一部の領域は、第５電極１５と第１スペーサ７１によって挟持されている。第１スペーサ７１は、第４電極１４と第５電極１５との間の距離を維持するスペーサとして機能するとともに、第１開口部１５ａの周囲において第４セパレータ７０の一部を第５電極１５に対して固定する役割も有している。
【0093】
第２スペーサ７２は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに第５電極１５の外周部に沿って設けられている。第２スペーサ７２の上端部７２ａの少なくとも一部は、第４セパレータ７０を介して第４電極１４に当接している。言い換えれば、第４セパレータ７０の端部は、第４電極１４と第２スペーサ７２によって挟持されている。第２スペーサ７２の下端部７２ｂは、第５電極１５に当接している。上記の構成により、第２スペーサ７２は、第４電極１４と第５電極１５との間の距離を維持するスペーサとして機能するとともに、第４セパレータ７０の端部を第４電極１４に対して固定する役割も有している。
【0094】
図１７に示すように、第４セパレータ７０は、第５電極１５の第１開口部１５ａの周囲において第１スペーサ７１の下端部７１ｂによって第５電極１５に押しつけられた状態となっており、外縁部が第２スペーサ７２の上端部７２ａによって第４電極１４に押しつけられた状態となっている。上記の構成となっていることにより、第４セパレータ７０は、第４電極１４および第５電極１５との間の領域を仕切っている。以降の説明では、図１７に示すように、第４セパレータ７０と第４電極１４との間の空間を第１流体空間Ｓ７（第１空間）とし、第４セパレータ７０と第５電極１５との間の空間を第２流体空間Ｓ８（第２空間）として説明する。第１流体空間Ｓ７は、第１流体Ｆ１が充填されている空間である。第２流体空間Ｓ８は、第２流体Ｆ２が充填されている空間である。
【0095】
第２スペーサ７２は、第２流体空間Ｓ８と外空間とを連通する連通路７２ｃを備えている。図１９に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から平面透視した場合、第２スペーサ７２は、矩形の囲繞形状をなしている。連通路７２ｃは、当該矩形の後側の辺の中央に設けられている。連通路７２ｃの形状および個数は、第１ユニットＵ１の連通路３２ｃと同じであってよい。
【0096】
図１９に示すように、第４ユニットＵ４は、第４ユニットＵ４をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に第１スペーサ７１が設けられていない領域を有している。これにより、第４ユニットＵ４は、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲に、第１流体空間Ｓ７と中央空間ＭＳとを連通する流路が形成されている。そのため、第１流体空間Ｓ１、第１流体空間Ｓ３、第１流体空間Ｓ５、および、第１流体空間Ｓ７は、第１電極１１、第３電極１３、第４電極１４にそれぞれ形成された第１開口部１１ａ、第１開口部１３ａおよび第１開口部１４ａを介して連通している。
【0097】
図４に示すように、第４ユニットＵ４が備える第５電極１５は、ベース基板８０に載置されている。ベース基板８０には、第１電極１１～第５電極１５、ならびに、第１セパレータ２０、第２セパレータ５０、第３セパレータ６０および第４セパレータ７０が備える電極層２２に対して電圧を印加するための配線が搭載されている。ベース基板８０が備える配線と、各電極および各セパレータとの間は、電気的に接続されている。当該構成は、例えば、フィルム配線などを介して各ユニット内の配線部材とベース基板８０とを接続する、もしくは、ユニット内の配線自体をフィルムに形成して、当該フィルムをユニットの外に引き出し、ベース基板８０に接合することにより実現されてよい。
【0098】
アクチュエータ１は、図４および図５に示すように、積層体１０を囲む側壁８１を備えている。側壁８１は、ベース基板８０と第１電極１１との間に設けられている。側壁８１は、積層体１０の外縁から離れた位置に設けられている。
【0099】
アクチュエータ１は、図３および図１０に示すように、積層体１０、側壁８１、第２電極１２およびベース基板８０によって画定される空間を、互いに連通しない４つの空間に分割する、第１分割部９１、第２分割部９２、第３分割部９３および第４分割部９４を備えている。
【0100】
第１分割部９１～第４分割部９４は、図３に示すように、第１電極１１の下面からとベース基板８０上面にかけて設けられている。
【0101】
第１分割部９１は、積層体１０と側壁８１との間の領域の左前の角において、積層体１０と側壁８１とを接続してよい。これにより、連通路３２ｃを含む空間と、連通路５２ｃを含む空間とが連通しないようになっている。第１分割部９１は、連通路３２ｃを含む空間と、連通路５２ｃを含む空間とが連通しないようにできるのであれば、積層体１０と側壁８１との間の領域のどの箇所に設けられてもよい。
【0102】
第２分割部９２は、積層体１０と側壁８１との間の領域の右前の角において、積層体１０と側壁８１とを接続してよい。これにより、連通路５２ｃを含む空間と、連通路６２ｃを含む空間とが連通しないようになっている。第２分割部９２は、連通路５２ｃを含む空間と、連通路６２ｃを含む空間とが連通しないようにできるのであれば、積層体１０と側壁８１との間の領域のどの箇所に設けられてもよい。
【0103】
第３分割部９３は、積層体１０と側壁８１との間の領域の右後の角において、積層体１０と側壁８１とを接続してよい。これにより、連通路６２ｃを含む空間と、連通路７２ｃを含む空間とが連通しないようになっている。第３分割部９３は、連通路６２ｃを含む空間と、連通路７２ｃを含む空間とが連通しないようにできるのであれば、積層体１０と側壁８１との間の領域のどの箇所に設けられてもよい。
【0104】
第４分割部９４は、積層体１０と側壁８１との間の領域の左後の角において、積層体１０と側壁８１とを接続してよい。これにより、連通路３２ｃを含む空間と、連通路７２ｃを含む空間とが連通しないようになっている。第４分割部９４は、連通路３２ｃを含む空間と、連通路７２ｃを含む空間とが連通しないようにできるのであれば、積層体１０と側壁８１との間の領域のどの箇所に設けられてもよい。
【0105】
以降の説明では、図４および図１０に示すように、第２電極１２、ベース基板８０、積層体１０、側壁８１、第１分割部９１および第４分割部９４によって画定される空間を第１外空間ＯＳ１と称する。また、第２電極１２、ベース基板８０、積層体１０、側壁８１、第１分割部９１および第２分割部９２によって画定される空間を第２外空間ＯＳ２と称する。また、第２電極１２、ベース基板８０、積層体１０、側壁８１、第２分割部９２および第３分割部９３によって画定される空間を第３外空間ＯＳ３と称する。また、第２電極１２、ベース基板８０、積層体１０、側壁８１、第３分割部９３および第４分割部９４によって画定される空間を第４外空間ＯＳ４と称する。
【0106】
上記のように構成されることにより、第２電極１２、ベース基板８０、および側壁８１によって画定される空間は、互いに連通しない下記（１）～（５）の５つの空間に分割されている。
【0107】
（１）第１ユニットＵ１の第２流体空間Ｓ２および第１外空間ＯＳ１により構成される空間、
（２）第２ユニットＵ２の第２流体空間Ｓ４および第２外空間ＯＳ２により構成される空間、
（３）第３ユニットＵ３の第２流体空間Ｓ６および第３外空間ＯＳ３により構成される空間、
（４）第４ユニットＵ４の第２流体空間Ｓ８および第４外空間ＯＳ４により構成される空間、ならびに、
（５）第１ユニットＵ１の第１流体空間Ｓ１、第２ユニットＵ２の第１流体空間Ｓ３、第３ユニットＵ３の第１流体空間Ｓ５、第４ユニットＵ４の第１流体空間Ｓ７、および、中央空間ＭＳによって構成される空間。
（２）第２ユニットＵ２の第２流体空間Ｓ４および第２外空間ＯＳ２により構成される空間、
（３）第３ユニットＵ３の第２流体空間Ｓ６および第３外空間ＯＳ３により構成される空間、
（４）第４ユニットＵ４の第２流体空間Ｓ８および第４外空間ＯＳ４により構成される空間、ならびに、
（５）第１ユニットＵ１の第１流体空間Ｓ１、第２ユニットＵ２の第１流体空間Ｓ３、第３ユニットＵ３の第１流体空間Ｓ５、第４ユニットＵ４の第１流体空間Ｓ７、および、中央空間ＭＳによって構成される空間。
【0108】
上記（１）～（４）の空間のそれぞれには、第２流体Ｆ２としての空気が充填されている。ただし、上記（１）～（４）の空間のそれぞれに充填される第２流体Ｆ２は、空気に限定されるものではなく、各空間を移動可能な流体であれば特に限定されるものではない。上記（１）～（４）の空間のそれぞれは、第１膨張部１０１、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４と連通している。
【0109】
上記（５）の空間には、第１流体Ｆ１が充填されている。第１流体Ｆ１は、上記（５）の空間を移動可能な流体であれば特に限定されるものではないが、例えば、絶縁性オイルなどの誘電性流体であってよい。
【0110】
第１膨張部１０１、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４について詳細に説明する。図２、図４および図５に示すように、これらの膨張部は、アクチュエータ１の第２電極１２の上面側に備えられており、内部に第２流体Ｆ２が流入することにより膨張する。第１膨張部１０１、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４のそれぞれは、第２流体Ｆ２の流入によって、少なくとも水平方向に膨張可能になっている。その結果、各膨張部は、上下方向へ突出した伸縮部２０ａを水平方向から押圧することができ、ひいては突出状態の伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置を変位させることができる。
【0111】
第１膨張部１０１は、例えば、伸縮性を有するフィルムによって構成されてよい。この場合、第１膨張部１０１は、第２電極１２に形成された第２開口部１２ｂを覆うように、外周部が第２電極１２と接着されていてもよい。この場合、第１膨張部１０１は、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４のうち最上層の第１ユニットＵ１が備える第２電極１２上に位置する。図２に示すように、第１膨張部１０１の外周の一部は、第１開口部１２ａの外周に沿って接着されていてもよい。この場合、第１膨張部１０１の外周の一部は、第１開口部１２ａの形状に沿った形状となる。第１膨張部１０１の素材は、例えば、厚みが１０μｍ～１００μｍのポリエチレンなどのフィルムであってもよいし、厚みが１０μｍ～１００μｍのシリコーン、ウレタン、アクリルなどのエラストマー材料であってもよいし、厚みが１０μｍ～１０００μｍのポリエチレンテレフタレートと、ポリエチレン、シリコーン、ウレタンまたはアクリルとを合成したフィルムであってもよい。第１膨張部１０１は、アクチュエータ１を平面視したときの形状は、特に限定されるものではないが、図２に示すように三角形状であってもよいし、棒状であってもよい。
【0112】
第１膨張部１０１が第２開口部１２ｂを覆っているため、第１膨張部１０１と第２電極１２とによって形成される空間（以降では、当該空間を第１膨張部１０１の内部の空間とも称する）は、第２開口部１２ｂを介して第１外空間ＯＳ１と連通している。したがって、第１ユニットＵ１の第２流体空間Ｓ２、第１外空間ＯＳ１、および、第１膨張部１０１の内部の空間によって画定される空間は、密閉空間となっている。換言すれば、第１膨張部１０１の内部の空間と連通する空間は、密閉空間となっている。
【0113】
第２膨張部１０２は、図２および図５に示すように、第２電極１２に形成された第３開口部１２ｃを覆うように、外周部が第２電極１２と接着されていてもよい。第２膨張部１０２のその他の構成は、第１膨張部１０１と同じであってよい。第２膨張部１０２が第３開口部１２ｃを覆っているため、第２膨張部１０２の内部の空間は、第３開口部１２ｃを介して第２外空間ＯＳ２と連通している。
【0114】
第３膨張部１０３は、図２および図４に示すように、第２電極１２に形成された第４開口部１２ｄを覆うように、外周部が第２電極１２と接着されていてもよい。第３膨張部１０３のその他の構成は、第１膨張部１０１と同じであってよい。第３膨張部１０３が第４開口部１２ｄを覆っているため、第３膨張部１０３の内部の空間は、第４開口部１２ｄを介して第３外空間ＯＳ３と連通している。
【0115】
第４膨張部１０４は、図２および図５に示すように、第２電極１２に形成された第５開口部１２ｅを覆うように、外周部が第２電極１２と接着されていてもよい。第４膨張部１０４のその他の構成は、第１膨張部１０１と同じであってよい。第４膨張部１０４が第５開口部１２ｅを覆っているため、第４膨張部１０４の内部の空間は、第５開口部１２ｅを介して第４外空間ＯＳ４と連通している。
【0116】
上記（１）～（４）の空間が完全に密閉された空間である場合、第２流体Ｆ２の熱膨張などにより、各空間の内圧が変化し、アクチュエータ１の動作に影響する虞がある。そのため、第１膨張部１０１、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４にピンホール程度の穴を形成し、第１膨張部１０１、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４の内部と外部と連通させてもよい。これにより、内圧の増減を抑制しつつ、アクチュエータ１の動作が正常に行われるようにすることができる。
【0117】
制御部４０は、図１に示すように、第１電極１１～第５電極１５の電位、および、第１セパレータ２０～第４セパレータ７０が有する電極層２２の電位を制御する。制御部４０は、画像表示装置２００と無線または有線通信により通信可能となっており、画像表示装置２００から指示を受信する。制御部４０は、画像表示装置２００からの指示に基づいて、第１電極１１～第５電極１５の電位、および、第１セパレータ２０～第４セパレータ７０が有する電極層２２の電位を制御してもよい。
【0118】
＜アクチュエータ１の動作例＞
次に、アクチュエータ１の動作例について説明する。初期状態では、第１電極１１～第５電極１５の電位、および、第１セパレータ２０～第４セパレータ７０が有する電極層２２の電位は全て同じ電位となっているものとする。ここでは、例として、初期状態における第１電極１１～第５電極１５の電位、および、第１セパレータ２０～第４セパレータ７０が有する電極層２２の電位が０Ｖであるとして説明する。
次に、アクチュエータ１の動作例について説明する。初期状態では、第１電極１１～第５電極１５の電位、および、第１セパレータ２０～第４セパレータ７０が有する電極層２２の電位は全て同じ電位となっているものとする。ここでは、例として、初期状態における第１電極１１～第５電極１５の電位、および、第１セパレータ２０～第４セパレータ７０が有する電極層２２の電位が０Ｖであるとして説明する。
【0119】
本動作例では、制御部４０が画像表示装置２００から、図２に示す左側から右側に向けて触覚を感じる位置が移動するように触覚をユーザに与えるよう指示を受けたものとして説明する。この場合、制御部４０は、第１セパレータ２０が第２電極１２に引き付けられるように、第１電極１１の電位、第２電極１２の電位、および第１セパレータ２０の電極層２２の電位を制御する。例として、制御部４０は、第１電極１１の電位および第１セパレータ２０の電極層２２の電位を０Ｖのままとし、第２電極１２の電位が正の電位（例えば、３００～５００Ｖ）となるように制御してもよい。ここで、上記のように、第１セパレータ２０は、導電性を有する可撓性部材２１を備えている。そのため、上記のように制御部４０が各電圧を制御することにより、第１セパレータ２０は、第１電極１１と第２電極１２とに挟まれた領域において、第１電極１１と第２電極１２との間に形成された電界により、第１セパレータ２０の電極層２２と電位差がある第２電極１２に引き付けられるように変位する。
【0120】
また、制御部４０は、第２セパレータ５０が第３電極１３に引き付けられるように、第３電極１３の電位、および第２セパレータ５０の電極層２２の電位を制御してもよい。具体的には、制御部４０は、第３電極１３の電位および第２セパレータ５０の電極層２２の電位が正の電位となるように制御してもよい。これにより、第２セパレータ５０は、第２セパレータ５０の電極層２２と電位差がある第１電極１１に引き付けられるように変位する。
【0121】
また、制御部４０は、第３セパレータ６０が第４電極１４に引き付けられるように、第４電極１４の電位、および第３セパレータ６０の電極層２２の電位を制御してもよい。具体的には、制御部４０は、第４電極１４の電位を０Ｖのままとし、第３セパレータ６０の電極層２２の電位が正の電位となるように制御してもよい。これにより、第３セパレータ６０は、第３セパレータ６０の電極層２２と電位差がある第４電極１４に引き付けられるように変位する。
【0122】
また、制御部４０は、第４セパレータ７０が第４電極１４に引き付けられるように、第５電極１５の電位、および第４セパレータ７０の電極層２２の電位を制御してもよい。具体的には、制御部４０は、第５電極１５の電位および第４セパレータ７０の電極層２２の電位が正の電位となるように制御してもよい。これにより、第４セパレータ７０は、第４セパレータ７０の電極層２２と電位差がある第４電極１４に引き付けられるように変位する。
【0123】
制御部４０は、上記の各電極の電位の制御を順次行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【0124】
図２０は、図４に示す断面図における、第１セパレータ２０が第２電極１２に、第２セパレータ５０が第１電極１１に、第３セパレータ６０が第４電極１４に、第４セパレータ７０が第４電極１４にそれぞれ引き付けられた様子を示すアクチュエータ１の断面図である。図２１は、図５に示す断面図における、第１セパレータ２０が第２電極１２に、第２セパレータ５０が第１電極１１に、第３セパレータ６０が第４電極１４に、第４セパレータ７０が第４電極１４にそれぞれ引き付けられた様子を示すアクチュエータ１の断面図である。
【0125】
図２０に示すように、第１セパレータ２０が第２電極１２に引き付けられると、第１セパレータ２０と第１電極１１との間の空間である第１流体空間Ｓ１の容積が大きくなる。その結果、中央空間ＭＳに充填されていた第１流体Ｆ１の一部が第１流体空間Ｓ１に引き込まれる。同時に、第１セパレータ２０が第２電極１２に引き付けられると、第１セパレータ２０と第２電極１２との間の空間である第２流体空間Ｓ２の容積が小さくなる。上述のように、第２スペーサ３２は、第２流体空間Ｓ２と第１外空間ＯＳ１とを連通する連通路３２ｃを備えている。そのため、第２流体空間Ｓ２に充填されていた第２流体Ｆ２が連通路３２ｃを介して第１外空間ＯＳ１に押し出される。これにより、第１外空間ＯＳ１の内部の圧力が上昇する。第１外空間ＯＳ１の内部の圧力が上昇すると、第１外空間ＯＳ１に存在していた第２流体Ｆ２の一部が、第２電極１２の第２開口部１２ｂを介して第１膨張部１０１の内部に押し出される。その結果、第１膨張部１０１の内部の圧力が上昇し、第１膨張部１０１が膨張する。
【0126】
また、第２セパレータ５０が第１電極１１に引き付けられると、図２１に示すように、第２セパレータ５０と第１電極１１との間の空間である第１流体空間Ｓ３の容積が小さくなる。その結果、第１流体空間Ｓ３に充填されていた第１流体Ｆ１が中央空間ＭＳに押し出される。同時に、第２セパレータ５０が第１電極１１に引き付けられると、第２セパレータ５０と第３電極１３との間の空間である第２流体空間Ｓ４の容積が大きくなる。これにより、第２流体空間Ｓ４の圧力が低下する。このため、第２膨張部１０２の内部に存在していた第２流体Ｆ２の一部が第２外空間ＯＳ２および第２流体空間Ｓ４に引き込まれ、第２膨張部１０２が収縮する。このとき、第２ユニットＵ２は、第１電極１１および第３電極１３の端部（すなわち、外縁部）から、第２膨張部１０２の内部に存在していた第２流体Ｆ２の一部を第２流体空間Ｓ４に受け入れてよい。これにより、第２セパレータ５０が変位する際に、第２流体空間Ｓ４内の圧力の変化を小さくすることができる。その結果、第２セパレータ５０が変位しやすくなっている。
【0127】
第２セパレータ５０の変位により起こる現象と同じように、第３セパレータ６０が第４電極１４に引き付けられると、図２０に示すように、第１流体空間Ｓ５に充填されていた第１流体Ｆ１が中央空間ＭＳに押し出される。同時に、第３膨張部１０３の内部に存在していた第２流体Ｆ２の一部が第３外空間ＯＳ３および第２流体空間Ｓ６に引き込まれ、第３膨張部１０３が収縮する。
【0128】
第２セパレータ５０の変位により起こる現象と同じように、第４セパレータ７０が第４電極１４に引き付けられると、図２１に示すように、第１流体空間Ｓ７に充填されていた第１流体Ｆ１が中央空間ＭＳに押し出される。同時に、第４膨張部１０４の内部に存在していた第２流体Ｆ２の一部が第４外空間ＯＳ４および第２流体空間Ｓ８に引き込まれ、第４膨張部１０４が収縮する。
【0129】
上述のように、第１セパレータ２０、第２セパレータ５０、第３セパレータ６０および第４セパレータ７０を変位させると、中央空間ＯＳに充填されていた第１流体Ｆ１が第１流体空間Ｓ１に引き込まれる。同時に、第１流体空間Ｓ３、第１流体空間Ｓ５および第１流体空間Ｓ７に充填されていた第１流体Ｆ１の一部が中央空間ＯＳに押し出される。その結果、中央空間ＭＳには、図３～図５に示す初期状態における容積よりも大きい容積の第１流体Ｆ１が充填される。その結果、中央空間ＭＳの内部の圧力が大きくなる。換言すれば、第１流体にＦ１に圧力が付与される。これにより、伸縮性を有する第１セパレータ２０の伸縮部２０ａが、第２電極１２の第１開口部１２ａから外空間に向けて膨張し、アクチュエータ１の一部が第１開口部１２ａから突出した突出状態となる。すなわち、伸縮部２０ａは、第１流体Ｆ１の移動に起因して初期状態と突出状態とが切り替わる。第１開口部１２ａから突出した伸縮部２０ａは、アクチュエータ１を備えたウェアラブル装置を装着したユーザの皮膚に接触することにより、ユーザに対して触覚を与える。本実施形態のアクチュエータ１は、第１セパレータ２０、第２セパレータ５０、第３セパレータ６０および第４セパレータ７０を変位させることにより、伸縮部２０ａの初期状態と突出状態とを切り替える事ができる。これにより、伸縮部２０ａの突出状態から初期状態への変化を、伸縮部２０ａ自体の張力に依存することなく実現することができる。そのため、突出状態から初期状態への切り替えを高速に行いたい場合にも、第１電極１１～第５電極１５に対して大きな電圧を印加する必要がなく、ユーザに対して安全に触覚を与えることができる。さらに、ユーザに与える触覚の制御の自在性が高いため、よりリアルな触覚をユーザに与えることができる。
【0130】
図２０および図２１に示すように、第１膨張部１０１が膨張したときの高さは、伸縮部２０ａが突出したときの伸縮部２０ａの高さよりも低くてもよい。これにより、伸縮部２０ａがユーザの皮膚に接触する際に、第１膨張部１０１がユーザの皮膚に接触する可能性を低減させることができる。その結果、ユーザに対して不要な触覚を与える可能性を低減することができる。
【0131】
図２２は、本動作例における頂部Ｐの移動を示す上面図である。上述のように、第２電極１２に近づくように第１セパレータ２０を変位させると、第２流体空間Ｓ２に存在する第２流体Ｆ２が押し出され、押し出された第２流体Ｆ２によって第１膨張部１０１が膨張する。膨張した第１膨張部１０１は、アクチュエータ１を平面視したときに、第１開口部１２ａにはみ出すように突出してもよい。これにより、図２２に示すように、第１膨張部１０１が第１開口部１２ａから突出した伸縮部２０ａを右方向に押圧する。その結果、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、伸縮部２０ａの頂部Ｐが第１開口部１２ａの中央から右方向に偏った位置に変位する。換言すれば、第１ユニットＵ１から押し出された第２流体Ｆ２によって伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置を偏らせる。これにより、左側から右側に向けて触覚を感じる位置が移動するように触覚をユーザに与えることができる。
【0132】
第１膨張部１０１の水平方向（換言すれば、伸縮部２０ａが突出する方向に垂直な方向）の膨張率は、鉛直方向（換言すれば、伸縮部２０ａが突出する方向）よりも大きくてもよい。当該構成によれば、第１膨張部１０１の内部に第２流体Ｆ２が流入したときに、水平方向に膨張しやすくなる。そのため、第１膨張部１０１が伸縮部２０ａに押圧する力を大きくすることができる。第１膨張部１０１の部分的な膨張率は、膨張率の異なる材料によって第１膨張部１０１を形成することによって、調整することができる。
【0133】
第１膨張部１０１の伸縮部に２０ａ近い領域の膨張率は、第１膨張部１０１の伸縮部２０ａに遠い領域の膨張率よりも大きくてもよい。当該構成によれば、第１膨張部１０１の内部に第２流体Ｆ２が充填されたときに、伸縮部に２０ａ近い領域において膨張しやすくなる。そのため、第１膨張部１０１が伸縮部２０ａに押圧する力を大きくすることができる。
【0134】
上述した第１膨張部１０１の構成については、第２膨張部１０２、第３膨張部１０３および第４膨張部１０４についても同様に適用することができる。
【0135】
図２に示すように、第２開口部１２ｂは、第２電極１２の外縁部に近い位置に設けられている。言い換えれば、第２開口部１２ｂは、アクチュエータ１を平面したときに、第１膨張部１０１における、伸縮部２０ａと対向する側とは反対側の外縁部に位置している。これにより、アクチュエータ１では、第１膨張部１０１のうち伸縮部２０ａと対向する側とは反対側から第２流体Ｆ２が流入する。これにより、伸縮部２０ａが突出した後に、第１膨張部１０１の伸縮部に２０ａ近い領域が膨張する。その結果、第１膨張部１０１による伸縮部２０ａの押圧を、伸縮部２０ａが突出した後に行いやすくなる。上記の構成および効果については、第３開口部１２ｃ、第４開口部１２ｄおよび第５開口部１２ｅについても同様である。
【0136】
上述のように、第１膨張部１０１の外周の一部は、第１開口部１２ａの形状に沿った形状となっていてもよい。これにより、第１膨張部１０１は、膨張したときに、伸縮部２０ａを伸縮部２０ａの外形に沿った面で押圧することができる。その結果、伸縮部２０ａを所望する方向（右方向）以外の方向に押圧する可能性を低減することができる。その結果、伸縮部２０ａの頂部Ｐを所望する方向以外へ移動する可能性を低減することができる。
【0137】
本実施形態におけるアクチュエータ１では、図２に示すように、アクチュエータ１をＺ軸方向から平面視した場合に、第１膨張部１０１における第２流体Ｆ２が流出入する流出入口である第２開口部１２ｂの幅（すなわち、第２開口部１２ｂの上下方向の長さ）は、第１開口部１１ａの幅（すなわち、第１開口部１１ａの直径）よりも大きくてもよい。
【0138】
次に、アクチュエータ１の他の動作例について説明する。本動作例では、制御部４０が画像表示装置２００から、図２に示す左下側から右上側に向けて触覚を感じる位置が移動するように触覚をユーザに与えるよう指示を受けたものとして説明する。
【0139】
この場合、制御部４０は、第１セパレータ２０が第２電極１２に、第２セパレータ５０が第３電極１３に、第３セパレータ６０が第４電極１４に、第４セパレータ７０が第４電極１４にそれぞれ引き付けられるように、第１電極１１～第５電極１５の電位、および、第１セパレータ２０～第４セパレータ７０が有する電極層２２の電位を制御する。例として、制御部４０は、第１電極１１、第４電極１４、第１セパレータ２０の電極層２２および第２セパレータ５０の電極層２２の電位を０Ｖのままとし、第２電極１２、第３電極１３、第５電極１５、第３セパレータ６０の電極層２２および第４セパレータ７０の電極層２２の電位を正の電位となるように制御してもよい。
【0140】
上記のように制御部４０が各電位を制御することにより、第１セパレータ２０が第２電極１２に引き付けられる。これにより、中央空間ＭＳに充填されていた第１流体Ｆ１の一部が第１流体空間Ｓ１に引き込まれる。同時に、第２流体空間Ｓ２に充填されていた第２流体Ｆ２の一部が第１膨張部１０１の内部の空間に流入することにより、第１膨張部１０１が膨張する。
【0141】
第１セパレータ２０の変位により起こる現象と同じように、第２セパレータ５０が第３電極１３に引き付けられると、中央空間ＭＳに充填されていた第１流体Ｆ１の一部が第１流体空間Ｓ３に引き込まれる。同時に、第２流体空間Ｓ４に充填されていた第２流体Ｆ２の一部が第２膨張部１０２の内部の空間に流入することにより、第２膨張部１０２が膨張する。
【0142】
第３セパレータ６０および第４セパレータ７０が第４電極に引き付けられるように変位することにより起こる現象は上述のとおりである。
【0143】
本動作例では、制御部４０は、中央空間ＭＳに充填されていた第１流体Ｆ１が第１流体空間Ｓ１および第１流体空間Ｓ３に引き込まれる体積が、第１流体空間Ｓ５および第１流体空間Ｓ７から中央空間ＭＳに押し出される体積よりも少なくなるように、各電位を制御してもよい。これにより、中央空間ＭＳには、初期状態における容積よりも大きい容積の第１流体Ｆ１が充填される。その結果、中央空間ＭＳの内部の圧力が大きくなる、アクチュエータ１の一部が第１開口部１２ａから突出した突出状態となる。
【0144】
図２３は、本動作例における頂部Ｐの移動を示すアクチュエータ１の上面図である。上述のように、第１セパレータ２０、第２セパレータ５０、第３セパレータ６０および第４セパレータ７０を変化させると、第１膨張部１０１第２膨張部１０２が膨張する。これにより、図２３に示すように、第１膨張部１０１が伸縮部２０ａを右方向に押圧するとともに、第２膨張部１０２が伸縮部２０ａを後方向に押圧する。これにより、アクチュエータ１をＺ軸方向から見たときに、伸縮部２０ａの頂部Ｐが第１開口部１２ａの中央から右後ろ方向に偏った位置に変位する。これにより、図２に示す左下側から右上側に向けて触覚を感じる位置が移動するように触覚をユーザに与えることができる。
【0145】
以上のように、本実施形態におけるアクチュエータ１は、第１流体Ｆ１から受ける圧力に応じて突出する伸縮部２０ａと、第１流体Ｆ１に圧力を付与する第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４が積層された積層体１０とを備える。そして、アクチュエータ１は、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４の複数の動作と、伸縮部２０ａの突出状態における伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置が偏る方向が、予め対応づけられている。
【0146】
上記の構成によれば、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４のうちの少なくとも１つの動作に基づいて、伸縮部を突出させるとともに、突出した伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置を、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４のうちの少なくとも１つの動作に対応付けられている方向へ変位可能である。その結果、触覚を感じる位置が移動するように触覚をユーザに与えることができる。これにより、アクチュエータ１は、触覚を効果的に提示することができるアクチュエータとなっている。
【0147】
本実施形態におけるアクチュエータ１では、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４の各ユニットは、２つの電極と、当該２つの電極との間の領域を仕切り、上記２つの電極の間に形成された電界により上記２つの電極に対する相対位置が変化するセパレータとを備え、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４のうちの少なくとも１つにおける上記セパレータの変位と、伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置が偏る方向とが対応付けられていている。具体的には、第１ユニットＵ１の第１セパレータ２０の変位、および第３ユニットＵ３の第３セパレータ６０の変位によって、伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置を左右方向に偏らせることができる。また、第２ユニットＵ２の第２セパレータ５０の変位、および第４ユニットＵ４の第４セパレータ７０の変位によって、伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置を前後方向に偏らせることができる。
【0148】
本実施形態におけるアクチュエータ１は、４つの膨張部（第１膨張部１０１～第４膨張部１０４）を備えている。第１膨張部１０１～第４膨張部１０４は、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４から押し出された第２流体Ｆ２がそれぞれ流入することにより、伸縮部２０ａを互いに異なる方向に押圧する。上記の構成により、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４が備える第１セパレータ２０、第２セパレータ５０、第３セパレータ６０および第４セパレータ７０が変位する方向を制御することにより、様々な方向に向けて触覚を感じる位置が移動するように触覚をユーザに与えることができる。
【0149】
本実施形態のアクチュエータ１は、第１膨張部１０１～第４膨張部１０４は、互いに連通していなくてもよい。これにより、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４のいずれかから押し出された第２流体Ｆ２が流入して膨張する膨張部を１つにすることができる。その結果、ユーザに触覚を精度良く付与することができる。本開示の一態様のアクチュエータ１では、第１膨張部１０１～第４膨張部１０４は、互いに連通していてもよい。この場合においても、開口部から第２流体Ｆ２が流入する膨張部が優先的に膨張するため、当該膨張部によって伸縮部２０ａが押圧される。
【0150】
本実施形態におけるアクチュエータ１は、下記のようにも表現することができる。すなわち、アクチュエータ１は、（１）第１電極１１と、（２）第２電極１２と、（３）第１電極１１と第２電極１２との間の領域を仕切り、第１電極１１と第２電極１２との間に形成された電界により第１電極１１および第２電極１２に対する相対位置が変化する第１セパレータ２０と、（４）第１セパレータ２０の変位に伴い、第１セパレータ２０と第１電極１１との間の第１流体空間Ｓ１を移動することが可能な第１流体Ｆ１が移動することに起因して初期状態と突出状態とが切り替わる伸縮部２０ａとを備え、第２電極１２と第１セパレータ２０との間の第２流体空間Ｓ２を移動する第２流体Ｆ２を利用して伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置を偏らせる。
【0151】
上記の構成によれば、第１流体Ｆ１が移動することにより伸縮部２０ａの初期状態と突出状態とを切り替えるとともに、第２流体Ｆ２を利用して伸縮部２０ａの頂部Ｐの位置を偏らせる。その結果、触覚を感じる位置が移動するように触覚をユーザに与えることができる。
【0152】
本実施形態におけるアクチュエータ１では、第１膨張部１０１は、第２電極１２に形成された第２開口部１２ｂを覆うように、外周部が第２電極１２と接着されており、第２開口部１２ｂから第１膨張部１０１の内部に第２流体Ｆ２が流出入する構成であったが、本開示のアクチュエータはこれに限られない。本開示の一態様のアクチュエータでは、第１膨張部１０１が第２開口部１２ｂに近い領域にのみ設けられてもよい。この場合、第２開口部１２ｂから流入した第２流体Ｆ２を第１膨張部１０１に導入する、剛性を有する導入部を備えていてもよい。これにより、第１膨張部１０１の体積が小さくなるため、第１膨張部１０１を膨張するために必要な第２流体Ｆ２の量を少なくすることができる。そのため、第２流体Ｆ２を第１膨張部１０１に送り出す第２流体空間Ｓ２の体積を小さくすることができる。換言すれば、第１電極１１と第２電極１２との間の距離を小さくすることができる。これにより、第２流体Ｆ２を第１膨張部１０１に押し出すために第１電極１１および第２電極１２に対して大きな電圧を印加する必要がないため、ユーザに対して安全に触覚を与えることができる。
【0153】
本開示の一態様のアクチュエータでは、第２電極１２の上面側に、第１膨張部１０１～第４膨張部１０４を第２電極１２とともに挟むように設けられた、剛性を有する平板を備えていてもよい。これにより、第２流体Ｆ２が流入して第１膨張部１０１～第４膨張部１０４が膨張する際に、上下方向への膨張が制限されることにより、水平方向に膨張しやすくできる。これにより、伸縮部２０ａの押圧力を高くすることができる。
【0154】
本実施形態のアクチュエータ１では、第１セパレータ２０の伸縮部２０ａが、アクチュエータ１から突出する構成であったが、本開示のアクチュエータはこれに限られない。本開示の一態様のアクチュエータでは、アクチュエータから突出する伸縮性を有する伸縮部を第１セパレータ２０とは別に備えている構成であってもよい。この場合、第１セパレータ２０は、アクチュエータ１を平面視したときに、第２電極１２の第１開口部１２ａが形成されている領域以外の領域に配置されていればよい。ただし、本実施形態のアクチュエータ１のように、第１セパレータ２０が伸縮部２０ａを備える構成、すなわち、第１セパレータ２０と伸縮部２０ａが一連の部材となっていることにより、アクチュエータ１の構成を簡素化することができる。
【0155】
本実施形態のアクチュエータ１では、４つのユニット（第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４）によって構成される積層体１０を備える構成であったが、本開示のアクチュエータはこれに限られない。本開示の一態様のアクチュエータ１では、積層体１０を構成するユニットの個数は、複数であればよく、２つであってもよいし、３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。積層体１０が少なくとも２つのユニットで構成されることにより、少なくとも１つの方向に触覚を感じる位置が移動する触覚をユーザに付与することができる。本開示の一態様のアクチュエータ１では、８つのユニットにより積層体１０が構成されるとともに、当該８つのユニットから第２流体Ｆ２が流入することによりそれぞれ伸縮部２０ａを異なる方向から押圧するように伸縮部２０ａの八方に配された８つの膨張部を有する構成であってもよい。
【0156】
本実施形態のアクチュエータ１では、第１セパレータ２０は、第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲において第２電極１２に固定されており、外縁部において第１電極１１に固定されていたが、本開示のアクチュエータはこれに限られない。本開示の一態様のアクチュエータは、例えば、第１セパレータ２０が第２電極１２の第１開口部１２ａの周囲および外縁部において、第１電極１１および第２電極１２との間に固定される構成であってもよい。
【0157】
本開示の一態様のアクチュエータでは、第１電極１１～第５電極１５が可撓性を有し、各電極間に形成された電界により第１電極１１～第５電極１５が撓むことにより、第１セパレータ２０、第２セパレータ５０、第３セパレータ６０および第４セパレータ７０を変位させる構成であってもよい。
【0158】
〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【0159】
【0160】
図２５に示すように、アクチュエータ１Ａは、実施形態１における第１電極１１、第３電極１３、第４電極１４および第５電極１５に代えて、第１電極１１Ａ、第３電極１３Ａ、第４電極１４Ａおよび第５電極１５Ａを備えている。
【0161】
第２電極１２、第１電極１１Ａ、第３電極１３Ａ、第４電極１４Ａおよび第５電極１５Ａは、中央領域ＭＳを形成する開口部である第１開口部１２ａ、第１開口部１１ａ、第１開口部１３ａ、第１開口部１４ａおよび第１開口部１５ａの幅が、上層から下層に向かうにつれて小さくなるように設けられている。例えば、第１電極１１Ａの第１開口部１１ａの幅（例えば、第１開口部１１ａが円形状である場合は第１開口部１１ａの直径）は、第２電極１２の第１開口部１２ａの幅よりも小さくなるように設けられている。
【0162】
上記の構成を有することにより、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４の中央部の開口部は、ユニットが配置される層が下層になるにつれて小さくなっている。例えば、第２ユニットＵ２の上層の電極である第１電極１１の第１開口部１１ａは、第１ユニットＵ１の上層の電極である第２電極１２の第１開口部１２ａよりも小さくなっている。これにより、中央空間ＭＳは、下方向に向かうにつれて、断面積が段階的に小さくなっている。そのため、第１ユニットＵ１の第１流体空間Ｓ１、第２ユニットＵ２の第１流体空間Ｓ３、第３ユニットＵ３の第１流体空間Ｓ５、および／または、第４ユニットＵ４の第１流体空間Ｓ７から押し出された第１流体Ｆ１が伸縮部２０ａに向かう方向（すなわち、上方向）に移動しやすくなる。その結果、第１流体Ｆ１により伸縮部２０ａを突出させやすくなる。
【0163】
本実施形態におけるアクチュエータ１Ａでは、図２５に示すように、第１ユニットＵ１～第４ユニットＵ４の各ユニットにおいて、上層の電極の第１開口部の開口幅が下層の電極の第１開口部の開口幅よりも大きくなっていてもよい。例えば、第１ユニットＵ１では、上層の第２電極１２の第１開口部１２ａの開口幅が下層の第１電極１１の第１開口部１１ａの開口幅よりも大きくなっていてもよい。これにより、アクチュエータ１ＡをＺ軸方向から見たときに、第１電極１１Ａの第１開口部１１ａの外周の内側に第２電極１２の上面が存在する。そのため、第１流体空間Ｓ１から押し出された第１流体Ｆ１は、第２電極１２の第１開口部１２ａよりも下方向に移動できず、伸縮部２０ａに向かう方向（すなわち、上方向）に移動しやすくなる。その結果、第１流体Ｆ１により伸縮部２０ａを突出させやすくなる。
【0164】
以上、本開示に係る発明について、諸図面および実施例に基づいて説明してきた。しかし、本開示に係る発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。すなわち、本開示に係る発明は本開示で示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示に係る発明の技術的範囲に含まれる。つまり、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。また、これらの変形または修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
【0165】
〔まとめ〕
本開示の態様１に係るアクチュエータは、第１流体の流入に応じて突出する伸縮部と、互いに少なくとも一部が仕切られた、それぞれ前記第１流体を流出入させる複数のユニットと、を備え、前記複数のユニットのうちの少なくとも１つの動作に基づいて、前記伸縮部を突出させるとともに、前記伸縮部の突出状態における前記伸縮部の頂部の位置を、前記動作に対応付けられている方向へ変位可能である。
本開示の態様１に係るアクチュエータは、第１流体の流入に応じて突出する伸縮部と、互いに少なくとも一部が仕切られた、それぞれ前記第１流体を流出入させる複数のユニットと、を備え、前記複数のユニットのうちの少なくとも１つの動作に基づいて、前記伸縮部を突出させるとともに、前記伸縮部の突出状態における前記伸縮部の頂部の位置を、前記動作に対応付けられている方向へ変位可能である。
【0166】
本開示の態様２に係るアクチュエータは、上記の態様１において、前記ユニットは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の領域を仕切り、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された電界により前記第１電極および前記第２電極に対する相対位置が変化するセパレータとを備え、前記複数のユニットのうちの少なくとも１つにおける前記セパレータの変位と、前記伸縮部の頂部の位置が変位する方向とが対応付けられていてもよい。
【0167】
本開示の態様３に係るアクチュエータは、上記の態様２において、前記複数のユニットに含まれる第１ユニットが備える第１電極と、前記第１ユニットの直下の第２ユニットが備える第２電極とは共有されていてもよい。
【0168】
本開示の態様４に係るアクチュエータは、上記の態様２または３において、前記伸縮部は、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を移動することが可能な第１流体の移動に起因して初期状態と突出状態とが切り替わる構成であってもよい。
【0169】
本開示の態様５に係るアクチュエータは、上記の態様２から４のいずれかにおいて、前記セパレータは、前記第２電極に近づく動作により、前記第２電極と前記セパレータとの間の第２空間に存在する第２流体を押し出し、前記複数のユニットの少なくとも１つから押し出された前記第２流体によって前記伸縮部の頂部の位置を偏らせる構成であってもよい。
【0170】
本開示の態様６に係るアクチュエータは、上記の態様２から５のいずれかにおいて、前記複数のユニットが積層されており、前記複数のユニットが備える前記第１電極および前記第２電極は開口部を有しており、前記伸縮部は、最も上に位置した前記ユニットが備える前記第２電極の開口部に位置しており、前記複数のユニットは、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を有しており、各ユニットの前記第１空間は、前記開口部を介して連通している構成であってもよい。
【0171】
本開示の態様７に係るアクチュエータは、上記の態様６において、前記複数のユニットのうち少なくとも１つの前記ユニットから押し出された第２流体が流入することにより膨張する膨張部を備え、前記膨張部が膨張して前記伸縮部を押圧することにより、前記伸縮部の頂部の位置を偏らせる構成であってもよい。
【0172】
本開示の態様８に係るアクチュエータは、上記の態様７において、複数の前記膨張部を備え、前記複数の膨張部のそれぞれは、前記複数のユニットのいずれかから押し出された前記第２流体が流入し、前記伸縮部を互いに異なる方向に押圧する構成であってもよい。
【0173】
本開示の態様９に係るアクチュエータは、上記の態様７または８において、前記膨張部が膨張したときの高さは、前記伸縮部が突出したときの前記伸縮部の高さよりも低い構成であってもよい。
【0174】
本開示の態様１０に係るアクチュエータは、上記の態様７から９のいずれかにおいて、前記膨張部は、最も上に位置した前記ユニットが備える前記第２電極上に位置している構成であってもよい。
【0175】
本開示の態様１１に係るアクチュエータは、上記の態様７から１０のいずれかにおいて、前記膨張部の水平方向の膨張率は、鉛直方向の膨張率よりも大きい構成であってもよい。
【0176】
本開示の態様１２に係るアクチュエータは、上記の態様７から１１のいずれかにおいて、前記膨張部の前記伸縮部に近い領域の膨張率は、前記膨張部の前記伸縮部に遠い領域の膨張率よりも大きい構成であってもよい。
【0177】
本開示の態様１３に係るアクチュエータは、上記の態様８において、前記複数の膨張部のうち１つの前記膨張部を膨張させることにより、前記伸縮部を変形させる構成であってもよい。
【0178】
本開示の態様１４に係るアクチュエータは、上記の態様８において、前記複数の膨張部のうち２つ以上の前記膨張部を膨張させることにより、前記伸縮部を変形させる構成であってもよい。
【0179】
本開示の態様１５に係るアクチュエータは、上記の態様８において、前記複数の膨張部は、互いに連通していない構成であってもよい。
【0180】
本開示の態様１６に係るアクチュエータは、上記の態様７から１５のいずれかにおいて、前記膨張部の内部の空間と連通する空間は、密閉空間となっている構成であってもよい。
【0181】
本開示の態様１７に係るアクチュエータは、上記の態様７から１６のいずれかにおいて、前記複数のユニットは、前記第１電極および前記第２電極の端部から、前記膨張部の内部の前記第２流体を、前記第２電極と前記セパレータとの間の第２空間に受け入れる構成であってもよい。
【0182】
本開示の態様１８に係るアクチュエータは、上記の態様７から１７のいずれかにおいて、前記セパレータが前記第２電極に近づく動作に伴い、前記第１電極と前記セパレータとの間の第１空間に前記第１流体を引き込む構成であってもよい。
【0183】
本開示の態様１９に係るアクチュエータは、上記の態様７から１８のいずれかにおいて、前記膨張部の、前記伸縮部と対向する側とは反対側から前記第２流体が流入する構成であってもよい。
【0184】
本開示の態様２０に係るアクチュエータは、上記の態様７から１９のいずれかにおいて、前記膨張部の前記伸縮部側の形状は、最上層の前記ユニットが備える前記第２電極の前記開口部の形状に沿った形状であってもよい。
【0185】
本開示の態様２１に係るアクチュエータは、上記の態様７から２０のいずれかにおいて、前記アクチュエータを平面視した場合に、前記膨張部における前記第２流体が流出入する流出入口の幅は、最上層の前記ユニットが備える前記第２電極の前記開口部の幅よりも大きい構成であってもよい。
【0186】
本開示の態様２２に係るアクチュエータは、上記の態様２から２１のいずれかにおいて、前記第１電極と前記第２電極との間の距離を維持するスペーサをさらに備えている構成であってもよい。
【0187】
本開示の態様２３に係るアクチュエータは、上記の態様２２において、前記スペーサとして、前記伸縮部に近い位置にある第１スペーサと、前記第１スペーサよりも前記伸縮部から遠い位置にある第２スペーサとを備えている構成であってもよい。
【0188】
本開示の態様２４に係るアクチュエータは、上記の態様２３において、前記アクチュエータを平面視した場合に、前記複数のユニットが備える前記第１スペーサは、互いに異なる位置に設けられていてもよい。
【0189】
本開示の態様２５に係るアクチュエータは、上記の態様６において、前記複数のユニットの前記開口部の開口幅は、前記複数のユニットが配置される層が下層になるにつれて小さくなる構成であってもよい。
【0190】
本開示の態様２６に係るアクチュエータは、上記の態様６または２５において、前記第２電極が有する前記開口部の開口幅は、前記第１電極が有する前記開口部の開口幅よりも大きい構成であってもよい。
【0191】
本開示の態様２７に係るアクチュエータは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の領域を仕切り、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された電界により前記第１電極および前記第２電極に対する相対位置が変化するセパレータと、前記セパレータの変位に伴い、前記セパレータと前記第１電極との間の第１空間を移動することが可能な第１流体が移動することに起因して初期状態と突出状態とが切り替わる伸縮部とを備え、前記第２電極と前記セパレータとの間の第２空間を移動する第２流体を利用して前記伸縮部の頂部の位置を偏らせる。
【0192】
本開示の態様２８に係るハプティクスデバイスは、上記態様１から２７のいずれかのアクチュエータが少なくとも１つ搭載されている。
【0193】
本開示の態様２９に係るハプティクスシステムは、上記態様２８のハプティクスデバイスと、前記ハプティクスデバイスに通信可能に接続された画像表示装置と、を備える。
【符号の説明】
【0194】
１、１Ａ アクチュエータ
１０ 積層体
１１、１１Ａ 第１電極
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ 第１開口部
１２ 第２電極
１３、１３Ａ 第３電極
１４、１４Ａ 第４電極
１５、１５Ａ 第５電極
２０ 第１セパレータ
２０ａ 伸縮部
３１、５１、６１、７１ 第１スペーサ
３２、５２、６２、７２ 第２スペーサ
５０ 第２セパレータ
６０ 第３セパレータ
７０ 第４セパレータ
１００ 装着型ハプティクスデバイス（ハプティクスデバイス）
１０１ 第１膨張部
１０２ 第２膨張部
１０３ 第３膨張部
１０４ 第４膨張部
２００ 外部装置
３００Ａ ハプティクスシステム
Ｆ１ 第１流体
Ｆ２ 第２流体
Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７ 第１流体空間（第１空間）
Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８ 第２流体空間（第２空間）
Ｕ１ 第１ユニット
Ｕ２ 第２ユニット
Ｕ３ 第３ユニット
Ｕ４ 第４ユニット
１０ 積層体
１１、１１Ａ 第１電極
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ 第１開口部
１２ 第２電極
１３、１３Ａ 第３電極
１４、１４Ａ 第４電極
１５、１５Ａ 第５電極
２０ 第１セパレータ
２０ａ 伸縮部
３１、５１、６１、７１ 第１スペーサ
３２、５２、６２、７２ 第２スペーサ
５０ 第２セパレータ
６０ 第３セパレータ
７０ 第４セパレータ
１００ 装着型ハプティクスデバイス（ハプティクスデバイス）
１０１ 第１膨張部
１０２ 第２膨張部
１０３ 第３膨張部
１０４ 第４膨張部
２００ 外部装置
３００Ａ ハプティクスシステム
Ｆ１ 第１流体
Ｆ２ 第２流体
Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７ 第１流体空間（第１空間）
Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８ 第２流体空間（第２空間）
Ｕ１ 第１ユニット
Ｕ２ 第２ユニット
Ｕ３ 第３ユニット
Ｕ４ 第４ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】