JP7432298B2 - トランスデューサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第一の態様は、第一内面及び第一外面を備え、前記第一内面から前記第一外面に亘って貫通する複数の第一貫通孔を備えるシート状の第一電極シートと、
熱可塑性材料からなる誘電体素材により形成され、第一面が前記第一電極シートの前記第一内面に対向して配置されるシート状の誘電体層と、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第一融着層と、
を備え、
前記第一融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第一電極シートの前記第一内面の全面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートの前記第一内面とが対向する全範囲において前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートの前記第一内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第一貫通孔に位置し前記第一貫通孔の第一内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第一貫通孔の前記第一内周面とを接合すると共に、前記第一電極シートの前記複数の第一貫通孔を閉塞する、トランスデューサにある。
本発明の第二の態様は、第一内面及び第一外面を備え、前記第一内面から前記第一外面に亘って貫通する複数の第一貫通孔を備える第一電極シートと、
熱可塑性材料からなる誘電体素材により形成され、第一面が前記第一電極シートの前記第一内面に対向して配置される誘電体層と、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第一融着層と、
を備え、
前記第一融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第一電極シートの前記第一内面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートの前記第一内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第一貫通孔の第一内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第一貫通孔の前記第一内周面とを接合すると共に、前記第一電極シートの前記複数の第一貫通孔を閉塞し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記第一電極シートの前記第一外面の一部に融着することにより、前記第一外面の少なくとも一部を被覆する、トランスデューサにある。
本発明の第三の態様は、第一内面及び第一外面を備え、前記第一内面から前記第一外面に亘って貫通する複数の第一貫通孔を備える第一電極シートと、
熱可塑性材料からなる誘電体素材により形成され、第一面が前記第一電極シートの前記第一内面に対向して配置される誘電体層と、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第一融着層と、
第二内面及び第二外面を備え、前記第二内面から前記第二外面に亘って貫通する複数の第二貫通孔を備え、前記第二内面側が前記誘電体層における前記第一面とは反対側の第二面に対向して配置される第二電極シートと、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第二融着層と、
を備え、
前記第一融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第一電極シートの前記第一内面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートの前記第一内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第一貫通孔の第一内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第一貫通孔の前記第一内周面とを接合すると共に、前記第一電極シートの前記複数の第一貫通孔を閉塞し、
前記第二融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第二電極シートの前記第二内面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートの前記第二内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第二貫通孔の第二内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第二貫通孔の前記第二内周面とを接合すると共に、前記第二電極シートの前記複数の第二貫通孔を閉塞し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記第二電極シートの前記第二外面の一部に融着することにより、前記第二外面の少なくとも一部を被覆する、トランスデューサにある。
本発明の第四の態様は、上述した第一の態様又は第二の態様に記載のトランスデューサの製造方法であって、
前記第一電極シートと前記誘電体素材とを積層することにより積層体を形成し、
前記積層体に対して前記第一電極シートの前記第一外面側から加圧及び加熱することにより、前記誘電体素材における前記第一電極シート側の面を溶融して、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを接合する前記第一融着層を形成し、前記第一電極シートを前記誘電体素材の前記第一面側に埋設する、トランスデューサの製造方法にある。
本発明の第五の態様は、上述した第三の態様に記載のトランスデューサの製造方法であって、
前記第一電極シートと前記誘電体素材と前記第二電極シートとを積層することにより積層体を形成し、
前記積層体に対して前記第一電極シートの前記第一外面側から加圧及び加熱することにより、前記誘電体素材における前記第一電極シート側の面を溶融して、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを接合する前記第一融着層を形成し、前記第一電極シートを前記誘電体素材の前記第一面側に埋設し、
前記積層体に対して前記第二電極シートの前記第二外面側から加熱することにより、前記誘電体素材における前記第二電極シート側の面を溶融して、前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートとを接合する前記第二融着層を形成し、前記第二電極シートを前記誘電体素材の前記第二面側に埋設する、トランスデューサの製造方法にある。
トランスデューサTは、静電型である。つまり、トランスデューサTは、電極間の静電容量の変化を利用して、振動や音等を発生させるアクチュエータとして機能させることができる。また、トランスデューサTは、電極間の静電容量の変化を利用して、外部からの押込力等を検出するセンサ、電位を有する導電体の接触又は接近を検出するセンサとして機能させることができる。
各例のトランスデューサTの構成の概要は、表1,2に示すとおりである。何れの例においても、トランスデューサTは、融着材料の融着により、何れかの構成部材が接合されている。そして、融着材料により形成された部位であって接合対象の部材を融着する部位を融着層と称する。ここで、融着材料は、融着材料が熱によって溶融してその後に固化することにより、他の部材との接合力を発揮する材料である。ただし、融着材料は、揮散型接着剤とは異なる材料であり、有機溶媒を用いることなく、熱によって溶融することができる材料である。つまり、融着材料は、熱可塑性材料である。特に、以下においては、融着材料には、熱可塑性エラストマーが好適に用いられる。
第一例のトランスデューサ1について、図2~図4を参照して説明する。図2及び図3に示すように、トランスデューサ1は、第一電極シート21、第二電極シート22、誘電体層23、第一保護層24、及び、第二保護層25により構成される静電シートを備える。なお、第一例のトランスデューサ1は、第二電極シート22及び第二保護層25を備えず、第一電極シート21、誘電体層23及び第一保護層24により構成される静電シートを備えると共に、第二電極層T2(図1に示す)に相当する変形不能な導電部材(図示せず)を備える構成とすることもできる。
第二例のトランスデューサ2及びその製造方法について、図5を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第三例のトランスデューサ3及びその製造方法について、図6を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第三例において、誘電体素材63aは、ディップ、スプレー、コーティング等により、第二電極シート22に付着させた。この他に、第二電極シート22と誘電体素材63aとが一体化された部材を製造するためには、公知の共押し出しを適用することもできる。ただし、この場合には、誘電体素材63aが、第二電極シート22の第二貫通孔22aを閉塞するため、トランスデューサ3は、通気性を有しない。
第四例のトランスデューサ4及びその製造方法について、図7を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第五例のトランスデューサ5及びその製造方法について、図8を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第五例の変形態様のトランスデューサ6及びその製造方法について、図9を参照して説明する。第五例との相違点について説明する。図9に示すように、第一誘電体素材83aは、第一電極シート21の第一外面21cを被覆していない。さらに、第二誘電体素材84aは、第二電極シート22の第二外面22cを被覆していない。そして、トランスデューサ6の素材6aを準備して、第五例と同様に製造する。このようにして製造されたトランスデューサ6は、第五例のトランスデューサ5と概ね共通する。ただし、第一電極シート21の第一外面21c及び第二電極シート22の第二外面22cが露出している。電極の露出を許容することができれば、トランスデューサ6は、十分に効果を発揮する。
第六例のトランスデューサ7及びその製造方法について、図10を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第七例のトランスデューサ8及びその製造方法について、図11を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第八例のトランスデューサ9及びその製造方法について、図12を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第九例のトランスデューサ10を構成する静電シート及びその製造方法について、図13及び図14を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。ここで、第九例のトランスデューサ10は、第一例のトランスデューサ2の変形態様として説明する。ただし、第九例のトランスデューサ10の特有の構成、すなわち第一電極シート121及び第二電極シート122を、他の例における第一電極シート21及び第二電極シート22に置換することもできる。
第九例の第一変形態様のトランスデューサ11を構成する静電シートについて、図15を参照して説明する。上記の第九例のトランスデューサ10を構成する静電シートにおいては、第一電極シート121が第一スリット121dを備え、第二電極シート122が第二スリット122dを備えることとした。この他に、図15に示すように、トランスデューサ11を構成する静電シートにおいては、第一電極シート121は第一スリット121dを備え、第二電極シート22は第二スリットを備えないようにしてもよい。
第九例の第二変形態様のトランスデューサ12を構成する静電シートについて、図16を参照して説明する。上記の第九例のトランスデューサ10を構成する静電シートにおいては、第一スリット121d及び第二スリット122dが、副方向の中央部に形成されている。これに対して、トランスデューサ12を構成する静電シートにおいては、図16に示すように、第一電極シート221の第一スリット221d及び第二電極シート222の第二スリット222dが、副方向の両端部に形成されており、副方向の中央部に形成されていない。この場合も、第九例のトランスデューサ10と同様の効果を奏する。
第九例の第三変形態様のトランスデューサ13を構成する静電シートについて、図17を参照して説明する。トランスデューサ13を構成する静電シートにおいて、誘電体層323には、副方向の両端に切欠323a,323bが形成されている。
第九例の第四変形態様のトランスデューサ14を構成する静電シートについて、図18を参照して説明する。トランスデューサ14を構成する静電シートにおいて、第一電極シート421は、複数種の第一スリット421d1,421d2,421d3を備える。第一スリット421d1は、副方向において、第一電極シート421の外縁における2つの位置(両端位置)を結ぶように形成されている。第一スリット421d2は、主方向において、第一電極シート421の外縁における2つの位置(両端位置)を結ぶように形成されている。つまり、2種の第一スリット421d1,421d2は、第一電極シート421による検出領域を複数(4つ)に分割している。ここで、2種の第一スリット421d1,421d2は、直線状を例示したが、曲線、折れ曲がり線等、任意の線を採用することができる。
第十例のトランスデューサ15について、図19を参照して説明する。第一例と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。ここで、第十例のトランスデューサ15は、第一例のトランスデューサ2の変形態様として説明する。ただし、第十例のトランスデューサ15の特有の構成、すなわち第一リード線526及び第二リード線527を追加する構成、他の例に適用することもできる。
第十例の第一変形態様のトランスデューサ16を構成する静電シートについて、図22を参照して説明する。トランスデューサ16において、第一リード線526の導通部526bが、第一貫通孔21aを介して第一電極シート21に絡められている。このようにして、両者の電気的な接続状態を確実なものとすることができる。製造時には、予め導通部526bと第一電極シート21が絡められた状態にし、その後に、一対のローラ41,42による加圧及び加熱によって、誘電体層23の本体部分に融着される。
第十例の第二変形態様のトランスデューサ17を構成する静電シートについて、図23を参照して説明する。トランスデューサ17は、さらに、第一リード線526の導通部526bと第一電極シート21を電気的に接続した状態で固着する第一固着層728を備える。第一固着層728は、半田又は導電性樹脂等の導電性接合材からなる。一対のローラ41,42による加圧及び加熱の前に、予め、第一固着層728により、第一リード線526の導通部526bと第一電極シート21とを固着してもよい。また、一対のローラ41,42による加圧及び加熱の後に、第一固着層728により、第一リード線526の導通部526bと第一電極シート21とを固着してもよい。これにより、第一電極シート21と第一リード線526の導通部526bとの電気的な接続が確実となる。
Claims (19)
- 第一内面及び第一外面を備え、前記第一内面から前記第一外面に亘って貫通する複数の第一貫通孔を備えるシート状の第一電極シートと、
熱可塑性材料からなる誘電体素材により形成され、第一面が前記第一電極シートの前記第一内面に対向して配置されるシート状の誘電体層と、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第一融着層と、
を備え、
前記第一融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第一電極シートの前記第一内面の全面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートの前記第一内面とが対向する全範囲において前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートの前記第一内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第一貫通孔に位置し前記第一貫通孔の第一内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第一貫通孔の前記第一内周面とを接合すると共に、前記第一電極シートの前記複数の第一貫通孔を閉塞する、トランスデューサ。 - 第一内面及び第一外面を備え、前記第一内面から前記第一外面に亘って貫通する複数の第一貫通孔を備える第一電極シートと、
熱可塑性材料からなる誘電体素材により形成され、第一面が前記第一電極シートの前記第一内面に対向して配置される誘電体層と、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第一融着層と、
を備え、
前記第一融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第一電極シートの前記第一内面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートの前記第一内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第一貫通孔の第一内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第一貫通孔の前記第一内周面とを接合すると共に、前記第一電極シートの前記複数の第一貫通孔を閉塞し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記第一電極シートの前記第一外面の一部に融着することにより、前記第一外面の少なくとも一部を被覆する、トランスデューサ。 - 前記第一電極シートは、面方向に伸縮可能であり、
前記誘電体層は、エラストマーにより形成され、
前記第一電極シート及び前記誘電体層により構成される静電シートは、面方向に伸縮可能である、請求項1又は2の何れか一項に記載のトランスデューサ。 - 前記第一電極シートは、さらに、前記第一貫通孔の開口長さよりも長く形成されると共に、広がり変形によって前記第一電極シートが主方向へ伸張することを許容するスリットを備え、
前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分は、前記スリットの部分に充填されており、前記スリットの前記主方向への広がり変形に伴って前記主方向に伸張する、請求項3に記載のトランスデューサ。 - 前記第一電極シートは、前記主方向に複数の前記スリットを備える、請求項4に記載のトランスデューサ。
- 前記スリットは、前記主方向に対して角度を有する方向に延在する、請求項4又は5に記載のトランスデューサ。
- 前記スリットは、前記主方向に直交する副方向において中央部に形成され、且つ、前記副方向において両端部に形成されていない、請求項4-6の何れか一項に記載のトランスデューサ。
- 前記スリットは、前記主方向に直交する副方向において両端部に形成され、且つ、前記副方向において中央部に形成されていない、請求項4-6の何れか一項に記載のトランスデューサ。
- 前記スリットは、前記第一電極シートの外縁における2つの位置を結ぶように形成されており、前記第一電極シートによる検出領域を複数に分割する、請求項4-6の何れか一項に記載のトランスデューサ。
- 前記スリットは、前記第一電極シートが非伸張状態において領域を有して形成されている、請求項4-9の何れか一項に記載のトランスデューサ。
- 前記スリットは、前記第一電極シートが非伸張状態において線状に形成されている、請求項4-9の何れか一項に記載のトランスデューサ。
- 前記スリットは、前記主方向において前記第一貫通孔の開口長さよりも長く形成されると共に、前記主方向に直交する副方向への広がり変形によって前記第一電極シートが前記副方向へ伸張することを許容し、
前記誘電体層は、前記スリットの部分に配置されており、前記スリットの前記副方向への広がり変形に伴って前記副方向に伸張する、請求項4-11の何れか一項に記載のトランスデューサ。 - 前記トランスデューサは、さらに、
前記第一電極シートの前記第一内面と前記誘電体層の前記本体部分との間に挟まれており、且つ、前記第一電極シートの前記第一内面と前記誘電体層の前記本体部分との間から外部に延在する第一リード線を備える、請求項1-12の何れか一項に記載のトランスデューサ。 - 前記第一リード線の導通部は、前記第一貫通孔を介して前記第一電極シートに絡められている、請求項13に記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサは、さらに、
前記第一リード線の導通部と前記第一電極シートとを電気的に接続した状態で固着し、導電性接合材からなる第一固着層を備える、請求項13又は14に記載のトランスデューサ。 - 前記トランスデューサは、さらに、
第二内面及び第二外面を備え、前記第二内面から前記第二外面に亘って貫通する複数の第二貫通孔を備え、前記第二内面側が前記誘電体層における前記第一面とは反対側の第二面に対向して配置されるシート状の第二電極シートと、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第二融着層と、
を備え、
前記第二融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第二電極シートの前記第二内面の全面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートの前記第二内面とが対向する全範囲において前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートの前記第二内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第二貫通孔に位置し前記第二貫通孔の第二内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第二貫通孔の前記第二内周面とを接合すると共に、前記第二電極シートの前記複数の第二貫通孔を閉塞する、請求項1に記載のトランスデューサ。 - 第一内面及び第一外面を備え、前記第一内面から前記第一外面に亘って貫通する複数の第一貫通孔を備える第一電極シートと、
熱可塑性材料からなる誘電体素材により形成され、第一面が前記第一電極シートの前記第一内面に対向して配置される誘電体層と、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第一融着層と、
第二内面及び第二外面を備え、前記第二内面から前記第二外面に亘って貫通する複数の第二貫通孔を備え、前記第二内面側が前記誘電体層における前記第一面とは反対側の第二面に対向して配置される第二電極シートと、
融着材料として前記誘電体層を構成する前記誘電体素材の一部分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と同一材料成分により構成され、前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートとを、前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分の融着により接合する第二融着層と、
を備え、
前記第一融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第一電極シートの前記第一内面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートの前記第一内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第一貫通孔の第一内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第一貫通孔の前記第一内周面とを接合すると共に、前記第一電極シートの前記複数の第一貫通孔を閉塞し、
前記第二融着層は、
前記融着材料としての前記誘電体素材の一部分が前記第二電極シートの前記第二内面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートの前記第二内面とを接合し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記複数の第二貫通孔の第二内周面に融着することにより、前記誘電体層の前記本体部分と前記複数の第二貫通孔の前記第二内周面とを接合すると共に、前記第二電極シートの前記複数の第二貫通孔を閉塞し、
前記融着材料としての前記誘電体素材の他の一部分が前記第二電極シートの前記第二外面の一部に融着することにより、前記第二外面の少なくとも一部を被覆する、トランスデューサ。 - 請求項1又は2に記載のトランスデューサの製造方法であって、
前記第一電極シートと前記誘電体素材とを積層することにより積層体を形成し、
前記積層体に対して前記第一電極シートの前記第一外面側から加圧及び加熱することにより、前記誘電体素材における前記第一電極シート側の面を溶融して、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを接合する前記第一融着層を形成し、前記第一電極シートを前記誘電体素材の前記第一面側に埋設する、トランスデューサの製造方法。 - 請求項16又は17に記載のトランスデューサの製造方法であって、
前記第一電極シートと前記誘電体素材と前記第二電極シートとを積層することにより積層体を形成し、
前記積層体に対して前記第一電極シートの前記第一外面側から加圧及び加熱することにより、前記誘電体素材における前記第一電極シート側の面を溶融して、前記誘電体層の前記本体部分と前記第一電極シートとを接合する前記第一融着層を形成し、前記第一電極シートを前記誘電体素材の前記第一面側に埋設し、
前記積層体に対して前記第二電極シートの前記第二外面側から加熱することにより、前記誘電体素材における前記第二電極シート側の面を溶融して、前記誘電体層の前記本体部分と前記第二電極シートとを接合する前記第二融着層を形成し、前記第二電極シートを前記誘電体素材の前記第二面側に埋設する、トランスデューサの製造方法。
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