(57)【要約】本発明は、コイル状繊維の製造方法であって、（ａ）繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って複数の第１領域、および複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられた繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成する工程、および（ｂ）コイルの中心軸方向において、第１領域の長さおよび第２領域の長さの比率関係が前記一定の規則を充足していない箇所をコイル状繊維の欠陥部として検出する工程を具備する。本発明では、目視又は検出器で前記欠陥部を容易に発見することにより、歩留まりの向上を実現することができる。
2019017071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状繊維の製造方法であって、
（ａ）繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられた前記繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成する工程、および
（ｂ）前記コイルの中心軸方向において、前記第１領域の長さおよび前記第２領域の長さの比率関係が前記一定の規則を充足していない箇所を、前記コイル状繊維の欠陥部として検出する工程、
を具備する、コイル状繊維の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル状繊維の製造方法であって、さらに
（ｃ）前記工程（ａ）の後、かつ前記工程（ｂ）の前に、前記比率関係を取得し、取得した前記比率関係が前記一定の規則に基づく比率に合致するかを判断する工程
を具備し、
ここで、
前記工程（ｂ）において、前記工程（ｃ）にて得られた判断結果に基づいて前記欠陥部を検出する、
コイル状繊維の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のコイル状繊維の製造方法であって、さらに
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記工程（ｂ）で検出された前記欠陥部を含む前記第１領域を切断して、前記コイル状繊維から前記欠陥部を含む前記第１領域を除去する工程、
を具備する、
コイル状繊維の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のコイル状繊維の製造方法であって、さらに
（ｄ）前記工程（ｃ）において前記欠陥部が除去された前記コイル状繊維の端部同士を連結する工程、
を具備する、
コイル状繊維の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載のコイル状繊維の製造方法であって、さらに、
（ｄ）前記工程（ｃ）において前記欠陥部が除去された前記コイル状繊維の端部の間に補修用コイル状繊維を介在させて連結する工程、
を具備する、
コイル状繊維の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイル状繊維の製造方法であって、さらに、
（ｃ）前記工程（ａ）の前に、前記繊維の前記長軸方向に沿って前記一定の規則に従って前記繊維を着色し、前記複数の第１領域または前記複数の第２領域のいずれか一方を形成する工程、
を具備する、
コイル状繊維の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のコイル状繊維の製造方法であって、
前記一定の規則とは、前記長軸方向において、前記第１領域における前記繊維の長さ、および前記第２領域における前記繊維の長さが予め決められた比率で形成されていることを意味する、
コイル状繊維の製造方法。
【請求項８】
コイル状繊維であって、以下を具備する：
繊維、ここで、
前記繊維は、その長軸の周りに沿って捩られており、
前記繊維は、円筒状のコイルの形状を有しており、かつ
前記繊維には、その長軸方向に沿って一定の規則に従って複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられている、
コイル状繊維。
【請求項９】
請求項８に記載のコイル状繊維であって、
前記長軸方向における前記第１領域の長さは、前記コイルの直径に１．５を乗じた値以上である、
コイル状繊維。
【請求項１０】
請求項８に記載のコイル状繊維であって、
前記長軸方向における前記第１領域の長さは、前記コイルの直径にπを乗じた値以上である、
コイル状繊維。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載のコイル状繊維であって、
前記第１領域は接着性を有する材料で着色されており、
前記繊維は、前記繊維の捩りがほどけないように、前記材料によって固定されている、
コイル状繊維。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載のコイル状繊維であって、
前記一定の規則とは、前記長軸方向において、前記第１領域における前記繊維の長さ、および前記第２領域における前記繊維の長さが予め決められた比率で形成されていることを意味する、
コイル状繊維。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項に記載のコイル状繊維であって、
前記繊維は加熱により縮み、そして放熱により復元する、
コイル状繊維。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコイル状繊維であって、
前記繊維を加熱することが可能な加熱部材をさらに具備し、
前記加熱部材は前記コイル状繊維の周囲に配置されている、
コイル状繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル状繊維の製造方法及びコイル状繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に示すようなコイル状繊維１は、繊維を捩ることにより得られ、熱により伸縮動作するので、電極をコイル状繊維１の周囲に敷設し、加熱を行うことにより、電気駆動アクチュエータを実現することが出来る。例えば、特許文献１および特許文献２では、コイル状繊維を用いたアクチュエータを開示している。【０００３】
しかし、その製造工程において、繊維の欠陥、又は、捩る際に繊維に印加される張力の不均一などにより、そのコイル形状に、図１０のような巻線部４ａが形成されない欠陥部５が生じることがある。前記欠陥部５は、コイル状繊維１をアクチュエータとして用いる際に、破断又は変位の不安定挙動の原因となるため、欠陥部５のないコイル状繊維１を作製することが必要不可欠であった。そのために、コイル状繊維１の作製後に欠陥部５を捜索し、その部分が含まれないように必要長を切り出すことにより、欠陥部５のないコイル状繊維１を得ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４２７８３号公報
【特許文献２】特許第６１１１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来は、前記欠陥部５を目視で捜索していたため、前記欠陥部５を見落とすことが多いという課題があった。特に、前記コイル状繊維１は巻線部４ａの長軸方向の長さＬ（図１０参照）が０．５ｍｍ程度でかつ透明体であるものが多く、目視での前記欠陥部５の捜索そのものが困難であった。【０００６】
そのため、コイル状繊維が欠陥部を有したまま、コイル状繊維を用いた製品の製造プロセスに進んでしまうことがあり、歩留まりが低下するという課題があった。【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、目視又は検出器で前記欠陥部を容易に発見することにより、歩留まりの向上を実現することができるコイル状繊維及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の１つの態様にかかるコイル状繊維の製造方法は、
（ａ）繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられた前記繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成する工程、および
（ｂ）前記コイルの中心軸方向において、前記第１領域の長さおよび前記第２領域の長さの比率関係が前記一定の規則を充足していない箇所を、前記コイル状繊維の欠陥部として検出する工程を具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の前記態様にかかるコイル状繊維の製造方法によれば、前記一定の規則を充足していない箇所を欠陥部として検出することができるので、前記コイル状繊維の欠陥部を例えば目視あるいは検出器を用いて容易に発見することができ、歩留まりの向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】実施形態のコイル化前の繊維の模式図
【図１Ｂ】図１Ａの繊維のコイル化した後のコイル状繊維の模式図
【図２Ａ】実施形態の変形例のコイル化前の繊維の模式図
【図２Ｂ】図２Ａの繊維をコイル化した後のコイル状繊維の模式図
【図３】実施形態の別の変形例のコイル化前の繊維の模式図
【図４】実施例にかかるコイル状繊維をカメラで撮像したときの画像の図
【図５Ａ】図４の矢印Ａの部分のコイル状繊維をカメラで撮像したときの画像の拡大図
【図５Ｂ】図４の矢印Ｂの部分のコイル状繊維をカメラで撮像したときの画像の拡大図
【図６Ａ】コイル状繊維について欠陥部があるときの説明図
【図６Ｂ】図６Ａのコイル状繊維において、切断線で切断して欠陥領域を除去する場合の説明図
【図６Ｃ】図６Ａのコイル状繊維において、切断線で切断した端部同士を直接連結する場合の説明図
【図６Ｄ】図６Ａのコイル状繊維において、切断線で切断した端部同士間にユニットを介在させて連結する場合の説明図
【図７】２本のコイル状繊維を撚り合わせて２ＰＬＹポリマー繊維とするときの説明図
【図８Ａ】実施形態のコイル状繊維の製造方法の工程を示すフローチャート
【図８Ｂ】実施形態の１つの変形例にかかるコイル状繊維の製造方法の工程を示すフローチャート
【図８Ｃ】実施形態の別の変形例にかかるコイル状繊維の製造方法の工程を示すフローチャート
【図８Ｄ】実施形態のまた別の変形例にかかるコイル状繊維の製造方法の工程を示すフローチャート
【図８Ｅ】実施形態のさらに別の変形例にかかるコイル状繊維の製造方法の工程を示すフローチャート
【図８Ｆ】実施形態のコイル状繊維の製造方法に関連したリペア方法の工程を示すフローチャート
【図９】従来のコイル状繊維の模式図
【図１０】従来のコイル状繊維の欠陥部の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態）
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１３】
本発明の第１態様によれば、  （ａ）繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って複数の第１領域、および前記複数の第１領域とは色が異なる複数の第２領域が交互に設けられた前記繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成する工程、および
（ｂ）前記コイルの中心軸方向において、前記第１領域の長さおよび前記第２領域の長さの比率関係が前記一定の規則を充足していない箇所を、前記コイル状繊維の欠陥部として検出する工程、を具備する、
コイル状繊維の製造方法を提供する。
【００１４】
前記構成によれば、前記一定の規則を充足していない箇所を欠陥部として検出することができるので、前記コイル状繊維の欠陥部を例えば目視あるいは検出器を用いて容易に発見することができ、歩留まりの向上を実現することができる。ここで、前記一定の規則とは、例えば、第１領域が一定の規則の下に間隔をあけて形成されていることを意味している。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、  （ｃ）前記工程（ａ）の後、かつ前記工程（ｂ）の前に、前記比率関係を取得し、取得した前記比率関係が前記一定の規則に基づく比率に合致するかを判断する工程をさらに備え、かつ
前記工程（ｂ）において、前記工程（ｃ）にて得られた判断結果に基づいて前記欠陥部を検出する、
第１の態様に記載のコイル状繊維の製造方法を提供する。
【００１６】
前記構成によれば、前記比率関係を取得して、前記欠陥部が存在するか否かを判断することができるので、前記欠工程（ｂ）を円滑にかつ確実に行うことができる。
【００１７】
本発明の第３態様によれば、  （ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記工程（ｂ）で検出された前記欠陥部を含む前記第１領域を切断して、前記コイル状繊維から前記欠陥部を含む前記第１領域を除去する工程をさらに備える、
第１の態様に記載のコイル状繊維の製造方法を提供する。
【００１８】
前記構成によれば、検出された前記欠陥部を除去して、前記欠陥部の無いコイル状繊維を製造することができる。  本発明の第４態様によれば、
（ｄ）前記工程（ｃ）において前記欠陥部が除去された前記コイル状繊維の端部同士を連結する工程をさらに備える、
第３の態様に記載のコイル状繊維の製造方法を提供する。
【００１９】
前記構成によれば、検出された前記欠陥部を除去して、前記欠陥部の無いコイル状繊維を製造することができる。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、
（ｄ）前記工程（ｃ）において前記欠陥部が除去された前記コイル状繊維の端部の間に補修用コイル状繊維を介在させて連結する工程をさらに備える、
第３の態様に記載のコイル状繊維の製造方法を提供する。
【００２１】
前記構成によれば、検出された前記欠陥部を除去して、前記欠陥部の無いコイル状繊維を製造することができる。
【００２２】
本発明の第６態様によれば、  （ｃ）前記工程（ａ）の前に、前記繊維の前記長軸方向に沿って前記一定の規則に従って前記繊維を着色し、前記複数の第１領域または前記複数の第２領域のいずれか一方を形成する工程をさらに備える、
第１〜５のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維の製造方法を提供する。
【００２３】
前記構成によれば、繊維は一定の規則に従って着色される。着色された複数の第１領域または第２領域の一定の規則の乱れを欠陥部として検出することができるので、前記コイル状繊維の欠陥部を例えば目視あるいは検出器を用いて容易に発見することができ、歩留まりの向上を実現することができる。
【００２４】
本発明の第７態様によれば、  前記一定の規則とは、前記長軸方向において、前記第１領域における前記繊維の長さ、および前記第２領域における前記繊維の長さが予め決められた比率で形成されていることを意味する、
第１〜６のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維の製造方法を提供する。
【００２５】
前記構成によれば、前記第１領域および前記第２領域が周期的に繰り返されるため、欠陥部が発生したことによる周期の乱れを目視や画像処理で容易に検出することができるといった効果を奏することができる。
【００２６】
本発明の第８態様によれば、
繊維を具備するコイル状繊維であって、  前記繊維は、その長軸の周りに沿って捩られており、
前記繊維は、円筒状のコイルの形状を有しており、
前記繊維には、その長軸方向に沿って一定の規則に従って複数の第１領域、および前記複数の第１領域の各々の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられている、コイル状繊維を提供する。
【００２７】
前記構成によれば、このようなコイル状繊維を製造しているとき、一定の規則を充足していない箇所を欠陥部として検出することができるので、前記コイル状繊維の欠陥部を例えば目視あるいは検出器を用いて容易に発見することができる。よって、このように製造されたコイル状繊維には、欠陥部は無く、歩留りを向上させることができる。
【００２８】
本発明の第９態様によれば、前記長軸方向における前記第１領域の長さは、前記コイルの直径に１．５を乗じた値以上である、第８の態様に記載のコイル状繊維を提供する。
【００２９】
本発明の第１０態様によれば、前記長軸方向における前記第１領域の長さは、前記コイルの直径にπを乗じた値以上である、第８の態様に記載のコイル状繊維を提供する。
【００３０】
前記構成によれば、前記長軸方向における前記第１領域の長さが１巻きのコイル（すなわち、１個の巻線部）の外周の長さ以上であるため、コイル状繊維のどの方向から見ても第１領域を識別することができる。  本発明の第１１態様によれば、前記第１領域は接着性を有する材料で着色されており、前記繊維は、前記繊維の捩りがほどけないように、前記材料によって固定されている、第８〜１０のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維を提供する。
前記構成によれば、接着性を有することにより、繊維のコイル形状が固定され、コイル状繊維はほどけなくなる。従って、繊維をコイル化するとき、マーカーが設けられた箇所で捩じりが固定されているので、コイル状繊維を、より安定して製造することができる。
【００３１】
本発明の第１２態様によれば、前記一定の規則とは、前記長軸方向において、前記第１領域における前記繊維の長さ、および前記第２領域における前記繊維の長さが予め決められた比率で形成されていることを意味する、第８〜１１のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維を提供する。
【００３２】
前記構成によれば、第１領域および第２領域が周期的に繰り返されるため、欠陥部が発生したことによる周期の乱れを目視や画像処理で容易に検出することができるといった効果を奏することができる。
【００３３】
本発明の第１３態様によれば、前記繊維は加熱により縮み、放熱により復元する、第８〜１２のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維を提供する。
【００３４】
前記構成によれば、熱により伸縮可能な繊維を用いた場合は、加熱のムラにより繊維内に伸縮率等の物性値にもムラが発生しやすく、これによりコイル化の欠陥が発生しやすくなる。したがって、欠陥の発生しやすい熱により伸縮可能な繊維には、本発明の効果がより表れやすい。
【００３５】
本発明の第１４態様によれば、  前記繊維を加熱することが可能な加熱部材をさらに具備し、前記加熱部材は前記コイル状繊維の周囲に配置されている、第１３の態様に記載のコイル状繊維を提供する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１Ａは、実施形態のコイル化前の繊維１０１の模式図であり、図１Ｂは、図１Ａの繊維１０１のコイル化した後のコイル状繊維１０２の模式図である。図２Ａは、実施形態の変形例のコイル化前の繊維１０１の模式図であり、図２Ｂは、図２Ａの繊維１０１をコイル化した後のコイル状繊維１０２の模式図である。図３は、実施形態の別の変形例のコイル化前の繊維の模式図である。
【００３７】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、コイル状繊維１０２は、コイル化を施された、少なくとも１本の繊維１０１で構成している。
【００３８】
図１Ａにおいて、繊維１０１は、コイル化を施す前の捩られていない状態の繊維である。繊維１０１は、熱により伸縮可能な繊維であることが、変位量が大きい点、又は、材料が安定かつ安価に入手できるという点から好ましいが、圧電ポリマーのような電圧印加により伸縮可能な繊維であっても構わない。前記した熱により伸縮可能な繊維の例としては、ポリマー繊維である。例えば、繊維１０１は、直鎖状低密度ポリエチレンからなる１本の繊維で構成可能である。繊維１０１は、これ以外の材料でも使用可能であって、例えば、ポリエチレン（低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン）、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１２など）、ＰＶＤＦ、ポリエステル、又は、エラストマー（シリコンゴム）でもよい。
【００３９】
図１Ｂに示すように、繊維１０１は、その長軸の周りに沿って捩られてコイル化を施されて、コイル状繊維１０２を形成する。よって、コイル状繊維１０２は、繊維１０１の長軸周りに螺旋の形状を有している。言い換えれば、コイル状繊維１０２は、複数の巻線部１０２ａを有し、円筒状のコイルの形状を有する。
【００４０】
図１Ｂに示すように、コイル状繊維１０２の周囲には、図示しない定電流直流電源などに接続された線状の加熱部材２が配置されて、加熱部材２でコイル状繊維１０２を加熱してコイル状繊維１０２を伸縮させることが可能である。
【００４１】
繊維１０１には、一定の規則の下に繊維１０１の長軸方向（例えば、図１Ａの左右方向）に沿って間隔をあけて一定長さの領域に、マーカーを例えば塗布して、複数のマーカー形成領域２０１を形成している。詳しくは、一定の規則の下に、前記繊維１０１の長軸方向沿いに、所定長さ（すなわち、長軸方向の間隔）４０１の領域２０１毎にマーカーを塗布して、マーカー形成領域２０１を複数個形成している。
【００４２】
図１Ａでは前記マーカー形成領域２０１が長さ４０１毎に、言い換えれば、図１Ｂではコイル状繊維１０２の１個分の巻線部１０２ａに対応する部分毎に、マーカーが塗布されて、マーカー形成領域２０３を複数個形成している。図１Ａに示されるように、隣接するマーカー形成領域２０１間には、マーカーを塗布せずかつ長さ４０２のマーカー非形成領域２０２が形成されるようにしている。
【００４３】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、コイル化前の繊維１０１のマーカー形成領域２０１の長さ４０１とマーカー非形成領域２０２の長さ４０２とは、コイル化後のコイル状繊維１０２では、それぞれ、長さ４０３と長さ４０４とになる。
【００４４】
具体的には、図１Ａに示すように、マーカー形成領域２０１の長さ４０１とマーカー非形成領域２０２の長さ４０２とが、それぞれ、１個分の巻線部１０２ａの長さに相当する場合、図１Ｂに示すように、長さ４０１と長さ４０２とは、それぞれ、１個分の巻線部１０２ａに相当する長さ４０３と長さ４０４とになる。図２Ａの変形例では、マーカー形成領域２０１の長さ４０１とマーカー非形成領域２０２の長さ４０２とが、それぞれ、４個分の巻線部１０２ａの長さに相当する場合、図２Ｂに示すように、長さ４０１と長さ４０２とは、それぞれ、４個分の巻線部１０２ａに相当する長さ４０３と長さ４０４とになる。
【００４５】
前記一定の規則の例としては、例えば、前記繊維１０１の長軸方向の全体にわたって、マーカー形成領域２０１の長さ４０１及びマーカー非形成領域２０２の長さ４０２が同じであれば単純な構成となるが、これに限られるものではない。例えば、検出器で規則性を検出できるのであれば、長さ４０１及び長さ４０２を規則的に変化させても構わない。すなわち、前記一定の規則とは、マーカー形成領域２０１の長さ４０１と、マーカーが形成されていないマーカー非形成領域２０２の長さ４０２とが、予め決められた比率で形成されていることを意味する。より具体的には、（長さ４０１）：（長さ４０２）＝１：１であったり、（長さ４０１）：（長さ４０２）＝１：２であってもよい。さらに、（長軸方向沿いの１番目のマーカー形成領域２０１の長さ４０１）：（長軸方向沿いの１番目のマーカー非形成領域２０２の長さ４０２）：（２番目のマーカー形成領域２０１の長さ４０１）：（２番目のマーカー非形成領域２０２の長さ４０２）：（３番目のマーカー形成領域２０１の長さ４０１）：（３番目のマーカー非形成領域２０２の長さ４０２）＝１：１：２：２：３：３でもよい。また、図３に示すように、（長軸方向沿いの１番目のマーカー形成領域２０１の長さ４０１）：（長軸方向沿いの１番目のマーカー非形成領域２０２の長さ４０２）：（２番目のマーカー形成領域２０１の長さ４０１）：（２番目のマーカー非形成領域２０２の長さ４０２）：（３番目のマーカー形成領域２０１の長さ４０１）：（３番目のマーカー非形成領域２０２の長さ４０２）＝１：１：２：１：１：１でもよい。
【００４６】
前記マーカーは、油性の濃色インクが塗りやすさ又は識別のしやすさの面で好ましいが、繊維に塗料が弾かれなければ、水性インクでも構わない。また、マーカーの検出時に紫外線照射による蛍光発色を利用するのであれば、薄色又は透明の蛍光塗料を用いても構わない。
【００４７】
なお、マーカー形成領域２０１は第１領域または第２領域のいずれか一方に対応し、マーカー非形成領域２０２はそのもう一方に対応する。上述の着色方法、例えば、マーカーを用いて第１領域の表面の色を第２領域の表面の色とは異ならせることができる。
【００４８】
前記繊維１０１をコイル化してコイル状繊維１０２として構成した後、前記マーカーがコイル状繊維１０２のどの方向から見ても識別できるようにするためには、前記マーカーは前記コイル状繊維１０２の全周にわたって塗られていることが望ましい。この場合、前記マーカー形成領域２０１の長軸方向の長さ４０１は、前記コイル状繊維１０２の直径Ｄ（図１Ｂ参照）とするとき、少なくとも（Ｄ×π）、言い換えれば、少なくとも約３倍以上であることが好ましいが、コイル状繊維１０２が透明体である場合は、この限りではない。また、前記繊維１０１を精度良くコイル化してコイル状繊維１０２として構成することができる場合には、長軸周りの位置ずれを考慮しなくてもよいので、長さ４０１は、少なくとも｛Ｄ×π×（１／２）｝、言い換えれば、少なくとも（Ｄ×１．５）以上としてもよい。
【００４９】
画像処理により前記マーカー形成領域２０１の検出を行う場合、撮像は一方向からのみ行う場合がある。このような場合には、コイル状繊維１０２の少なくとも半周以上にマーカーが塗布されていれば、前記コイル状繊維１０２を一方向から見たときに、塗布したマーカーのすべてが繊維の裏側に隠れてしまうということが起こりえず、必ずマーカーの少なくとも一部分を撮像することができるため、長さ４０１は、｛Ｄ×π×（１／２）｝以上であればよい。画像処理において、画素の明暗差又は色彩の差を基に、マーカー形成領域２０１およびマーカー非形成領域の境界を判別することができる。
【００５０】
図２Ｂは、コイル状繊維１０２に、巻線部１０２ａが正常に形成されない欠陥部３０１がある場合について示している。ここでは、隣接する２つのマーカー形成領域２０３ａおよび２０３ｂ間のマーカー非形成領域２０２の中間に欠陥部３０１が存在している。
【００５１】
一例として、コイル状繊維１０２には、それぞれ、マーカーが塗られている長軸方向の長さ４０１のマーカー形成領域２０１と、マーカーが塗られていない長軸方向の長さ４０２のマーカー非形成領域２０２とが交互に配置されている。コイル化が正常に施されれば、長さ４０３及び長さ４０４の比率関係は、前記繊維１０１に塗布したマーカーの規則性と同様の規則性を有する。例えば、（長さ４０１）：（長さ４０２）＝１：１ならば、（長さ４０３）：（長さ４０４）＝１：１となる。
【００５２】
しかし、図２Ｂの欠陥部３０１に示すように、コイル化が正常に施されず、巻線部１０２ａが形成されていない欠陥部３０１が発生した場合には、コイル化を施したコイル状繊維においてマーカーが塗られていないマーカー非形成領域のうち欠陥部３０１を含む部分が長さ４０５となる。この長さ４０５は、マーカーが塗布されているマーカー形成領域２０３の長軸方向の長さ４０３と、塗布されていないマーカー非形成領域２０４の長軸方向の長さ４０４とは、全く異なる長さとなり、前記一定の規則が乱される。
【００５３】
前記一定の規則のこのような乱れを目視又は検出器等を用いて検出することにより、前記コイル状繊維１０２での欠陥部３０１を容易に発見することができる。
【００５４】
前記検出器は、レーザー光などの光を前記コイル状繊維１０２に照射し、前記マーカー形成領域２０１と、それ以外の領域（すなわち、マーカー非形成領域２０２と欠陥部３０１とを含む部分）との反射率又は透過率の差を検出することにより、前記コイル状繊維１０２のマーカー形成領域２０１、それ以外の領域とのそれぞれの長軸方向の長さを計測する機構であってもよい。また、前記検出器が、カメラと、カメラで撮像した画像情報の画像処理を行う画像処理部とで構成され、前記カメラで撮影した前記コイル状繊維１０２の画像情報の画像処理を画像処理部で行うことにより、前記コイル状繊維１０２のマーカー形成領域２０１、それ以外の領域とのそれぞれの長軸方向の長さを計測する装置であってもよい。
【００５５】
このように、本実施形態のコイル状繊維１０２の製造方法としては、図８Ａに示すように、マーカー形成工程Ｓ１と、捩り工程Ｓ２と、欠陥部検出工程Ｓ３との３つの工程で構成されている。しかしながら、マーカー形成工程Ｓ１は、予め別途行うことも可能であり、製造方法としては、図８Ｂに示すように、少なくとも、捩り工程Ｓ２と、欠陥部検出工程Ｓ３との２つの工程で構成することができる。
【００５６】
まず、マーカー形成工程Ｓ１では、前記したように、少なくとも１本の繊維１０１に、一定の規則の下にその長軸方向沿いに間隔をあけて、マーカーがそれぞれ形成された複数のマーカー形成領域２０１を形成する。
【００５７】
次いで、捩り工程Ｓ２では、前記したように、繊維１０１を、その長軸の周りに沿って捩ることにより、円筒状のコイルの形状を有するようにコイル状繊維１０２を形成する。
【００５８】
次いで、欠陥部検出工程Ｓ３では、前記したように、コイル状繊維１０２のマーカー形成領域２０３の長さ４０３の比率関係、言い換えれば、コイルの中心軸方向において、コイル状繊維１０２に設けられたマーカー（すなわち、マーカー形成領域２０３）の長さ４０３とコイル状繊維１０２のマーカーの間の距離（マーカー非形成領域２０４の距離４０４）との比率関係が、前記一定の規則の下の長さの比率関係とは異なる箇所を、欠陥部３０１として検出する。
【００５９】
製造方法の必須構成要素としては、以上の工程である。これらの製造方法の工程に対して、さらに、以下のいずれか１つの工程又は任意の工程を追加することもできる。
【００６０】
図８Ｃに示すように、捩り工程Ｓ２の後、かつ、欠陥部検出工程Ｓ３の前に比率関係を取得して、取得した比率関係が一定の規則に基づく比率に合致するかを判断する判断工程Ｓ２０をさらに備えることもできる。比率関係の取得は、前述したように、目視又は検出器等を用いて検出することにより取得できる。
【００６１】
このように構成すれば、欠陥部検出工程Ｓ３において、判断工程Ｓ２０にて得られた判断結果に基づいて欠陥部３０１を検出することができる。
【００６２】
また、欠陥部検出工程Ｓ３の後の工程としては、例えば、図６Ｂ及び図８Ｄに示すように、欠陥部検出工程Ｓ３で検出された欠陥部３０１を含む欠陥領域３０２を切断して、コイル状繊維１０２から除去する欠陥部除去工程Ｓ４をさらに備えるなどしてもよい。
【００６３】
このようにすれば、検出した欠陥部３０１を除く部分を、コイル状繊維１０２として製造することができ、歩留まりの向上を実現することができるコイル状繊維１０２及びその製造方法を提供することができる。
【００６４】
また、図６Ｃ及び図８Ｄに示すように、この欠陥部除去工程Ｓ３で欠陥部３０１が除去されたのちのコイル状繊維１０２の端部５０３ａおよび５０３ｂ同士を連結する第１連結工程Ｓ５をさらに備えるようにしてもよい。端部５０３ａおよび５０３ｂの連結には、レーザー溶着又は接着剤を用いることができる。
【００６５】
また、第１連結工程Ｓ５の代わりに、図６Ｄ及び図８Ｄに示すように、欠陥部除去工程Ｓ３で欠陥部３０１が除去されたコイル状繊維１０２の端部５０３間に、別のコイル状繊維を補修用コイル状繊維として介在させて連結する第２連結工程Ｓ６をさらに備えるようにしてもよい。この補修用コイル状繊維としては、詳しくはリペアで説明するが、欠陥部３０１の無い新たなマーカー非形成領域２０４の両端にマーカー形成領域２０３の一部が接続されている繊維とするユニットとすることもできる。もちろん、このようなユニットに限らず、コイル状繊維１０２の任意の長さの繊維としてもよい。この場合は、マーカー形成領域２０３の長さとマーカー非形成領域２０４の長さとの比率については、正常な部分の比率とは異なっていてもよく、いずれか一方の領域だけで構成していてもよい。
【００６６】
また、図８Ｅに示すように、製造方法として、先の工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ３、Ｓ４又はＳ５又はＳ６をすべて備えるようにしてもよい。
【００６７】
（実施例１）
以下、実施例を参照しながら、本発明の実施形態がより詳細に説明される。
【００６８】
コイル状繊維の作製方法を説明する。
【００６９】
始めに、高強度の直鎖状低密度ポリエチレン（以後、ＬＬＤＰＥと称す。）繊維を以下の手順で作製した。密度０．９１８ｇ／ｃｃのＬＬＤＰＥ（ペレット状、シグマ―アルドリッチ社から購入。）を加熱溶融押出機に入れ、２２０℃に加熱し、３０分ほど保持させた後、直径１ｍｍのノズルから押出し、糸状になった繊維をロールに巻き取った。
【００７０】
次に、巻き取ったＬＬＤＰＥの繊維を、回転数を調整できる２個のローラー間に張り、ローラー間に８０℃に熱した加熱板を置き、ローラー間に張られた繊維が加熱板に接触するようにし、一方のローラーから繰り出した繊維を、他方のローラーで巻き取りながら延伸した。ローラーの直径は５ｃｍで、繰り出すローラーの回転速度を２ｒｐｍ、巻き取るローラーの回転速度を２０ｒｐｍに設定し、１０倍に延伸して、繊維を得た。
【００７１】
次に、延伸した繊維に、マーカーの一例として油性の黒色フェルトペン（タミヤ製ペイントマーカーＸ−１）を用いて繊維の長軸方向に２ｍｍの印を繊維の全周にわたって塗布し、これをマーカー形成領域とした。マーカー形成領域同士の間隔を５ｍｍあけ（言い換えれば、マーカー非形成領域の長さを５ｍｍとし）、複数のマーカー形成領域を塗布形成した。
【００７２】
次に、コイル状繊維に加工した。延伸後に得られた繊維に荷重を加えながら加撚してコイル状繊維を得た。加撚により、繊維が直線形を保ったまま捩れていき、繊維の太さで正規化した繊維長さあたりの撚数が０．２３回転程度まで捩れると、繊維は直線形を保てなくなり、コイル状に変形するよじれが生じた。繊維は、撚数が１回転増える毎にコイルが一巻き（すなわち、１巻線部）分捩れて、さらに加撚を続行すると、最終的に繊維全体がコイル形状に変形して、コイル状繊維１０２が形成された。この際、コイル状繊維１０３の複数箇所がコイル状に変形できず、欠陥部となった。
【００７３】
次に、コイル状繊維１０２の欠陥部３０１の検出方法を具体的に説明する。
【００７４】
図４は、実施例にかかるコイル状繊維１０２をカメラで撮像したときの画像の図である。図５Ａは、コイル状繊維１０２の図４の矢印Ａの部分の拡大図である。図５Ｂは、コイル状繊維１０２の図４の矢印Ｂの部分の拡大図である。
【００７５】
図４に示すように、コイル状繊維１０２をカメラで撮像して画像処理するときは、複数のマーカー形成領域２０３と複数のマーカー非形成領域２０４とが同時に画像処理されることにより、同時に複数個所の欠陥部検出が可能となっている。
【００７６】
コイル化が施されたマーカー形成領域２０３の長軸方向の長さ４０３は、コイル化により、コイル化前の長さ４０１の約１／３の０．６ｍｍ程度となった。ここでは、マーカーが塗られていないマーカー非形成領域２０４の長軸方向の長さ４０４に着目する。コイル化が施されたマーカー非形成領域２０４の長さ４０４も、コイル化により、コイル化前の長さ４０２の約１／３の１．６ｍｍ程度となった。
【００７７】
図５Ｂに示すように、一様にコイル化が施されており欠陥部３０１が無いマーカー非形成領域２０４の長さ４０４は、どの箇所においても同じ長さとなった。
【００７８】
一方、図５Ａは、コイル化時の張力の不均一又は繊維自体の不均一により、コイル化時に欠陥部３０１がマーカー非形成領域２０４に含まれる欠陥領域３０２を含む部分を示している。欠陥領域３０２の長さ４０５は、欠陥部３０１が無いマーカー非形成領域２０４の長さ４０４よりも１ｍｍ程度長くなり、欠陥部３０１を目視で容易に発見することができた。
【００７９】
（実施形態の効果）
前記実施形態によれば、マーカー形成領域２０１とマーカー非形成領域２０２とのそれぞれの長さ４０１，４０２を一定の規則の下に繊維１０１に形成しているので、欠陥部３０１を含む欠陥領域３０２の長さ４０５が、コイル状繊維１０２でのマーカー形成領域２０３とマーカー非形成領域２０４とのそれぞれの長さ４０３，４０４と異なるとき、前記一定の規則の乱れとして検出することができる。このため、前記コイル状繊維１０２の欠陥部３０１を例えば目視あるいは検出器を用いて容易に発見することができ、歩留まりの向上を実現することができる。
【００８０】
（実施形態の変形例）
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００８１】
（第１変形例）
例えば、マーカー形成領域２０１，２０３を形成するためのマーカーとして、接着性を有する材料、例えば色付きの接着剤を用いても構わない。この場合、接着剤が硬化することにより、繊維１０２のコイル形状が固定され、ほどけなくなる。従って、繊維１０１をコイル化するとき、マーカー形成領域２０３で捩じりが固定されているので、コイル状繊維１０２を、より安定して製造することができる。なお、繊維１０２の伸縮動作を極力阻害しないように、２個分の巻線部に接着剤を塗るのが望ましい。
【００８２】
また、欠陥部検出のときマーカー形成領域２０３間に欠陥部３０１が生じていた場合、マーカー形成領域２０３でコイル状繊維１０２を切断しても、マーカー形成領域２０３でコイル形状が固定されてほどけないため、欠陥部３０１の除去作業が容易に行うことができる。
【００８３】
このような色付き接着剤の具体的な市販品としては、例えばコクヨ株式会社製の瞬間接着剤レッドテック（商品名）、又は、株式会社クボタケミックス製の塩ビ用接着剤色付きブルー（商品名）などが挙げられる。
【００８４】
（第２変形例）
また、マーカー形成領域２０３は、製造時の欠陥部検出時の利用だけでなく、リペアの際にも利用することができる。例えば、コイル状繊維１０２をアクチュエータなどに利用しているとき、経年劣化等により、製造時には無かった欠陥部３０１がコイル状繊維１０２に発生することがある。そのような場合にも、製造時の欠陥部３０１の検出と同様な手法で、欠陥部３０１を検出することができる。
【００８５】
ここで、例えば、図６Ａに示すように、コイル状繊維１０２の使用中に、マーカー非形成領域２０４に欠陥部３０１が発生して欠陥領域３０２が発生したとする。このとき、その欠陥領域３０２を除去する場合、図８Ｆに示すように、以下の３つのリペア工程がある。
【００８６】
まず、欠陥部３０１を目視又は検出器で検出する（欠陥部検出工程Ｓ１１）。
【００８７】
次いで、欠陥部３０１を含む欠陥領域３０２の両端のマーカー形成領域付近をレーザー溶着又は接着剤により固定して固定箇所を形成し、繊維の捩じりに対する緩みを防止する。その後、図６Ｂに示すように、マーカー形成領域２０３を通る切断線５１０で切断して欠陥領域３０２を除去する（欠陥部除去工程Ｓ１２）。すなわち、ここでは、欠陥領域３０２の両端のマーカー形成領域２０３が切断予定箇所となっている。マーカーとして色付きの接着剤を用いた場合は、マーカー形成領域２０３は固定されているので、マーカー形成領域２０３付近を保持するだけでよい。
【００８８】
次いで、図６Ｃに示すように、切断した端部５０３ａおよび５０３ｂ同士を直接連結してリペア完了とする（切断端部連結工程Ｓ１３）。
【００８９】
又は、切断端部連結工程Ｓ１３に代えて、ユニット追加工程Ｓ１４を実施してもよい。このユニット追加工程Ｓ１４では、欠陥領域３０２の代わりに、図６Ｄに示すように、欠陥部３１の無い新たなマーカー非形成領域２０４を、マーカー形成領域２０３の切断した端部５０３ａおよび５０３ｂ同士間に介在させて連結する。連結にはレーザー溶着又は接着剤を用いることができる。このとき、欠陥部３１の無い新たなマーカー非形成領域２０４の両端にマーカー形成領域２０３の一部が接続されている状態を、１つのユニット５００として取り扱う。そして、この各ユニット５００の両端のマーカー形成領域２０３の一部と、切断した端部５０３と、を連結することにより、リペア完了とする。
【００９０】
このように、マーカー非形成領域２０４の両端にマーカー形成領域２０３の一部が接続されている状態のユニット５００単位で、コイル状繊維１０２から除去するリペア作業を行い、場合によっては、複数のユニット５００を連結することもできる。逆に、１つ又は複数のユニット５００を、欠陥部３０１が無くても、コイル状繊維１０２に対して除去又は追加することにより、アクチュエータの伸縮度合を調整することもできる。ここでは、ユニット５００の両端のマーカー形成領域２０３が切断予定箇所となっている。
【００９１】
このように、一定規則の下で形成されたマーカー形成領域２０３が存在することにより、コイル状繊維１０２が多数のユニット５００で構成されているとみなすこともでき、このような多数のユニット５００を利用すれば、除去又は追加などのリペア作業が行いやすい。すなわち、ユニット化されて、ユニット単位ごとに交換、修理が可能となり、取り扱いやすいものとなる。また、ユニット５００の増減によりアクチュエータの伸縮度合も容易に調整することが可能となる。
【００９２】
なお、このようなユニット５００に限らず、コイル状繊維１０２の任意の長さの繊維としてもよい。この場合は、マーカー形成領域２０３の長さとマーカー非形成領域２０４の長さとの比率については、正常な部分の比率とは異なっていてもよく、いずれか一方の領域だけで構成していてもよい。
【００９３】
従って、リペア作業後のコイル状繊維１０２は、繊維１０１が、その長軸の周りに沿って捩られており、繊維１０１は、円筒状のコイルの形状を有しており、繊維１０１は、その一部の領域を除いて、一定の規則の下に前記コイルの中心軸に沿って間隔をあけてマーカーが前記繊維の外周に形成された複数のマーカー形成領域を有するコイル状繊維１０２でありうる。
【００９４】
（第３変形例）
また、前記コイル状繊維１０２と同様に、別のコイル状繊維１０２Ｂをもう１本製造したのち、図７に示すように、２本のコイル状繊維１０２，１０２Ｂを撚り合わせて２ＰＬＹポリマー繊維としている。２ＰＬＹポリマー繊維では、コイル状繊維毎にマーカー形成領域１０４，１０４Ｂのそれぞれのマーカーの色を変えることにより、いずれのコイル状繊維をリペアすべきかを明確に区別することができる。
【００９５】
なお、最後に整理すると、リペアに関する本発明の態様としては、以下の態様を例示することができる。
【００９６】
リペアに関する本発明の１つ目の態様によれば、前記マーカーの形成領域間の前記マーカーが形成されていないマーカー非形成領域の前記長軸方向の両端部に前記マーカー形成領域の一部が接続されている状態を１つのユニットとし、
前記コイル状繊維は、前記ユニットを複数個備え、
前記各ユニットの前記両端部の前記マーカー形成領域の一部が、切断予定箇所として利用可能な、前記本発明の第８の態様に記載のコイル状繊維を提供する。
【００９７】
前記構成によれば、切断箇所を予め明示することで、修理の際にマニュアル化が容易であるといった効果を奏することができる。
【００９８】
リペアに関する本発明の２つ目の態様によれば、前記コイル状繊維は、少なくとも２つの前記ユニットを備え、
前記ユニットの隣接する前記両端部の前記切断予定箇所同士が互いに連結されている、リペアに関する本発明の１つ目の態様に記載のコイル状繊維を提供する。
【００９９】
前記構成によれば、前記切断予定箇所同士を互いに連結することができて、欠陥部の無いコイル状繊維を提供することができ、コイル状繊維の製造時の歩留まり率を向上させることができる。
【０１００】
リペアに関する本発明の３つ目の態様によれば、前記コイル状繊維は、前記コイル状繊維は、少なくとも２つの前記ユニットを備え、
前記それぞれのユニットの前記切断予定箇所で切断された端部に、それぞれ接続された補修用端部と、前記補修用端部に配置されかつ前記マーカーが形成されていないマーカー非形成領域とを有する補修用ユニットを、前記少なくとも２つの前記ユニットの間に介在させて連結されている、リペアに関する本発明の１つ目の態様に記載のコイル状繊維を提供する。
【０１０１】
前記構成によれば、前記切断予定箇所に補修用ユニットを連結することができて、欠陥部の無いコイル状繊維を提供することができ、コイル状繊維の製造時の歩留まり率を向上させることができる。
【０１０２】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の前記態様にかかるコイル状繊維及びその製造方法は、前記コイル状繊維の欠陥部を例えば目視あるいは検出器を用いて容易に検出できる機能を有し、歩留まりの向上を実現できるため、前記コイル状繊維の電気伸縮性、あるいは熱伸縮性を利用したアクチュエータとして有用である。また、本発明の前記態様にかかるコイル状繊維及びその製造方法は、人工筋肉、又はセンサー等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０１０４】
２  加熱部材
１０１  コイル化を施していない繊維
１０２  コイル状繊維
１０２ａ  巻線部
１０３  実施例１におけるコイル状繊維
２０１  マーカー形成領域
２０２  マーカー非形成領域
３０１  コイル状繊維の欠陥部
３０２  実施例１におけるコイル状繊維の欠陥部を含む欠陥領域
４０１  コイル化を施していない繊維においてマーカーが塗られているマーカー形成領域の長軸方向の長さ
４０２  コイル化を施していない繊維においてマーカーが塗られていないマーカー非形成領域の長軸方向の長さ
４０３  コイル化を施したコイル状繊維においてマーカーが塗られているマーカー形成領域の長軸方向の長さ
４０４  コイル化を施したコイル状繊維においてマーカーが塗られていないマーカー非形成領域の長軸方向の長さ
４０５  コイル化を施したコイル状繊維においてマーカーが塗られていないマーカー非形成領域のうち欠陥部を含む部分の長さ
５００  ユニット
５０３  切断した端部
５１０  切断線
Ｄ  コイル状繊維の直径 
【図１Ａ】
2019017071.tif 000003
【図１Ｂ】
2019017071.tif 000004
【図２Ａ】
2019017071.tif 000005
【図２Ｂ】
2019017071.tif 000006
【図３】
2019017071.tif 000007
【図４】
2019017071.tif 000008
【図５Ａ】
2019017071.tif 000009
【図５Ｂ】
2019017071.tif 000010
【図６Ａ】
2019017071.tif 000011
【図６Ｂ】
2019017071.tif 000012
【図６Ｃ】
2019017071.tif 000013
【図６Ｄ】
2019017071.tif 000014
【図７】
2019017071.tif 000015
【図８Ａ】
2019017071.tif 000016
【図８Ｂ】
2019017071.tif 000017
【図８Ｃ】
2019017071.tif 000018
【図８Ｄ】
2019017071.tif 000019
【図８Ｅ】
2019017071.tif 000020
【図８Ｆ】
2019017071.tif 000021
【図９】
2019017071.tif 000022
【図１０】
2019017071.tif 000023
【国際調査報告】
2019017071.tif 000024
2019017071.tif 000025
2019017071.tif 000026
2019017071.tif 000027