(57)【要約】      （修正有）【課題】被着体の接着面積の大きさに左右されずに接着でき、安定的に剥離することができる接着力が制御可能な接着用部材を提供する。【解決手段】被着体に対する接着部１０３を少なくとも２か所備え、被着体を把持させる作用方向への接着力が制御可能な接着用部材１０１であって、接着部１０３は、作用方向に垂直な面に沿ったある方向１０５への力を加えると作用方向１０７への把持力が増大し、ある方向とは逆方向１０５’への力を加えると作用方向１０７への把持力が減少もしくは一定となる接着力の方向性を備えた接着特性を個々に有し、被着体と接触している個々の接着部１０３に対して力を加えことができる駆動機構１０２を備えている。【選択図】図１
2014107319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被着体に対する接着部を少なくとも２か所備え、前記被着体を把持させる作用方向への接着力が制御可能な接着用部材であって、
前記接着部は、前記作用方向に垂直な面に沿ったある方向への力を加えると前記作用方向への把持力が増大し、前記ある方向とは逆方向への力を加えると前記作用方向への把持力が減少もしくは一定となる接着力の方向性を備えた接着特性を個々に有し、
前記被着体と接触している個々の接着部に対して力を加えことができる駆動機構を備え、
前記駆動機構を駆動した際に、前記被着体と接触している接着部の接着面以外から前記ある方向または前記ある方向とは逆方向の力が該接着部に生じず、
前記駆動機構が、前記個々の接着部に対して前記ある方向または前記ある方向とは逆方向への力を作用させるように構成されていることを特徴とする接着用部材。
【請求項２】
前記接着部の接着面が、同じ平面内になるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の接着用部材。
【請求項３】
前記接着部は、複数の接着部を備えた接着部群の組み合わせからなり、
前記接着部群は、すべての接着部が同様の前記接着特性を有し、前記作用方向への把持力が最大となるように前記ある方向の力を前記駆動機構によって前記接着部に加えられた際に、
前記すべての接着部にかかる前記ある方向の力が釣り合うように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接着用部材。
【請求項４】
前記駆動機構を駆動した際に、接着部にかける力の向きが前記ある方向または前記ある方向とは逆方向と、同じ向きとなるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の接着用部材。
【請求項５】
前記駆動機構が前記接着部に及ぼす力の前記ある方向の成分の大きさが、前記作用方向の把持力が最大となるときの前記ある方向の成分の大きさ以下とされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の接着用部材。
【請求項６】
前記接着部の接着面が、前記接着面に垂直かつ前記ある方向に平行な面で切断した断面形状が前記ある方向について非対称になるような構造体に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の接着用部材。
【請求項７】
前記構造体の形状が、前記ある方向となす仰角が９０度未満でかつ柱状であることを特徴とする請求項６に記載の接着用部材。
【請求項８】
前記構造体のアスペクト比が、１以上であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の接着用部材。
【請求項９】
前記構造体は、
ポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ：  ＰＤＭＳ）、
ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ：ＰＵ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）、
カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＣＮＴ）のうちのいずれか一つ、
あるいは、それらの類縁体からなる請求項６から８のいずれか１項に記載の接着用部材
。
【請求項１０】
前記駆動機構が、誘電エラストマアクチュエータで構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の接着用部材。
【請求項１１】
前記接着部が、前記駆動機構に積層して構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の接着用部材。
【請求項１２】
駆動機構を駆動して前記ある方向の力を加えたときの前記作用方向への把持力が、該駆動機構を駆動しないときに比して５倍以上とされていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の接着用部材。
【請求項１３】
被搬送物質を被着体とし、該被着体に対する接着部の接着力を制御可能とした機構を備え、前記機構を請求項１から１２のいずれか１項に記載の接着用部材によって構成したことを特徴とする物質の搬送機構。
【請求項１４】
被移動部材を被着体とし、該被着体に対する接着部の接着力を制御可能とした機構を備え、前記機構を請求項１から１２のいずれか１項に記載の接着用部材によって構成したことを特徴とする部材の移動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着力が制御可能な接着用部材に関し、特に接着力に方向性を有する接着材を用いて被着体を把持させる作用方向への接着力を制御可能とした接着用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質の搬送等の分野において、被着体との接着力を制御できる接着材の開発が求められている。
非特許文献１では、易剥離性接着材の接着面に対して接線方向の力を加えることによって、接着材を被着体と剥離できることが報告されている。
このように接着材を接線方向の力のみで剥離させた場合、接着材には内力が発生した状態で剥離するので、安定的に剥離させることが困難であった。
一方でヤモリや昆虫等の手足は、接着力に方向性を有する接着材を利用して接着・剥離を繰り返し、歩行をすることが知られている。
非特許文献２では、接着力に方向性を有する接着材における最大の接着力をもつ方向が、構造体形状に依存していることが報告されている。
すなわち、これによると、接着体の構造を制御することによって、一方向に強い接着力を有する接着体を設計することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】溶接学会全国大会講演概要８５集（平成２１年度秋季大会），  ４５３項，  梁集合体による把持と脱離機構の設計，  王  苗苗，  関口  悠，  高橋  邦夫，  ヘムタビー  パソムポーン著（東京工業大学）．
【非特許文献２】Ｊ．  Ａｄｈｅｓｉｏｎ  Ｓｃｉ．  ｔｅｃｈｎｏｌ．  ２００７，  ２１，  １２８１．  ¨Ａｄｈｅｓｉｏｎ  ａｎｄ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ａｎｇｌｅｄ  ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｍｉｃｒｏ−ｆｉｂｅｒ  ａｒｒａｙｓ  ｗｉｔｈ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ａｎｄ  ｓｐａｔｕｌａ  ｔｉｐｓ¨  Ｍ．  Ｐ．  Ｍｕｒｐｈｙ，  Ｂ．  ＡＫＳＡＫ，  Ｍ．  Ｓｉｔｔｉ．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、従来例の非特許文献１のものでは、易剥離性接着材を被着体と剥離させるためには、接着面に対して接線方向成分の力を加える必要があり、剥離の際に内力を利用するため脱離挙動が不安定になるという課題を有している。
また、非特許文献２のものでは、接着体の構造を制御することによって、ある一方向に強い接着力を有する接着体を得ることができる。しかしながら、接着材を剥離させる際に、被着体と接着材以外から力を受けているので、任意の接着面積を有する被着体を接着および剥離させて搬送させることが困難であり、特に、大きい接着面積を有する被着体を接着および剥離する際に課題を有している。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、被着体の接着面積の大きさに左右されずに接着でき、安定的に剥離することができる接着力が制御可能な接着用部材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る可逆性接着用部材は、
被着体に対する接着部を少なくとも２か所備え、前記被着体を把持させる作用方向への
接着力が制御可能な接着用部材であって、
前記接着部は、前記作用方向に垂直な面に沿ったある方向への力を加えると前記作用方向への把持力が増大し、前記ある方向とは逆方向への力を加えると前記作用方向への把持力が減少もしくは一定となる接着力の方向性を備えた接着特性を個々に有し、
前記被着体と接触している個々の接着部に対して力を加えことができる駆動機構を備え、
前記駆動機構を駆動した際に、前記被着体と接触している接着部の接着面以外から前記ある方向または前記ある方向とは逆方向の力が該接着部に生じず、
前記駆動機構が、前記個々の接着部に対して前記ある方向または前記ある方向とは逆方向への力を作用させるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の物質の搬送機構は、被搬送物質を被着体とし、該被着体に対する接着部の接着力を制御可能とした機構を備え、前記機構を上記接着用部材によって構成したことを特徴とする。
また、本発明の部材の移動機構は、被移動部材を被着体とし、該被着体に対する接着部の接着力を制御可能とした機構を備え、上記接着用部材によって構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被着体の接着面積の大きさに左右されずに接着でき、安定的に剥離することができる接着力が制御可能な接着用部材を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における接着力が制御可能な接着用部材を説明する図。
【図２】本発明の実施形態における接着用部材によって被着体を把持させる方向について説明する図。
【図３】本発明の実施形態におけるＸ方向成分（Ｆｘ）とＺ方向成分（Ｆｚ）をプロットした時の接着部の接着プロファイルの一例を示す図。
【図４】本発明の実施形態における実質的な把持力を示す領域について説明する図。
【図５】本発明の実施形態における２個の接着部を有する接着用部材の構成および接着部の接着プロファイルについて説明する図。
【図６】本発明の実施形態における接着用部材の他の形態を説明する図。
【図７】本発明の実施形態における着用部材においてすべての該接着部にかかる該ある方向の力が釣り合うように構成した接着用部材の配置について説明する図。
【図８】本発明の実施形態における接着部の断面形状が該ある方向について非対称になるような構造体の一例について説明する図。
【図９】本発明の実施例における接着力が制御可能な接着用部材の構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
つぎに、本発明を実施するための形態として、被着体を把持させる作用方向への接着力が制御可能な接着用部材の構成例について説明する。
まず、本発明の第１の実施形態における接着力が制御可能な接着用部材について説明する。
本実施形態では、被着体に対する接着部を少なくとも２か所備え、前記被着体を把持させる作用方向への接着力が制御可能な接着用部材がつぎのように構成される。
前記接着部は、前記作用方向に垂直な面に沿ったある方向への力を加えると前記作用方向への把持力が増大し、前記ある方向とは逆方向への力を加えると前記作用方向への把持力が減少もしくは一定となる接着力の方向性を備えた接着特性を個々に有している。
前記被着体と接触している個々の接着部に対して力を加えことができる駆動機構を備えている。
そして、前記駆動機構を駆動した際に、前記被着体と接触している接着部の接着面以外か
ら前記ある方向または前記ある方向とは逆方向の力が該接着部に生じず、
前記駆動機構が、前記個々の接着部に対して前記ある方向または前記ある方向とは逆方向への力を作用させるように構成されていることを特徴とする。
これによって、接着面のみで力を作用させることができ、ある方向への力を加えることで安定的に把持力を発揮させることができ、また、ある方向とは逆方向への力を加えることで、比較的低い力で安定的に剥離することが可能となる。
【００１０】
具体的には、図１に示されるように、接着用部材１０１は、少なくとも２か所の接着部１０３および１０３’を有し、ある作用方向への接着力を発揮する。
ここである作用方向とは、接着用部材１０１によって被着体を把持させる方向（Ｎ方向１０７）である。
次に、該接着部は、該作用方向に垂直なある方向への力を加えると該作用方向への把持力が増大し、該ある方向とは逆方向の力を加えると該作用方向への把持力が減少もしくは一定となるような接着力の方向性を個々に有している。
【００１１】
ここで接着力の方向性、ある方向、逆方向について以下のように定義する。
まず、図２に示すように、該作用方向に垂直な面２０１上にＸＹ軸、該作用方向にＺ軸を取ってＸＹＺ直交座標系を考える。
ここで、被着体２０２に対して接着部２０３をＸＺ平面内の任意の方向へ引っ張った際の接着力のＸ方向成分（Ｆｘ）とＺ方向成分（Ｆｚ）をプロットしたプロファイルをとることで、接着部２０３のＸＺ平面内での接着プロファイルを作成できる。
該作用方向に垂直な面２０１内の適切な方向に、Ｘ軸方向（例えば、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3）をとったとき、図３に示すようにＦｘが大きくなるとＦｚが増大し、Ｆｘが小さくなるとＦｚが減少もしくは一定となるような接着プロファイルが得られる場合に、接着部２０３はＸ軸正方向への接着力の方向性を有しているとする。さらに、図３（ｃ）に示すように、上記のようなＸ軸の選び方のなかでも該作用方向の把持力３０１が最大となるＸ軸の正方向（Ｘ3方向）の力３０２の正方向をある方向、負方向を逆方向と定義する。
例えば、本発明にかかる接着部は図１（ｂ）に示すような接着プロファイルを有しているものが好適である。
【００１２】
いずれも、該接着部は、該接着面の接線方向のうちある方向の力１０９を加えると該作用方向の把持力１１０が増大し、逆方向の力を加えると該作用方向の把持力が減少もしくは一定となるような接着力の方向性を有している。
但し、接着力の方向性のある接着部の接着プロファイルにおいて、接着部４０１が被着体４０２からもたらされる摩擦力は含まない。
ここで、図４に示すように、摩擦力とは接着面に対し接着部４０１を押し込んだときの接着力であり、その摩擦力領域とは接着部４０１における接着面の接線方向をα方向、法線方向をβ方向としたときにβ方向の把持力Ｆ（β）が負を示す領域である。
つまり、本発明における実質的な把持力を示す領域は、該作用方向に垂直な方向をＸとしたときの接着力Ｆ（Ｚ）が正、かつＦ（β）が正となるような接着プロファイルの斜線の領域４０３である。前記のとおり、摩擦力を用いて被着体を把持する接着量部材は、接着方向性を有する接着部には含まれない。
ここで、個々の接着部の範囲は、その領域内が一様な接着プロファイルを示すような最大の領域として定義する。
例えば、空間的に連続してつながっている領域であっても、２種類の接着プロファイルを示す領域に分割できる場合は、２か所の接着部を有していることとする。
また、無限の接着部を有する接着用部材も考えられる。例えば、ある領域内において該ある方向が滑らかに変化するような場合があげられ、この場合にも無限の接着部を有しているとみなし本発明の範囲に含む。
【００１３】
また、該接着用部材は被着体と接触した際に該接着部に対して力を加えられるような駆動機構を有している。
また、該被着体に接触して該駆動機構を駆動した際に、該接着用部材が該ある方向の成分の力を該接着部以外で該被着体から受けない特徴を有している。
このような特徴によって、接着用部材において実質的に内部的に釣り合う力が発生するので、接着用部材が被着体と接着部以外で接触せずに該作用方向に垂直なある方向の力を制御でき、接着部が被着体の内側に入る限りにおいて被着体の接着面積の形や大きさに左右されず接着することができる。
ただし、接着用部材が接着部以外で被着体から受ける該ある方向の成分の力が、接着部で発生する該ある方向の成分の力の１０％以下であれば、本発明の実施形態の範囲内である。
【００１４】
また、該被着体に接触して該駆動機構を駆動した際に駆動によって該接着部にかかる力が、該ある方向の成分をもつように個々の該接着部が配置されている。図１（ａ）に示すように、接着部（１０３および１０３’）は、駆動機構１０２から力（１０４および１０４’）がもたらされる。ここで接着部１（１０３）および接着部２（１０３’）の該ある方向はそれぞれＬ1方向１０８およびＬ2方向１０８’である。
駆動機構から接着部にもたらされる力（１０４および１０４’）の方向は該ある方向（Ｌ1方向１０８およびＬ2方向１０８’）と同一であることが好ましいが、駆動機構から接着部にもたらされる力は該ある方向成分（１０５および１０５’）を含んでいればよい。
また、該駆動機構は接着用部材や該接着部の重力を該ある方向成分として負荷できる機構も含まれていてもよい。
前記の特徴によって、接着用部材は被着体と接触した際に、駆動機構から加えられる力によって個々の接着部の該作用方向の把持力を制御することができる。
【００１５】
また、本発明の第２の実施形態として、接着部の接着面が、実質的に同じ平面内になるように配置された形態を採ることができる。
このような構成によって、平坦な表面を有する被着体を把持することが可能となる。
また、本発明の第３の実施形態として、前記接着部は、複数の接着部を備えた接着部群、もしくは前接着部群の組み合わせからなる形態を採ることができる。その際、前記接着部群は、すべての接着部が同等の前記接着特性を有し、前記作用方向への把持力が最大となるように前記ある方向の力を前記駆動機構によって該接着部に加えられた際に、該すべての接着部にかかる前記ある方向の力が釣り合うように構成される。
ここで同等の接着特性とは、同等の接着プロファイルを有することである。
【００１６】
次に、このような第３の実施形態における接着部群について説明する。
例えば、ｎ個の接着部を有している接着用部材において各接着部の該作用方向に垂直な面が実質的に同一である場合、ｎ個の接着部は同様の接着プロファイルを有し、全ての該ある方向に沿った直線がある一点で交わり、かつその直線は該ある一点を中心としてｎ／３６０  °の角度で配置されているのが望ましい。例として、一つの接着用部材の中に２個または３個の接着部を有する接着部群について説明する。
図５に、２個の接着部を有する接着用部材の構成および接着部の接着プロファイルを示す。
図５（ａ）に示すように、接着用部材５０１において２つの接着部５０２は同様の接着プロファイルを有しており、該ある方向の力ベクトル５０３は、該ある一点５０４に向けられている。
図５（ｂ）では、該逆方向が点５０５に向けられている。
図６（ａ）では、接着用部材６０１における接着部６０２の該ある方向の力ベクトル６０３は一点６０４に向けられている。
また、図６（ｂ）では、該ある方向の力ベクトル６０３の逆方向が一点６０５に向けられ
ている。図６（ａ）および（ｂ）ともに３つの接着部の該ある方向の力ベクトル６０３は、ある一点６０４および６０５を中心として１２０°の間隔で配置されている。
【００１７】
一方で、該ある方向の力ベクトルまたはその逆方向が一点に向けられてはいないが、接着用部材全体においてすべての該接着部にかかる該ある方向の力が釣り合うように、接着部が配置されている接着部群の形態も挙げられる。例えば、図７に示すような接着部群は、該ある方向の力ベクトル７０３またはその逆方向が一点に向けられてはいないが、接着用部材７０１全体においてすべての該接着部７０２にかかる該ある方向の力が釣り合うように、接着部７０２が配置されている。
図５、図６および図７のいずれも、各接着部の該作用方向に垂直な面が実質的に同一である場合、接着用部材においてすべての該接着部にかかる該ある方向の力が釣り合うように配置されている。
【００１８】
一方で、ｎ個の接着部を有している接着用部材において、各接着部の接着面が実質的に平行ではない場合、ｎ個（ただし、ｎ＞３の場合）の接着部が同様の接着プロファイルを有し、全ての該ある方向に沿った直線がある一点で交わり、かつその直線は該ある一点を頂点とするｎ角錐の斜辺と重なり合うように配置されている接着部群の形態も挙げられる。但し、２個（ｎ＝２の場合）の接着部を有する接着用部材の場合、２本の該ある方向に沿った直線がある一点で交わり、かつその直線はそれぞれの該ある方向もしくはそれぞれの該逆方向はある一点に向けられている。このような接着部群において、接着面に対して均等にある方向の力を与えることができる。
【００１９】
なお、一つの接着用部材の中でのこのような接着部群の組み合わせは、接着用部材の仕様によって複数あることも可能である。
例えば接着部の接着面が、実質的に同じ平面内になるように配置されている場合、図６（ｃ）に示すように、一つの接着用部材６０６の中で該ある方向の力ベクトル６０３またはその逆方向がある一点（６０７、６０８または６０９）に向けられている３種類の接着群が存在するような接着部群の組み合わせが可能である。このような組み合わせによって、均等に把持力を与えることができる。
【００２０】
また、本発明の第４の実施形態として、前記駆動機構を駆動した際に、接着部にかける力の向きが前記ある方向または前記ある方向とは逆方向と、実質的に同じ向きとなるように構成する形態を採ることができる。
このような構成によって、接着部において該ある方向以外の力を考慮する必要が無いので接着面に対して大きな把持力を与えることができる。
また、本発明の第５の実施形態として、前記駆動機構が前記接着部に及ぼす力の前記ある方向の成分の大きさが、前記作用方向の把持力が最大となるときの前記ある方向の成分の大きさ以下とする形態を採ることができる。
接着部に対して接線方向のみに力を加えかつその力を増加させていくと、やがて接着体は内力を利用して剥離してしまうので、前記の特徴を有するのが望ましい。
このような特徴によって、内力により剥がれてしまうことなく接着部の該作用方向の把持力を制御することができる。
【００２１】
また、本発明の第６の実施形態として、該接着部の接着面が、該接着面に垂直かつ該ある方向に平行な面で切断した断面形状が該ある方向について非対称になるような構造体に形成されるようにする形態を採ることができる。
図８では、接着部８０１を該接着面８０２に垂直方向８０３かつ該ある方向８０４に平行な面で切断したときの接着部の断面形状の一例が示されている。
例えば、その断面形状は、平行四辺形様（図８（ａ）、（ｂ））の他にくさび型様（図８（ｃ）、（ｄ）、（ｅ））のような形状があげられる。前記特徴を有する接着部は、接着
力の方向性を有している。
また、本発明の第７の実施形態として、該構造体の形状が、該ある方向となす仰角が９０度未満でかつ柱状である。
前記該構造体は、一般的に図１（ｄ）に示すような接着プロファイルを示す。
また、前記斜め柱状構造体は、該仰角によって該接着部における最大の接着力を有する力ベクトルの方向は変化する特徴を持つ。
【００２２】
また、本発明の第８の実施形態として、該構造体のアスペクト比が１以上である形態を採ることができる。
ここでアスペクト比とは、斜め柱状構造体と同じ体積および高さを持つ仮想的な円柱を考え、その仮想的な円柱の高さを直径で割ることで求められる。
また高さとは、斜め柱状構造体のうち接着面から最も遠い位置までの距離である。さらに斜め柱状構造体は、その断面形状が実質的に一様であることが望ましいがこれには限定しない。
前記特徴によって、高い把持力を発生できる接着部を設計することができる。
また、本発明の第９の実施形態として、該構造体は、ポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ：  ＰＤＭＳ）あるいは、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ：ＰＵ）あるいは、ポリメタクリル酸メチル樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ
ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＣＮＴ）、あるいはそれらの類縁体からなる形態を採ることができる。
このように前記の材料を斜め柱状構造体として用いることができる。
【００２３】
また、本発明の第１０の実施形態として、該駆動機構が、誘電エラストマアクチュエータで構成された形態を採ることができる。
誘電エラストマアクチュエータは２つの電極と誘電層から構成され、誘電層は各電極に挟まれている。
誘電層は、柔軟で誘電率の高い特性を有する。誘電エラストマアクチュエータは、電極へ電圧を印加すると誘電層の厚さ方向に収縮し、誘電層の厚さ方向に垂直な方向には伸張する特性を持つ。誘電エラストマアクチュエータの駆動によって、接着部に力を加えることができる。
また、本発明の第１１の実施形態として、すべての該接着部が該駆動機構に積層されている形態を採ることができる。
このような構成によって、接着部や駆動機構の配置を簡便に設計および作製でき、かつ接着用部材をコンパクトに設計することができる。
また、本発明の第１２の実施形態として、該ある方向の接線方向成分をもつ力を加えたときの該接着用部材の把持力が、該駆動機構を駆動しない時と比べて５倍以上とした形態を採ることができる。
また、本発明の第１３の実施形態として、被搬送物質を被着体とし、該被着体に対する接着部の接着力を制御可能とした機構を備えることができる。
また、本発明の第１４の実施形態として、被移動部材を被着体とし、該被着体に対する接着部の接着力を制御可能とした機構を備えることができる。
このような構成によって、実質的に接着および剥離を切り替え制御することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例として、本発明を適用した接着力が制御可能な接着用部材の構成例について、図を用いて説明する。
本実施例の接着力が制御可能な接着用部材の断面図を図９（ａ）に示す。
該可逆性接着デバイスは、誘電エラストマアクチュエータ９０１に接着部９０２が積み重なる特徴を持つ。
ここで、誘電エラストマアクチュエータ１の詳細な構造について説明する。
誘電エラストマアクチュエータ９０１は電極９０３および電極９０４と１つの誘電層９０５から構成され、誘電層９０５は電極９０３および電極９０４に挟まれている。
誘電層９０５はシリコンエラストマ（ＰＤＭＳ：  Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ，  東レ・ダウコーニング（株）製ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）である。
また、電極９０３および電極９０４は円形状であり、シリコンエラストマにシルバーグリースを分散させた樹脂から成る。また、シリコンエラストマにシルバーグリースを加える比率は、形成される樹脂の硬化度や伸縮率の検討から１５ｗ％である。
電極９０３および電極９０４は、導線９０６を経由して可変電圧装置９０７に接続されている。これら電極９０３および電極９０４のうち電極９０３は可変電圧装置９０７の正極側に接続され電極９０４は可変電圧装置９０７の陰極側に接続されている。
【００２５】
電極９０３の下部表面には、緩衝層９０８を介してガラス基板９０９が固定されている。緩衝層９０８は、シリコンゲル（信越化学（株）製）から成る。
誘電層９０５は、直径５０ｍｍの円形状であり、厚さが１ｍｍに設定されている。
また、電極９０３および電極９０４は、直径１０ｍｍ、膜厚０．２ｍｍに設定されている。
また、１層の誘電層９０５と２層の電極（電極９０３および電極９０４）は交互に挟み込まれる。
誘電エラストマアクチュエータ９０１は、ガラス基板９０９上に緩衝層９０８、電極９０３、誘電層９０５、電極９０４の順にスピンコート法により所望の膜厚さに積層して作製される。
また、各層はスピンコート後ごとに硬化処理（６０°、１時間）が必要である。緩衝層９０８、電極９０３、電極９０４および誘電層９０５は均一な面を形成しているので、電極９０４表面形状は平坦である。
誘電エラストマアクチュエータ９０１は、電極９０３および電極９０４へ電圧を印加すると誘電層９０５の厚さ方向に収縮し、誘電層９０５の厚さ方向に垂直な方向には伸張する特性を持つ。
また、電極９０３および電極９０４は、誘電層９０５の伸縮に伴って伸縮する。電極９０３および電極９０４は円形の形状を有しているので、電極９０３および電極９０４は、これら電極表面の接線方向に放射状に伸張する。そして、その変位量を駆動力として出力することができる。
【００２６】
次に、接着部９０２の詳細な構成について説明する。
図９（ｂ）に本実施例の可逆性デバイスの平面図を示す。接着部は、４つの接着部９０２から構成される。
この４つの接着部は、電極９０４の上部表面に４等分に配置されている。各接着部９０２の該ある方向９１１に沿った直線が電極９０４の上部表面の中心９１２で交わり、かつこの直線は９０°で交わるように配置されている。
接着部９０２は、図９（ａ）に示すように、斜め柱状構造体９１０から成る。
斜め柱状構造体９１０のアスペクト比は１である。すなわち、直径が１０μｍ、また軸方向の高さが１０μｍの構造体である。
また、斜め柱状構造体９１０の仰角は６０°であり、斜め柱状構造体９１０は、中心間隔２５μｍで配列している。
また、斜め柱状構造体９１０の該ある方向は、電極９０４の上部表面の中心点に向かうように設計されている。
【００２７】
接着部９０２は、フォトマスクを用いて斜め露光を行った鋳型に樹脂を流し込むことで作製される。
フォトマスクはφ５０ｍｍのガラス基板上に形成されたクロム層からなる。またフォトマ
スクは、斜め柱状構造体９１０の反転形を有している。フォトマスクに、ポジポジ型フォトレジスト剤（ＡＺＰ４６２０、ＡＺ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（株）製）を製膜後、硬化させてレジスト膜が形成される。鋳型は、まず４つの接着部のうち２つの接着部９０２における柱状構造体９１０が所望の仰角になるように、２枚のフォトマスクを介してこのレジスト膜を特定の傾斜角度で感光させて作製される。
次いで、２つのフォトマスクを回転させて、残りの接着部における柱状構造体９１０が所望の仰角になるように同様の方法で感光させて鋳型を完成させる。
この結果、鋳型における斜め柱状構造体９１０の反転構造の傾斜方向は、鋳型の中心点に向かって配置されている。
次いで、鋳型にシリコンエラストマ（ＰＤＭＳ：  Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ，  東レ・ダウコーニング（株）製ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）をスピンコート法により流し込み後、硬化（６０℃、１時間）させることによって、接着部９０２を作製した。鋳型にシリコンエラストマ（ＰＤＭＳ：  Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ，
東レ・ダウコーニング（株）製ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を２０００ｒｐｍの回転速度で１分間にわたってスピン塗布した。
次いで、鋳型の中心点と電極９０４の上部表面の中心点が重なるように鋳型と誘電エラストマアクチュエータ９０１を重ね合わせ、常温で硬化後（２４時間）、アセトン中に浸漬してポジ型フォトレジスト剤を溶解し、鋳型をリフトオフした。最終的に常温で乾燥後、可逆性接着デバイスを完成させた。
【００２８】
以下に詳述した実施例の効果を説明する。テクスチャアナライザー（Ｓｔａｂｌｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ製ＴＡ−ＸＴ  ｐｌｕｓ）に接続されたガラス板（直径；  ８ｍｍ、厚さ：１ｍｍ）を接着部９０２上部表面に接着後、可逆性接着デバイスに電圧を印加させながら、本実施例の接着力を評価した。
可逆性接着デバイスに電圧を印加する前の接着力は、０．４Ｎであった。
一方で、可逆性接着デバイスに電圧印加するとその上昇に伴って接着力は増加した。
１８ＫＶ印加時に０．６Ｎの接着力に達した。また、１８ｋＶ以上において接着対象物との脱離が始まり接着力が低下する。
一方で仰角が９０°の仰角を有する斜め柱状構造体９１０からなる接着部９０２を形成させた可逆性接着デバイスにおいて、電圧印加による接着力の変化は殆ど確認されなかった。
また、電圧印加による接着力の変化は、柱状構造体９１０の変形挙動と一致した。以上より、記載した実施例は、誘電エラストマアクチュエータ９０１から発生された電極９０４表面の接線方向の駆動力によって、接着部９０２と被着体間の接着力を制御できる効果をもつ。
【００２９】
本発明に係る可逆性接着デバイスは、その作用方向に垂直な方向の接着力を制御することで、被着体表面に対して安定的に脱離容易で、かつ繰り返し接着可能なものに構成できる。
さらにその作用方向に垂直な方向は、該接着表面以外で必要としない。従って被着体の接着面積の大きさに左右されず接着し、その接着力を制御できることから、半導体ウエハ等における物質の搬送機構やロボット等を構成する部材の移動機構に利用可能である。
例えば、物質の搬送機構としては、被搬送物質を被着体とし、該被着体に対する接着部の接着力を制御可能とした機構を、本発明の接着用部材を適用して構成することができる。また、部材の移動機構としては、被移動部材を被着体とし、該被着体に対する接着部の接着力を制御可能とした機構を、本発明の接着用部材を適用して構成することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０１：接着用部材
１０２：駆動機構
１０３：接着部１
１０３’：接着部２
１０４：接着部１が駆動機構からもたらされる力
１０４’：接着部２が駆動機構からもたらされる力
１０５：接着部１にもたらされる力のうちある方向成分の力
１０５’：接着部２にもたらされる力のうちある方向成分の力
１０６：接着部１にもたらされる力のうち、接着用部材の作用方向に垂直な面内状である方向に対して垂直方向の力
１０６’：接着部２にもたらされる力のうち、接着用部材の作用方向に垂直な面内状である方向に対して垂直方向の力
１０７：接着用部材の作用方向
１０８：接着部１のある方向
１０８’：接着部２のある方向
１０９：最大となる把持力
１１０：最大となる把持力を有するときある方向の力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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