(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の導電性ポリマー層と、
上記導電性ポリマー層に接する電極と、
上記電極に対向する対向電極と、
上記電極と上記対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層とを有して、
上記電極が、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に低剛性にかつ上記長手方向と略直交する幅方向に高剛性となるように上記長手方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有してパターニングした平板状電極であり、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させる平板薄型のアクチュエータ。
【請求項２】
上記電極は、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に対して複数の屈曲部を有するジグザク形状の平板状電極である請求項１に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項３】
上記電極は、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向と略直交する幅方向沿いの複数の帯状部と、上記隣接する帯状部同士を連結する上記長手方向沿いの連結部とより構成される平板状電極である請求項１又は２に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項４】
上記電極の、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である上記長手方向の両端に、平板状の延長部を設け、これらの延長部を力の作用部とする請求項１又は２に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項５】
上記電極の表裏両面に上記導電性ポリマー層を設けるとともに、上記電極の上記延長部である力の作用部に穴を設け、上記表裏の導電性ポリマー層を連結することにより補強する請求項４に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項６】
上記導電性ポリマー層を設けた上記電極と上記対向電極を交互に配置して積層する請求項１又は２に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項７】
上記電極が、金、白金、ニッケル、チタン、ステンレス鋼などの金属又は合金、又は炭素よりなる薄板又は、これらの薄板に前記材質群をコーティング又は化学酸化等の表面処理を施したものである請求項１又は２に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項８】
上記導電性ポリマー層が、ポリアニリン、ポリピロール又はポリチオフェン基体のπ共役ポリマー、又はその誘導体である有機導電性ポリマー又は炭素分散系の導電性ポリマーより構成される請求項１又は２に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項９】
上記電解質層が、イオン性液体を含有する高分子ゲル又は高分子である請求項１又は２に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項１０】
上記電極の厚みに対する上記導電性ポリマー層の厚みの比が３以下である請求項１又は２に記載の平板薄型のアクチュエータ。
【請求項１１】
平板状の導電性ポリマー層と、
上記導電性ポリマー層に接する電極と、
上記電極に対向する対向電極と、
上記電極と上記対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層とを有して、
上記電極が、上記導電性ポリマー層の伸縮に伴う駆動力の出力方向に低剛性にかつ上記出力方向と略直交する方向に高剛性となるように上記出力方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有してパターニングした平板状電極であり、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させて上記駆動力を上記出力方向に出力させる平板薄型のアクチュエータ。
【請求項１２】
平板状の導電性ポリマー層を設けた電極と対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層を有し、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させる平板薄型のアクチュエータにおける上記導電性ポリマー層と上記電極より構成される平板薄型のアクチュエータの平板状電極支持体の製造方法において、
上記電極として、平板状電極を、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に低剛性にかつ上記長手方向と略直交する幅方向に高剛性となるように上記長手方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有するようにエッチング加工又は打ち抜き加工によりパターニングし、
上記パターニングされた平板状電極を、他の平板に当接させた状態で、上記電極に上記導電性ポリマー層を電解重合又はキャスト法で形成した後、上記平板を除去して上記平板状電極支持体を製造する平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法。
【請求項１３】
上記平板を除去した面に、電解重合又はキャスト法で上記導電性ポリマー層をさらに形成して上記平板状電極支持体を製造する請求項１２に記載の平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法。
【請求項１４】
上記電極となる平板状電極が、上記電極として残らない切り離し部に切り離し部連結部で連結された状態で、上記電極に上記導電性ポリマー層を電解重合又はキャスト法で形成した後、上記切り離し部連結部で切断し、上記切り離し部を除去して上記平板状電極支持体を製造する請求項１２に記載の平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法。
【請求項１５】
上記電極となる平板状電極を磁性体とし、磁性体よりなる上記電極を上記他の平板に磁力で吸引して当接させる請求項１２に記載の平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用ロボット等に適用することができる、電気刺激により変形する、柔軟で軽量な平板薄型のアクチュエータ及び平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用ロボットの関節駆動機構の駆動源としては、電磁モータ、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータなどが用いられている。これらの駆動源を用いた関節駆動機構は、金属主体で構成された電磁モータと減速機構を用いたもの、金属製の油空圧シリンダーを用いたものなど、それ自体硬く重い材質でできており、工場内の特定の場所で管理されて用いられる。
【０００３】
これに対して家庭やオフィス、病院などで家事支援や仕事支援、高齢者や障害者の介護支援などで人の間近で活躍することが期待されるロボットなどの機器の駆動源は、駆動源自体が小型軽量かつ柔軟で、安全であることが求められる。
【０００４】
このようなアクチュエータとして、上記空圧式アクチュエータの中でも柔軟性に富んだラバー製の空圧式アクチュエータがあるが、駆動のためにはコンプレッサや制御弁などの補機類が必要でシステム全体の軽量化に限りがある。
【０００５】
これに対して軽量で柔軟性に富んだ各種のポリマー材料を用いた人工筋肉アクチュエータが提案され、その実用化が切望されている。
【０００６】
電気的刺激により動作するポリマーアクチュエータについては、非特許文献１にキーノート講演として解説されている。毎年この分野の研究のコンファレンスが行われており、活発に研究が行われている。高分子ゲル、メタルコンポジットイオンポリマー、有機導電性ポリマー、炭素分散導電性ポリマー、誘電性エラストマーなどにおいて、電気的刺激により駆動するポリマーアクチュエータの研究がなされている。このうち有機導電性ポリマー、炭素分散導電性ポリマー等の導電性ポリマーは、比較的低電圧で駆動でき、その発生応力が生体の筋肉を上回る能力を持ち、軽量で柔軟である性質を持つアクチュエータとして期待されている。
【０００７】
導電性ポリマーの例として、特許文献１に、有機導電性ポリマーであるポリアニリン膜体に金属電極を形成し、固体電解質成形体で挟んだアクチュエータが開示されている。有機導電性ポリマー自体は導電性を有するので、これらを電極として電圧を印加することもできるが、導電性ポリマーの抵抗による電圧降下をさけるために金属電極を形成している。これらの電極間に電圧を印加することにより、固体電解質成形体中の陰イオンが陰極から陽極に移動して、陽極のポリアニリンに陰イオンがドープされ膨潤する。一方、陰極側のポリアニリンは逆の作用を受け、すなわち陰イオンが脱ドープされ、収縮する。この結果、導電性ポリマーとポリアニリン膜体とによりなるこの構成のアクチュエータは、湾曲することになる。この動きは、薄い膜体がたわむ現象であり、大きな変位を得られるものの、たわみ剛性が低いため大きな力を引き出すことができない欠点がある。
【０００８】
たわみ変形でなく、導電性ポリマーを長手方向に伸縮変形させるアクチュエータであって、金属製のコイルバネを電極としてこれに有機導電性ポリマーを設けた例が非特許文献２に開示されている。有機導電性ポリマーは円筒状であり、束ねた場合に発生力を生じる有効断面積が小さい課題がある。またこの例では電界液を封止するためにこのコイルバネ付き円筒状導電性ポリマーを円筒状容器に収納する構造をとっており、さらに有効断面積が小さくなる。また、力の作用部もこれに可動ピンとバネを結合する構造であり製造法も複雑である課題がある。
【０００９】
また、特許文献２及び特許文献３には、共に、電気刺激により屈曲動作するために、くし歯状電極が円筒体に形成されたアクチュエータが開示されているが、いずれも、アクチュエータの厚みが大きい円筒形状又は巻き回した形状であるため、応答性が悪く、低速でしか動作できず、製造も容易ではなかった。
【００１０】
尚、ここで導電性ポリマーとは、ポリマー自体に導電性を有する有機導電性ポリマーと、炭素微粒子等の導電性材料を添加した導電性高分子を含む広義の導電性ポリマーを指している。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１―１６９３９４号公報
【特許文献２】特開平７−８３１５９号公報
【特許文献３】特開平６−１３３９２２号公報
【非特許文献１】SG．Wax，R．R．Sands，Smart Structures And Materials １９９９：Electroactive Polymer Actuators and Devices，Proc．SPIE，Vol.３６６９，pp．２−１０，１９９９．
【非特許文献２】Gordon G．Wallace etc．，Smart Structures And Materials ２００２：Electroactive Polymer Actuators and Devices，Proc．SPIE，Vol.４６９５，pp．８−１６，２００２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、このようなアクチュエータとして、大きな力を発生することができるとともに、高速に動作し、製造が容易であって信頼性に優れた、導電性ポリマーを用いた平板薄型のアクチュエータ及び平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１４】
本発明によれば、平板状の導電性ポリマー層と、
上記導電性ポリマー層に接する電極と、
上記電極に対向する対向電極と、
上記電極と上記対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層とを有して、
上記電極が、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に低剛性にかつ上記長手方向と略直交する幅方向に高剛性となるように上記長手方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有してパターニングした平板状電極であり、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させる平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００１５】
また、本発明によれば、平板状の導電性ポリマー層と、
上記導電性ポリマー層に接する電極と、
上記電極に対向する対向電極と、
上記電極と上記対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層とを有して、
上記電極が、上記導電性ポリマー層の伸縮に伴う駆動力の出力方向に低剛性にかつ上記出力方向と略直交する方向に高剛性となるように上記出力方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有してパターニングした平板状電極であり、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させて上記駆動力を上記出力方向に出力させる平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００１６】
また、本発明によれば、平板状の導電性ポリマー層を設けた電極と対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層を有し、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させる平板薄型のアクチュエータにおける上記導電性ポリマー層と上記電極より構成される平板薄型のアクチュエータの平板状電極支持体の製造方法において、
上記電極として、平板状電極を、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に低剛性にかつ上記長手方向と略直交する幅方向に高剛性となるように上記長手方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有するようにエッチング加工又は打ち抜き加工によりパターニングし、
上記パターニングされた平板状電極を、他の平板に当接させた状態で、上記電極に上記導電性ポリマー層を電解重合又はキャスト法で形成した後、上記平板を除去して上記平板状電極支持体を製造することを特徴とする平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、平板状の導電性ポリマー層を設けた電極と、対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層を有し、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させる平板薄型のアクチュエータにおいて、上記導電性ポリマー層を設けた電極が、導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向（言い換えれば、アクチュエータの駆動力の出力方向）に低剛性に、長手方向と略直交する幅方向に高剛性となるようにパターニング（パターン形成）し、さらに支持体としての機能をも兼ね備えた、平板状電極であることとすることができる。このことにより、家庭やオフィス、病院などで家事支援や仕事支援、高齢者や障害者の介護支援などで人の間近で活躍することが期待されるロボットなどの機器の駆動源として、駆動源自体が小型軽量かつ柔軟で、安全であるアクチュエータを実現できる。このようなアクチュエータとして、大きな力を発生することができるとともに、高速に動作し、製造が容易であって信頼性に優れた、平板薄型のアクチュエータ及び平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
以下に、本発明にかかる実施の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。
【００２０】
本発明の第１態様によれば、平板状の導電性ポリマー層と、
上記導電性ポリマー層に接する電極と、
上記電極に対向する対向電極と、
上記電極と上記対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層とを有して、
上記電極が、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に低剛性にかつ上記長手方向と略直交する幅方向に高剛性となるように上記長手方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有してパターニングした平板状電極であり、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させる平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２１】
本発明の第２態様によれば、上記電極は、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に対して複数の屈曲部を有するジグザク形状の平板状電極である第１の態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２２】
本発明の第３態様によれば、上記電極は、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向と略直交する幅方向沿いの複数の帯状部と、上記隣接する帯状部同士を連結する上記長手方向沿いの連結部とより構成される平板状電極である第１又は第２の態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２３】
本発明の第４態様によれば、上記電極の、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である上記長手方向の両端に、平板状の延長部を設け、これらの延長部を力の作用部とする第１〜第３のいずれかの態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２４】
本発明の第５態様によれば、上記電極の表裏両面に上記導電性ポリマー層を設けるとともに、上記電極の上記延長部である力の作用部に穴を設け、上記表裏の導電性ポリマー層を連結することにより補強する第４の態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２５】
本発明の第６態様によれば、上記導電性ポリマー層を設けた上記電極と上記対向電極を交互に配置して積層する第１〜第５のいずれかの態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２６】
本発明の第７態様によれば、上記電極が、金、白金、ニッケル、チタン、ステンレス鋼などの金属又は合金、又は炭素よりなる薄板又は、これらの薄板に前記材質群をコーティング又は化学酸化等の表面処理を施したものである第１〜第６のいずれかの態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２７】
本発明の第８態様によれば、上記導電性ポリマー層が、ポリアニリン、ポリピロール又はポリチオフェン基体のπ共役ポリマー、又はその誘導体である有機導電性ポリマー又はカーボン微粒子、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー等の炭素分散系の導電性ポリマーより構成される第１〜第７のいずれかの態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２８】
本発明の第９態様によれば、上記電解質層が、イオン性液体を含有する高分子ゲル又は高分子である第１〜第８のいずれかの態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００２９】
本発明の第１０態様によれば、上記電極の厚みに対する上記導電性ポリマー層の厚みの比が３以下である第１又は２の態様に記載の平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００３０】
本発明の第１１態様によれば、平板状の導電性ポリマー層と、
上記導電性ポリマー層に接する電極と、
上記電極に対向する対向電極と、
上記電極と上記対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層とを有して、
上記電極が、上記導電性ポリマー層の伸縮に伴う駆動力の出力方向に低剛性にかつ上記出力方向と略直交する方向に高剛性となるように上記出力方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有してパターニングした平板状電極であり、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させて上記駆動力を上記出力方向に出力させる平板薄型のアクチュエータを提供する。
【００３１】
本発明の第１２態様によれば、平板状の導電性ポリマー層を設けた電極と対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層を有し、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させる平板薄型のアクチュエータにおける上記導電性ポリマー層と上記電極より構成される平板薄型のアクチュエータの平板状電極支持体の製造方法において、
上記電極として、平板状電極を、上記導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に低剛性にかつ上記長手方向と略直交する幅方向に高剛性となるように上記長手方向に対して少なくとも１つの屈曲部を有するようにエッチング加工又は打ち抜き加工によりパターニングし、
上記パターニングされた平板状電極を、他の平板に当接させた状態で、上記電極に上記導電性ポリマー層を電解重合又はキャスト法で形成した後、上記平板を除去して上記平板状電極支持体を製造することを特徴とする平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法を提供する。
【００３２】
本発明の第１３態様によれば、上記平板を除去した面に、電解重合又はキャスト法で上記導電性ポリマー層をさらに形成して上記平板状電極支持体を製造する第１２の態様に記載の平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法を提供する。
【００３３】
本発明の第１４態様によれば、上記電極となる平板状電極が、上記電極として残らない切り離し部に切り離し部連結部で連結された状態で、上記電極に上記導電性ポリマー層を電解重合又はキャスト法で形成した後、上記切り離し部連結部で切断し、上記切り離し部を除去して上記平板状電極支持体を製造する第１２の態様に記載の平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法を提供する。
【００３４】
本発明の第１５態様によれば、上記電極となる平板状電極を磁性体とし、磁性体よりなる上記電極を上記他の平板に磁力で吸引して当接させる第１２の態様に記載の平板薄型のアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法を提供する。
【００３５】
以下に、本発明のかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（第１実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは本発明の第１実施形態における１つの形態を示す平板薄型のアクチュエータの平面図と断面図であって、電極１の厚み方向のいずれか一方の側、例えば、下側に導電性ポリマー層３と対向電極２を配置した構成である。この上記１つの形態は本発明の最小限の構成要素よりなる例である。
【００３７】
一方、図１Ｃ及び図１Ｄは本発明の第１実施形態における別の形態を示す平板薄型のアクチュエータの平面図と断面図である。後者の図１Ｃ，図１Ｄの形態は、前者の図１Ａ及び図１Ｂの形態における電極１を中心として、その厚み方向の上下の位置に導電性ポリマー層３と対向電極２を対称に配置した構成である。電極１と対向する２つの電極２に同相の電圧を印加することにより、アクチュエータを伸縮方向５に伸縮変形させることができる。この構成では、構造が厚み方向に対称であることから、剛性のアンバランスによる不要な曲げ変形は発生せず、アクチュエータの長手方向言い換えれば伸縮方向５の方向（すなわち、アクチュエータの駆動力の出力方向）に、効率良くアクチュエータを伸び縮みさせることができる点でより好ましい形態である。
【００３８】
図１Ａ及び図１Ｂに示すこれらのアクチュエータは、直方体の平板形状の導電性ポリマー層３と、導電性ポリマー層３の図１Ａの上面側に埋め込まれるように設けたステンレス鋼などの金属の電極１と、電極１に対向するように電極１とは離れて配置されかつステンレス鋼などの金属の矩形板状の対向電極２と、電極１に接触している導電性ポリマー層３と対向電極２との間に接するように配置された電解質層４とを有して構成している。
【００３９】
図１Ｃ及び図１Ｄに示すこれらのアクチュエータは、直方体の板形状の導電性ポリマー層３Ｃと、導電性ポリマー層３Ｃの図１Ｄの厚み方向の中央部に埋め込まれるように設けたステンレス鋼などの金属の電極１と、電極１に対向するように電極１とは離れて上下にそれぞれ配置されかつステンレス鋼などの金属の矩形板状の対向電極２と、電極１と上下に接触しているそれぞれの導電性ポリマー層３Ｃとそれぞれの対向電極２との間に接するように配置された電解質層４とを有して構成している。前述したように、前者のアクチュエータ（図１Ａ及び図１Ｂ）は、電極１の片側にのみに対向電極２を配置しているのに対し、後者のアクチュエータ（図１Ｃ及び図１Ｄ）は、電極１の上下両側に対向電極２を配置している点で異なっている。
【００４０】
なお、一例として、導電性ポリマー層の厚みとしては８０μｍ以下、電極の厚みとしては５〜５０μｍとして平板薄型のアクチュエータを構成するのが好ましい。電極の厚みは５μｍ未満では、その支持体としての機能を発揮することが困難であり、５０μｍを越えると、剛性が大きくなりすぎて、変位しにくいものとなるため好ましくない。また、導電性ポリマー層の厚みは８０μｍを超えると、導電性ポリマー層の表裏から出入りするイオン種が膜の中央まで行き渡ることが難しくなり、発生変位が小さくなるとともに動作速度が低下するため好ましくない。さらに、より好ましい例としては、導電性ポリマー層の厚みを３０μｍ以下、電極の厚みを５〜１０μｍとして平板薄型のアクチュエータを構成するのがよい。
【００４１】
図１Ａ〜図１Ｄの導電性ポリマー層３，３Ｃを設けた電極１は、導電性ポリマー層３，３Ｃの伸縮方向（図１Ａではアクチュエータの長手方向）５に低剛性となるようパターニング（パターン形成）され、平板状電極としている。図１Ａ〜図１Ｄの電極１のパターニングされたパターン形状は、上記長手方向５と略直交する幅方向（アクチュエータの幅方向）沿いに延在するように、かつ上記長手方向５に等間隔に多数の細長い矩形の幅方向短冊状パターン１ａを配置し、長手方向沿いに延在する矩形の短い短冊状でかつ隣接する幅方向短冊状パターン（帯状部の一例。）１ａ同士をそれぞれの対向する幅方向の端部で連結部１ｂで連結して、アクチュエータの幅方向のそれぞれの端部で屈曲するような形状としている。このように隣接する幅方向短冊状パターン１ａの端部同士を連結部１ｂで連結するとき、連結部１ｂが長手方向沿いに互い違いに配置されるようにして、大略ジグザグ状の形状を電極１が構成するようにしている。ここでいう、大略ジグザグ状の形状とは、少なくとも幅方向に切欠又は空間を１つ有しかつ長手方向５に連続するような細長い形状を意味する。上記大略ジグザグ状の形状が均一なパターンならば、アクチュエータとして動作制御しやすい。上記隣接する幅方向短冊状パターン１ａと連結部１ｂとで形成される空間内には、導電性ポリマー層３，３Ｃの一部が入り込んで、図１Ａでは導電性ポリマー層３と電極１との上面が大略同一になるようにして、図１Ａでは、上面から導電性ポリマー層３の厚みの半分程度まで電極１が埋め込まれている。一方、図１Ｄでは第１導電性ポリマー層３ｂと電極１との上面が大略同一になるようにして、図１Ａと同様に上面から第１導電性ポリマー層３ｂの厚みの半分程度まで電極１が埋め込まれた状態で、上記上面に薄い直方体の板形状の第２導電性ポリマー層３ａを配置して、結果的に、第１導電性ポリマー層３ｂと第２導電性ポリマー層３ａとが合わさった導電性ポリマー層３Ｃの中間部に電極１が配置されるようにしている。機能的には、導電性ポリマー層３Ｃが図１Ａの導電性ポリマー層３に相当する。
【００４２】
また、図１Ａ〜図１Ｄの各電極１の長手方向５（言い換えれば、矢印５はアクチュエータの駆動力の出力方向とも言える。）の両端には電極１の矩形板状の延長部１ｃをそれぞれ設け、各延長部１ｃを力の作用部としている。電極１の延長部１ｃである力の作用部の端縁とは反対側のパターン形成側には、電極１と導電性ポリマー層３との連結を強固にするための穴１ｄが図１Ａでは３個、幅方向沿いに一直線上に設けられている。さらに、この力の作用部に連結ピン７を貫通するためのピン穴１ｇを延長部１ｃの中央付近に設け、各延長部１ｃを挟み込むフック６と各延長部１ｃとを、ピン穴１ｇを貫通したピン７で連結して、それぞれの延長部１ｃに作用する荷重８を支える構造としている。電極１と対向電極２の間には、この間に可変電圧を印加できる電源９をスイッチ１０を介して接続して、スイッチ１０をオンすることにより両電極１，２間に電圧を印加し、導電性ポリマー層３を長手方向５に伸縮させるようにしている。
【００４３】
この伸縮は、導電性ポリマーが有機導電性ポリマーである場合、電解質層４に含有されたイオン種が導電性ポリマー層３にドーピング又はアンドーピングされ、このことにより生じる。この伸縮は、イオン種がある程度の嵩を持っているため、その出入りに応じて導電性ポリマー層３の嵩も変化することや、酸化還元作用に伴う導電性ポリマー層３の導電性ポリマーの高分子鎖構造のコンフェオメーションの変化、さらに電圧印加により注入された同種電荷による静電反発などがその変形のメカニズムであるとされる。導電性ポリマーが炭素分散導電性ポリマーである場合は、この伸縮には上記酸化還元を伴わないが、イオン種の出入と同種電荷の静電反発で変形すると考えられる。
【００４４】
図２Ａ，図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄには、動作原理の理解を分かりやすくするため、これらの変形のメカニズムの内、アニオン（陰イオン）が導電性ポリマー層３（ここでは、導電性ポリマー層３Ｃでも同様であるため、代表的に、導電性ポリマー層３で説明する。）にドーピング又はアンドープされることに伴う膨脹収縮変形の様子を断面図にて図示した。ある種の有機導電性ポリマーの材料系では、このアニオンのドープ、脱ドープが主たる変形のメカニズムとされる。図２Ａはスイッチオフの状態で電極に電圧を印加していない状態を示す。図２Ｂは導電性ポリマー層３側に正電圧を印加した状態を示す。電圧無印加時に電解質層４に均質に存在したアニオンが正電極側の導電性ポリマー層側に引き寄せられ（図２Ａ及び図２Ｂのアニオンの矢印参照。）、電解質層４から導電性ポリマー層３内にまで入り込み、この酸化過程に伴い導電性ポリマー層３の体積が膨脹し、導電性ポリマー層３の積層面内に沿った長手方向５の方向に導電性ポリマー層３が伸びる。なお、図２Ｂでは、アクチュエータの長手方向５の左端が固定され、右端が、スイッチオフの状態の右端の基準位置Ｒより伸びる状態を示している。図２Ｃは、スイッチオフの状態で電極に電圧を印加していない状態を示すとともに、図２Ｄは、図２Ｂとは逆に導電性ポリマー層３に負電圧を印加した状態を示す。導電性ポリマー層３に存在したアニオンは対向電極２の方に引き寄せられ（図２Ｃ及び図２Ｄのアニオンの矢印参照。）、導電性ポリマー層３から電解質層４内に離脱し、この還元過程に伴い導電性ポリマー層３の体積が収縮し、導電性ポリマー層３の積層面内に沿った長手方向５の方向に導電性ポリマー層３が縮む。なお、図２Ｄでは、アクチュエータの長手方向５の左端が固定され、右端が、スイッチオフの状態の右端の基準位置Ｒより縮む状態を示している。他の材料系では、カチオン（陽イオン）の導電性ポリマー層３への出入り、もしくはアニオンとカチオンの相互の出入りで伸縮する場合もあるが、ここではアニオンの出入りのみの場合に単純化して図示し、伸縮のメカニズムを説明した。
【００４５】
ここで、導電性ポリマー層３，３Ｃに電極１を設けることにより、電極１を設けない場合に比べて、印加電圧を瞬時に導電性ポリマー層３，３Ｃに均質にかけることができるため、上記イオン種のドーピング現象が高速に生じ、導電性ポリマー層３，３Ｃを高速に伸縮させることが可能となる。電極１を、上記したように、導電性ポリマー層３，３Ｃの伸縮方向である長手方向５に低剛性に、長手方向５と略直交する幅方向に高剛性となるようパターニングすることにより、導電性ポリマー層３，３Ｃの伸縮を阻害することなく大きな発生歪を生じさせることができる。この大きな発生歪みを生じさせる機能は、単に伸縮を阻害しないという消極的な意味での機能だけでなく、パターニングされた電極１による剛性の異方性付与により、発生歪みを積極的に増大させる効果があることを発明者らは見出している。このことについては、後に図５Ａ〜図５Ｄにて詳しく述べる。
【００４６】
さらに、電極１を、支持体としての機能をも兼ね備えた平板状電極とすることにより、導電ポリマー層３，３Ｃの薄片単独では扱いにくいものを、取り扱い容易なものとすることができる。ここで支持体としての機能とは、これを備えた平板状電極の少なくとも一部の剛性が、導電性ポリマー層の剛性より大きく、導電性ポリマー層を託持し支持する機能を持つことを指している。さらに、電極１が平板状であるため、アクチュエータとしての各構成要素も平面的構造となり、容易に積層できる構造とすることができる。積層したアクチュエータの伸縮に関わる導電性ポリマー層３，３Ｃの断面比率は、このような平面積層構造をとることができるため、パッキング密度を高め易い利点がある。
【００４７】
電極１を、伸縮方向である長手方向に低剛性となるようパターニングする具体的な構成としては、上記したように長手方向５と略直交する幅方向に、多数の細長いパターン１ａを配置し、これらを連結部１ｂでジグザグ形状の屈曲状に連結する構成とするとよい。平板の面内剛性は極めて高いが、このようなパターニングとすることにより、長手方向５の低剛性化が容易に実現できる。このような構成では同時に長手方向５と略直交する幅方向には高い剛性となり、長手方向とこれと略直交する方向とで剛性の異方性が付与される。
【００４８】
上記第１実施形態では、長手方向の両端に電極１の延長部１ｃを設け、力の作用部とすることにより、アクチュエータとしての必須要素である力の作用部を、パターニングと同時に形成でき、電極１自体に力の作用部を構成したアクチュエータが実現できる。したがって、力の作用部として別部材を要しない利点がある。さらに、電極１は伸縮作用を生じる導電性ポリマー層３，３Ｃと直接連結されている部材であるので、力の作用部への負荷に対して優れた強度を確保することができる。
【００４９】
電極１の延長部には穴１ｄを設け、導電性ポリマー層３，３Ｃの導電性ポリマーが穴１ｄを埋める構成とすることによりアンカー効果を生じさせることができて、このアンカー効果により、この部分の強度を高める作用を行わせることができる。電極１と導電性ポリマー層３，３Ｃとの間の界面における付着強度は、材質の組み合わせにより必ずしも強固ではない場合もあるが、このような穴１ｄを導電性ポリマーで埋める構成とすることにより、電極１と導電性ポリマー層３，３Ｃとの間の界面における付着強度を補強することができる。
【００５０】
図３Ａ〜図３Ｈは、第１実施形態のアクチュエータが伸縮する様子を平面図に示したものである。簡単のために、導電性ポリマー層３（図３Ａ〜図３Ｈでは、導電性ポリマー層３Ｃでも同様であるため、代表的に、導電性ポリマー層３で説明する。）とこれを設けた電極１のみを模式的に図示している。合わせて、本発明のアクチュエータの採用し得るいくつかの他の形態をも表す。図３Ａ及び図３Ｂは、その電極１の形状が図１Ａ〜図１Ｄと同じ形式のパターン形状の場合である。図３Ａは初期状態を表し、図３Ｂは、アクチュエータの長手方向５の左端が固定され、導電性ポリマー層３の右端が、図３Ａの初期状態の基準位置Ｒよりδ１だけ伸びた状態を表す。すなわち、長手方向５と略直交する幅方向に電極１のそれぞれの細長いパターン１ａが、この伸びに応じて長手方向５に沿って変形する様子を示す。
【００５１】
図３Ｃ及び図３Ｄは、同様に、本発明の他の形態として、電極１の多数の細長いパターン１ａのうちの１周期分の細長いパターン１ａのパターン形状の場合の変形前後の様子を示す。すなわち、アクチュエータの長手方向５の左端が固定され、導電性ポリマー層３の右端が、図３Ｃの初期状態の基準位置Ｒよりδ２だけ伸びた状態を表す。
【００５２】
一般にアクチュエータの変位を大きく稼ぐためには、アクチュエータの伸縮方向５をアクチュエータの長手方向とすることにより、伸縮部の長さを大きく取ると良いが、この例のように伸縮方向５と直交する幅方向を長手方向とすることもできる。本発明はアクチュエータの伸縮方向５をアクチュエータの長手方向に限定するものではない。
【００５３】
さらに、図３Ｅ及び図３Ｆは、本発明の別の他の形態として、本発明のアクチュエータのパターニングのパターン形状の取り得る最小の単位を表す。すなわち、図３Ｅでは、電極１の多数の細長いパターン１ａのうちの半周期分の細長いパターン１ａのパターン形状の場合を示しており、図３Ｆはでは、電極１の多数の細長いパターン１ａのうちの１／４周期分の細長いパターン１ａのパターン形状の場合を示している。
【００５４】
さらに、本発明の別の他の形態として、電極１と導電性ポリマー層３の幅方向の配置関係として、図３Ｇのように、電極１の幅が導電性ポリマー層３の幅より大きい配置としても良く、またこの配置関係を図３Ｈのように逆にしても良く、いずれも本発明の範囲内である。
【００５５】
図４は、本発明の第１実施形態のアクチュエータの電極１のパターニングのパターン形状により、如何にその伸縮方向である長手方向の剛性を低剛性化できるかを計算した結果を示した表である。計算前提値として、材質はステンレス鋼ＳＵＳ３０４、縦弾性率０．０７２×１０１２Ｎ／ｍ２、板厚１０μｍとした。表中（ａ）の平板（べた形状）の電極の場合は、幅１４ｍｍ×長さ８ｍｍの平板の上端を拘束し、平板の下端にトータル荷重１ｍＮの分布荷重をかけた場合の下端中央の変位は０．３０８μｍである。これに対し、表中（ｂ）の全体幅１４ｍｍ×長さ８ｍｍの部分に本発明の第１実施形態の電極１のパターニングのパターン形状では、線幅０．１ｍｍ、ピッチ１ｍｍのパターニングしたものに、同じく１ｍＮの集中荷重を印加した場合の下端部の変位は５０．５６ｍｍと計算され、その剛性比は、前者の平板の場合を１として後者の剛性は６．１×１０―６となった。このように、本発明の第１実施形態の電極１のパターニングにより、平板の場合と比べてその剛性を１０万分の１以下とすることができる。
【００５６】
表中（ｃ）は、比較のために、電極１の細長いパターン１ａを連結する連結部１ｂを、屈曲状に配置するのではなく、細長いパターン１ａの幅の中央部に配置して長手方向に連ねた場合の計算結果を示している。下端に同じく１ｍＮの集中荷重をかけた場合の下端中央部の変位は３８．６μｍと計算され、その剛性比は７．９×１０―３であり、低剛性化は１００分の１弱にとどまる。このように、大きな低剛性化効果を得るには、電極１の細長いパターン１ａに対して連結部１ｂを屈曲状に配置する必要がある。さらに、表中（ｄ）は波形に電極をパターニングした場合の計算結果であり、このような形状でもかなりの低剛性化が計れる。
【００５７】
図５Ｂ〜図５Ｄは、図４に示した（ｂ）〜（ｄ）のパターニングのパターン形状の電極に導電性ポリマー層を設け、この導電性ポリマー層の面内方向の収縮に伴う変形を有限要素法でシミュレーション計算したものである。導電性ポリマー層として材質をポリピロールとし、縦弾性率０．００３×１０１２Ｎ／ｍ２、ポアソン比０．３、ポリピロールの面内方向に等方的に収縮するものとして、各電極パターニングのパターン形状の場合の変形を相対比較した。全体寸法は図４の場合と同様、幅１４ｍｍ×長さ８ｍｍ、ポリピロールの導電性ポリマー層の厚みは２０μｍとした。
【００５８】
図５Ａは、電極が無く導電性ポリマー層のシートのみの場合を示し、この時の下端中央部の変位を１として、同一部位の相対変位を比較した。なお、計算結果は、この相対変位と共に、変形前後の形状と、拘束点（上端中央）からの各部の変位の等高線を濃淡表示して示している。
【００５９】
図５Ｂは、図４の（ｂ）の本発明の第１実施形態のパターニングのパターン形状の電極１に導電性ポリマー層３を設けた場合である。この場合の相対変位は１．１６と計算され、単に、電極１のアクチュエータの長手方向５の剛性を低剛性化した事による変位の阻害が少ないと言うことにとどまらず、このような電極１の剛性の異方性により、発生変位は増大する効果があることが見出された。なお、図５Ｂにおいて、変形前の状態を一点鎖線で示し、変形後の縮んだ状態を実線で示す。
【００６０】
このような、本発明におけるアクチュエータ長手方向の発生変位増大効果は、この長手方向と略直交する幅方向の高い剛性のためこの方向の変位が拘束され、行き場を失った歪み成分がアクチュエータ長手方向の変位として加わることにより生じていると解釈できる。
【００６１】
尚、計算の前提とした、収縮が導電性ポリマー層のシートの面内で等方的に生ずるとした点やポアソン比が一定とした仮定は、必ずしも導電性ポリマー層の変形メカニズムにおいて厳密に正しいとは言い切れないが、計算の前提とした導電性ポリマー層の持つ弾性的性質が保たれることは、第１次近似としては期待できる。
【００６２】
図５Ｃは、図４の（ｃ）の電極１の細長いパターン１ａの連結部１ｂを中央部で長手方向に連ねた電極に導電性ポリマー層のシートを設けた場合である。この場合には、発生変位の増大効果は認められず、変位は導電性ポリマー層のシートのみの場合に比べて６２％に減少する計算結果となった。
【００６３】
図５Ｄは、図４の（ｄ）の波形にパターニングした電極の場合である。この場合、上記図５Ｂの場合に比べて小さいものの、変位増大効果が認められる。しかし、図５Ｂの場合の変形が全面積の各部で均一に生じているのに対して、Ｄの場合には不均一な変形となっており、これに伴うアクチュエータとしての不要な歪みや内部応力は、アクチュエータとしての動作信頼性などに好ましくない影響があると考えられる。また、図５Ｂの場合には、電極から導電性ポリマー層のシートの平面上の距離は、全面積範囲で均一かつ近接しており、導電性ポリマー層に均質な電界を印加できるとともに、変形に寄与する導電性ポリマー層へのイオン種のドーピングも均一かつ高速に行うことができる。これに対して図５Ｄの場合には、電極から導電性ポリマー層のシートの平面上の距離は不均一であるから、これに応じた電界の不均一とイオン種のドーピングの不均一が生じ、これらの不均一に伴い動作の高速化にも限りを生じる。なお、図５Ｄにおいて、変形前の状態を一点鎖線で示し、変形後の縮んだ状態を実線で示す。このように、図５Ｄの場合は本発明の第１実施形態であるが、図５Ｂの場合の方がより好ましい。
【００６４】
図５Ｅは、図５Ｂの本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータにおいて、アクチュエータの長さを８ｍｍとしかつアクチュエータの電極の膜厚を変えた場合（５μｍ、１０μｍ、２０μｍ）の導電性ポリマー層の厚みに対するアクチュエータの変位量の関係を示すグラフである。また、図５Ｅは、図５Ｅは、図５Ｂの本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータにおいて、アクチュエータの長さを８ｍｍとしかつアクチュエータの電極の膜厚を変えた場合（５μｍ、１０μｍ、２０μｍ）の導電性ポリマー層の厚みに対するアクチュエータの変位量の増大率（変位増大率）を示すグラフである。これらは、パターニングした電極について、その計算前提値として、前述と同様、材質はステンレス鋼ＳＵＳ３０４、縦弾性率０．０７２×１０１２Ｎ／ｍ２、ポアソン比０．３、その厚みは１０μｍとした。これに対して、導電性ポリマー層について、その計算前提値として、材質はポリピロール、縦弾性率０．００３×１０１２Ｎ／ｍ２、ポアソン比０．３とし、その厚みを１０μｍ、２０μｍ、４０μｍ、８０μｍ、１６０μｍとしてシミュレーションした結果を表したものである。導電性ポリマー層の厚みが電極の厚みと同程度の１０μｍの時には、変位増大率は３０％であるが、厚みが増加するに従って、この変位増大効果は減少することが見出された。
【００６５】
図５Ｇは、図５Ｆの結果を、縦軸に変位増大率、横軸に（導電性ポリマー層の厚み／電極の膜厚）の比をとってグラフ化したものである。特に、この（導電性ポリマー層の厚み／電極の膜厚）の比が３以下の場合に顕著な変位増大効果のあることが分かった。
【００６６】
本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータの長手方向（伸縮方向）に発生する変位増大効果は、この長手方向と略直交する幅方向の高い剛性のため、この幅方向の変位が拘束され、行き場を失った歪み成分がアクチュエータの長手方向（伸縮方向）の変位として加わることにより生じていると考えられるが、上述した厚み増加に伴って変位増大効果が減少する現象は、導電性ポリマー層の厚みが、パターニングした電極の厚みに比べて大きくなると、厚み方向の体積部分にこの歪み成分が吸収され、アクチュエータの長手方向（伸縮方向）の変位として寄与する成分が減少することが原因と考えられる。したがって、本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータの構成により見出された変位増大効果は、特に、平板薄型のアクチュエータにおいて特徴的に発現する特性であることが分かった。
【００６７】
導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させるアクチュエータにおいては、その主要な変形原理が、酸化還元反応に伴うアニオン又はカチオンの導電性ポリマー層への出入りによるものであることから、過度の電圧を印加した場合にはこの電気化学反応が不可逆となり、サイクル寿命に影響する不具合を生じる。上述した本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータの変位増大効果は、変位増大効果を持たない場合に比べて、同じ発生変位を得るのに相対的に低電圧で駆動できることを示しており、従って、不可逆な電気化学反応を避けることができるから、この点でも特に導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させるアクチュエータにおいて有利な点であり、サイクル寿命、耐久性に優れたアクチュエータを提供することができる。同様に電解液も過度の電圧印加により分解し、アクチュエータの寿命に影響することから、低電圧駆動によりこの点を改善することができる。
【００６８】
さらに、導電性ポリマー層へのアニオン又はカチオンの出入りは、電圧印加による電荷注入により、これらのイオン種を出入りさせるものであり、このプロセスは拡散プロセスであることから、その速度は拡散プロセスで律速される。本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータの導電性ポリマー層を平板薄型とする構成により、厚み方向全体に速やかにこの拡散を行わせることができ、高速駆動が可能なアクチュエータを提供することができる。
【００６９】
（実施例１）
図６は、電極１として厚さ１０μｍのステンレス箔を、図３Ａと同様の形態のジグザグ状の電極パターニングのパターン形状にエッチング加工した試作電極１−１を示している。細長いパターン１ａの幅は１０μｍ、長さ１４ｍｍ、ピッチ１ｍｍで配置している。これらのジグザグ状のパターンは非常に細い線状としているので、それ自体の自重で変形し形状を崩してしまう程の剛性であるので、補強の目的で、両側に長手方向沿いに配置された切り離し部１ｆを設け、細長いパターン１ａの連結部１ｂと切り離し部１ｆとの間を、切り離し部連結部１ｅで連結している。後述するが、これらの切り離し部１ｆは、電極１−１に導電性ポリマー層３を形成した後、図６中の一点鎖線の切断位置２１で切り離して除去する。切断後の、電極１のパターン形成部の寸法は長さ１００ｍｍ、幅１４ｍｍ（前述の細長いパターン１ａの長さに相当）とした。この電極１−１の両端部には力の作用部として機能させる延長部１ｃを設けてあり、フックをピンで結合させるためのピン穴１ｇを設けてある。また、電極１−１の延長部１ｃの端部には、さらに引き出し電極１ｈを設けている。なお、両端に配置した、ピン穴１ｇより外側の小さな穴と長穴は製作工程中のピン位置決め用として設けた穴である。
【００７０】
導電性ポリマー層３のこの電極１−１への形成は、電解重合やキャスト法で行うことができるが、ここでは、有機導電性ポリマーの形成法として電解重合法を用いた。この場合、このパターニングした電極部の電極が存在しない部位にも導電性ポリマー層３を重合成長させるため、図６の電極を別のステンレス製平板電極に当接させた状態で電解重合した後、これを取り除いた。導電性ポリマー層３として、ピロールのモノマー０．１モル／リットルと、支持電解質層となるパラフェノールスルフォン酸０．２５モル／リットルを溶解した水溶中に、上記電極を析出電極としてガルバノスタットモード（定電流制御モード）にて、電流密度１ｍＡ／ｃｍ２で、膜厚２０μｍのポリピロールを電解重合により合成した。
【００７１】
次に、電解質層として、ブチルメチルイミドカチオン（ＢＭＩＭ＋）ヘキサフロフォスフェート（ＰＦ６）を含有したイオン性流体を含有する高分子ゲルシートを、上記ポリピロールシートに貼り合わせ、この高分子ゲルシートに対向電極として炭素粉末を噴霧塗布した。
【００７２】
上記構成のアクチュエータに±１Ｖの電圧印加したところ、無負荷状態でその長手方向に約３．５％のひずみが、またその変位を拘束した状態で約３ＭＰａの発生応力が観測された。なお、上記と同様の材料系で、本発明の上記第１実施形態の電極１を用いず、ポリピロール単体で発生変位を調べたところ、その発生変位は約３％であり、本発明の上記第１実施形態の電極１を用いることによる変位増大効果が確認できた。
【００７３】
前述した及び後述する本発明の各実施形態において、電極１の材質としては、上記実施形態のステンレス鋼以外に、金、白金、ニッケル、若しくはチタンなどの金属又は合金、又は炭素を用いてもよい。さらに、これらの薄板に前記の材料群をスパッタ蒸着等によるコーティングをしてもよい。さらに、これらの表面を化学酸化等による表面処理を施してもよい。これらの材質のうちチタンの薄板又はチタンをスパッタ蒸着にてコーティングした表面をＳＣｌ溶液（Ｈ２Ｏ２：ＮＨ３：水＝１：１：５）等のアルカリ水溶液で化学酸化処理したものは、特にポリピロールとの付着強度が良好で好ましかった。また、この化学酸化膜はポリピロールとの導電性も良好であった。
【００７４】
前述した及び後述する本発明の各実施形態において、導電性ポリマー層３の材料としては、ポリアニリン、ポリピロール又はポリチオフェン基体のπ共役ポリマー、又はその誘導体の有機導電性ポリマー、又はカーボン微粒子、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー等の炭素系導電性ポリマーを用いることで、上記実施形態と同様の膨脹収縮変形させるアクチュエータを実現できる。
【００７５】
前述した及び後述する本発明の各実施形態において、キャスト法で有機導電性ポリマー層を形成する例としては、酸化重合により合成したポリアニリンの塩基性エメラルディン（エメラルディンベース：ＥＢ）の粉末を溶媒に溶かし、基板上に展開して溶媒を蒸発させることでポリアニリンのキャストフイルムが有機導電性ポリマー層として得られる。
【００７６】
また、キャスト法で炭素分散系の導電性ポリマー層を形成する例としては、カーボン微粒子をナフイオン分散溶液に混合し、基板上に展開して溶媒を蒸発させることで得ることができる。
【００７７】
前述した及び後述する本発明の各実施形態において、電解質層として、上記実施形態のようにイオン性液体を含有する高分子ゲル又は高分子とすることにより次の利点がある。すなわち、イオン性液体は、常温でその蒸気圧が１ｍＨｇ以下であり不揮発であり、したがって電解質層が蒸発により変化することがなく、大気中で信頼性良く長期に渡って使用することができる。
【００７８】
前述した及び後述する本発明の各実施形態において、電解質層を構成する電解質としては、繊維状のシートを用いこれに電解質溶媒を物理的に含浸させたものや、電解質溶媒を高分子ゲル骨格に托持させたものが考えられる。電解質としてイオン性流体を用い、繊維状のシートにこれを物理的に含浸させたものや、これを高分子ゲル骨格に托持させたものが考えられる。
【００７９】
前述した及び後述する本発明の各実施形態において、対向電極としては、上記実施形態の炭素粉末を塗布したもの以外に、カーボン又は金などの非酸化性金属粉末を含有した導電ペースト又はグリースを塗布してもよい。また、金、白金、ニッケル、若しくはチタンなどの金属又は合金、又は炭素などの蒸着薄膜又はこの薄膜をパターニングして、アクチュエータの長手方向の剛性を低減化したものを用いてもよい。
【００８０】
前述した及び後述する本発明の各実施形態において、さらに電極１と同様の構成の平板状電極を対向電極２として用いることとしてもよいことは勿論である。
【００８１】
（第２実施形態）
図７Ａ及び図７Ｂは本発明の第２実施形態における、別の電極パターニングのパターン形状を持つ平板薄型のアクチュエータの平面図と断面図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すアクチュエータは、導電性ポリマー層３を設けた電極１−２（上記電極１に相当。）と、対向電極２の間に、導電性ポリマー層３に接した電解質層４を有していることは図１の場合と同様である。導電性ポリマー層３を設けた電極１−２は、導電性ポリマー層３の伸縮方向５に低剛性となるようパターニングされ、支持体を兼ねた平板状電極としている。図７Ａ及び図７Ｂの電極１−２のパターニングのパターン形状は、上記長手方向５と直交する方向を主体に、多数の細長いパターン１ａ−２（上記細長いパターン１ａに相当。）を配置し、これらを連結部１ｂで連結した形状としている。この点も図１Ａと同様であるが、細長いパターン１ａ−２により形成する基本パターンが閉回路的に（言い換えれば、四角枠状に）閉じており、これらを連結部１ｂで連結したものである。この場合、もし閉回路パターン部１ａ−２で断線しても、図１Ａのパターンの場合に比べて致命的な電極１−２の導通不良には至らないメリットがある。
【００８２】
図８Ａ及び図８Ｂは本発明の第２実施形態における別の形態の電極１−３（上記電極１に相当。）のパターニングのパターン形状を持つアクチュエータの平面図と断面図である。図中の構成要素及びその作用は図１Ａと同様であるので記述を省略する。この電極パターニングのパターン形状の特徴は、多数の細長いパターン１ａ−３（上記細長いパターン１ａに相当。）に対してその連結部１ｂの箇所をさらに減らし、細長いパターンで構成される閉回路パターン部１ａ−３を増やした構成であることである。この結果、電極が万一断線した場合、致命的に機能しなくなる確率をさらに小さくすることができる。
【００８３】
図９Ａ及び図９Ｂは本発明の第２実施形態における、さらに別の形態の電極１−４（上記電極１に相当。）のパターニングのパターン形状を持つアクチュエータの平面図である。図９Ａでは電極１−４の延長部１ｃ（力の作用部）に近い場所の細長いパターン１ａ−４（上記細長いパターン１ａに相当。）及び連結部１ｂ−４（上記連結部１ｂに相当。）の幅を、それ以外の部分の細長いパターン１ａ−５（上記細長いパターン１ａに相当。）及び連結部１ｂ−５（上記連結部１ｂに相当。）の幅よりも相対的に幅広くし、伸縮方向５の剛性を高めている。このことにより、この延長部１ｃ（力の作用部）に近い部位の強度を補強する効果がある。図９Ｂは、本発明の第２実施形態における、さらに別の形態の電極１−６（上記電極１に相当。）のパターニングのパターン形状を持つアクチュエータとして、図９Ａと同様にこの延長部１ｃ（力の作用部）に近い部位の細長いパターン１ａ−６（上記細長いパターン１ａに相当。）と連結部１ｂ−６（上記連結部１ｂに相当。）を複数列配置する構成とし、この部位の伸縮方向５の剛性を高めてこの部位の強度を補強することができる。このように電極１−６のパターニングのパターン形状を任意に分布させることにより、望ましい機能付与を行うことができる。
【００８４】
（第３実施形態）
図１０Ａ，図１０Ｂ及び図１１Ａ，図１１Ｂは、それぞれ本発明の第３実施形態における積層型のアクチュエータと第３実施形態の別の形態における積層型のアクチュエータの平面図と断面図を示す。
【００８５】
図１０Ａ，図１０Ｂに示すアクチュエータは、図７Ａの第２実施形態の平板薄型のアクチュエータの上面に第２の導電性ポリマー層を導電性ポリマー層３と一体的に形成して、導電性ポリマー層３の中央部分に電極１−２が配置されるようにし、かつ、導電性ポリマー層３の上面側にも電解質層４と対向電極２とが配置されたものを平板薄型の単位構成体としている。この平板薄型の単位構成体を複数、例えば、電極１−２と導電性ポリマー層３と電解質層４と対向電極２とが互いに平行に配置されるように、３段に積み重ね、かつ、第１段のアクチュエータの下端の対向電極２と第２段のアクチュエータの上端の対向電極２とを１つの対向電極２で共用するとともに、第２段のアクチュエータの下端の対向電極２と第３段のアクチュエータの上端の対向電極２とを１つの対向電極２で共用するようにしている。さらに、第１段のアクチュエータの各延長部１ｃと第２段のアクチュエータの各延長部１ｃとの間に導電性連結部材１３を介在させて互いに電気的に接続しかつ第２段のアクチュエータの各延長部１ｃと第３段のアクチュエータの各延長部１ｃとの間に導電性連結部材１３を介在させて互いに電気的に接続する。そして、第１段のアクチュエータの延長部１ｃから第３段のアクチュエータの延長部１ｃまでをフック６で挟み込み、このフック６と、挟み込まれた第１段のアクチュエータの延長部１ｃと上側の導電性連結部材１３と第２段のアクチュエータの延長部１ｃと下側の導電性連結部材１３と第３段のアクチュエータの延長部１ｃとをピン７が貫通して、このピン７でこれらの部材を連結することにより、それぞれの延長部１ｃに作用する荷重８を支える構造としている。なお、図１０Ａの１２は、第３段のアクチュエータの対向電極２の幅方向沿いにはみ出た突出部であり、この突出部１２に、スイッチ１０と電源９を有する回路の一端を接続し、他端をいずれか一方のアクチュエータの端部に配置された導電性連結部材１３に接続している。
【００８６】
また、図１１Ａ，図１１Ｂに示すアクチュエータは別の形態のものを示す。すなわち、図１１Ａ，図１１Ｂに示すアクチュエータは、図７Ａの第２実施形態のアクチュエータの上面に第２の導電性ポリマー層を導電性ポリマー層３と一体的に形成して、導電性ポリマー層３の中央部分に電極１−２が配置されるようにし、かつ、導電性ポリマー層３の上面側にも電解質層４と対向電極２とが配置されたものを基本的には単位構成体とし、この単位構成体を複数、例えば、電極１−２と導電性ポリマー層３と電解質層４と対向電極２とが互いに平行に配置されるように、２段に積み重ね、かつ、上側（図１１Ｂでは第２段目）のアクチュエータの下端の対向電極２と下側（図１１Ｂでは第３段目）のアクチュエータの上端の対向電極２とを１つの対向電極２で共用するようにしている。さらに、最上段（図１１Ｂでは第１段目）のアクチュエータでは、導電性ポリマー層３の上面側には電解質層４と対向電極２とを配置せず、最下段（図１１Ｂでは第４段目）のアクチュエータでは、導電性ポリマー層３の下面側には電解質層４と対向電極２とを配置しないようにしたものである。さらに、第１段目のアクチュエータの各延長部１ｃと第２段目のアクチュエータの各延長部１ｃとの間に導電性連結部材１３を介在させて互いに電気的に接続し、かつ第２段目のアクチュエータの各延長部１ｃと第３段目のアクチュエータの各延長部１ｃとの間に導電性連結部材１３を介在させて互いに電気的に接続し、かつ第３段目のアクチュエータの各延長部１ｃと第４段目のアクチュエータの各延長部１ｃとの間に導電性連結部材１３を介在させて互いに電気的に接続する。そして、第１段目のアクチュエータの延長部１ｃから第４段目のアクチュエータの延長部１ｃまでをフック６で挟み込み、このフック６と、挟み込まれた第１段目のアクチュエータの延長部１ｃと上側の導電性連結部材１３と第２段目のアクチュエータの延長部１ｃと中間の導電性連結部材１３と第３段目のアクチュエータの延長部１ｃと下側の導電性連結部材１３と第４段目のアクチュエータの延長部１ｃとをピン７が貫通して、このピン７でこれらの部材を連結することにより、それぞれの延長部１ｃに作用する荷重８を支える構造としている。なお、図１１Ａの１４は、第１段目のアクチュエータの下側の対向電極２の幅方向沿いにはみ出た突出部であり、この突出部１４に、スイッチ１０と電源９を有する回路の一端を接続し、他端をいずれか一方のアクチュエータの端部に配置された導電性連結部材１３に接続している。
【００８７】
上記第３実施形態における積層型のアクチュエータ及び上記第３実施形態の別の形態における積層型のアクチュエータでは、電極１−２が平板状であるためアクチュエータとしての各構成要素も平面的構造となり、このように容易に積層できる構造とすることができる。積層したアクチュエータの伸縮に関わる導電性ポリマー層３の断面比率は、このような平面積層構造を採ることができるため、パッキング密度を高めやすい利点がある。この結果、単層ではその断面積に限りがある導電性ポリマー層３の断面積を増大させることができ、ロボット等に応用するのに際して必要となる大きな発生力を持ったアクチュエータを実現することができる。
【００８８】
なお、導電性ポリマー層３へのイオン種の出入りは拡散プロセスであり、拡散に要する時間を短縮するには導電性ポリマー層３は薄いほうがよいというトレードオフがある。したがって、多数の薄い導電性ポリマー層３を重ねて断面積を稼ぐことが望ましい。
【００８９】
（第４実施形態）
第４実施形態として、前述した第１から第３実施形態のアクチュエータを形成するための基本部材としてのアクチュエータ用平板状電極支持体の製造方法について説明する。
【００９０】
図１２Ａ，図１２Ｂ〜図１２Ｈ，図１２Ｉは、電極１に導電性ポリマー層３が設けられて構成される平板状電極支持体とその製造方法を示す平面図及び断面図である。図１２Ａ，図１２Ｂにおいて主要な構成部材は図１Ａで説明した平板薄型のアクチュエータの電極１（図１２Ａでは、空間部分と区別するため、電極１にハッチングを付している。）と同様であるので詳述は省略する。ここでは、平板状電極支持体９０を製造するのに便ならしめる構成要素として、最終的に電極１として残らない切り離し部１ｆを幅方向の両側に設けた平板状電極１としている。電極１のパターニングした多数の細いパターン部１ａを互いに連結する各連結部１ｂを、切り離し部連結部１ｅで、それぞれ対向する切り離し部１ｆに連結している。このようなパターニングは、エッチング加工又は打ち抜き加工により行う。図１２Ａ，図１２Ｂは、このような平板状電極１を別の平板２０に密着当接させて支持されている状態を示す。
【００９１】
次に、図１２Ｃ，図１２Ｄは、平板２０に密着当接させた平板状電極１の大部分と平板２０とを覆うように導電性ポリマー層３を形成した状態を示す（図１２Ｃでは、空間部分と区別するため、電極１にハッチングを付している。）。導電性ポリマー層３は電解重合により形成する場合は平板２０を平板電極とし、電極１と平板電極２０の両方を析出電極として導電性ポリマーを電解析出させて電極１の大部分と平板電極２０とを覆うように導電性ポリマー層３を形成している。前述した実施例１のポリピロールの導電性ポリマー層３はこの方法で形成した。導電性ポリマー層３の別の形成法として、キャスト法を用いることもできる。この場合、平板２０は必ずしも電極である必要はなく、導電性ポリマー層３を印刷塗布などの方法で形成することができる。キャスト法で導電性ポリマー層３を形成する例としては、酸化重合により合成したポリアニリンの塩基性エメラルディン（エメラルディンベース：ＥＢ）の粉末を溶媒に溶かし、基板上に展開して溶媒を蒸発させることで、ポリアニリンのキャストフイルムが導電性ポリマー層３として得られる。
【００９２】
次に、このように電極１の大部分を覆うように導電性ポリマー層３を平板２０上に形成した後、平板２０を電極１と導電性ポリマー層３から剥離除去する。このように平板２０が電極１と導電性ポリマー層３から除去された状態を図１２Ｅ，図１２Ｆに示す。必要に応じて、図１２Ｇの断面図に示すように導電性ポリマー層３の裏面にも導電性ポリマー層３ｄを形成することができる。このように平板状電極支持体９０の両面に導電性ポリマー層３，３ｄを形成することにより、その有効面積を増大できるとともに、力の作用部である延長部１ｃに設けた穴１ｄが表裏で連結され、補強効果が大きくなる利点がある。また、平板状電極支持体９０を中心に対称構造とすることができるため、導電性ポリマー層３，３ｄの膨脹収縮のアンバランスがなく不要な曲げ変形なく効率良く伸縮方向５の方向に伸縮変形できる、導電性ポリマー層３，３ｄ付きの平板状電極支持体９０を得ることができる。
【００９３】
最後に、図１２Ｅの切り離し線２１の部位で、平板状電極１から両側の切り離し部１ｆをそれぞれ切り離すことにより、図１２Ｈ，図１２Ｉに示す導電性ポリマー層３，３ｄ付きの平板状電極支持体９０を得る。パターニングされた平板状電極１に他の平板２０を当接させた状態で導電性ポリマーを電解重合又はキャスト法等で形成した段階では、平板２０との当接部の界面は強固には接着されないので、平板２０を電極１と導電性ポリマー層３から容易に剥離することができる。さらに、平板２０として例えばバフ研磨により鏡面加工されたステンレス鋼板や、ポリッシング加工したグラッシーカーボン（非品質カーボン）板など、表面が十分平滑な平板を使用することにより、さらに容易に剥離できることを本発明者らは見出している。特にグラッシーカーボン板はその表面硬度が高く、化学的安定性に優れ、繰り返し使用できる点で優れている。このような製造方法を採ることにより、本発明のアクチュエータ用平板状電極支持体を簡便かつ容易に製造することができる。
【００９４】
さらに、図１３Ａ，図１３Ｂは、導電性ポリマー層３を電解重合にて形成する際に用いる規制治具と、この治具により挟持された基板２０及び電極１上に導電性ポリマー層３を形成した状態の、平面図と断面図を示す。規制治具は、基板２０を載置する基台３１と、矩形板状の基台３１に載置されかつ導電性ポリマー層３を形成する領域に対応した開口窓３０ａを有する矩形枠状のマスク板３０よりなる。これらにより、基台３１に基板２０を載置しマスク板３０で覆うことにより、基台３１とマスク板３０との間で基板２０及び電極１を密着した状態で挟んだ上、その両端部で、それぞれ、ねじ３２をマスク板３０の貫通穴と電極１のピン穴１ｇとを貫通させて、基板２０のねじ穴内にねじ込むことにより取り付ける。これらを電解液に浸けると、導電性ポリマー層３を形成する領域以外の基板２０と電極１の部分が基台３１とマスク板３０とで挟持されるため、導電性の基板２０と電極１が、開口窓３０ａの部位でのみ電解液にさらされることになり、この部位のみに導電性ポリマー層３が電解重合により合成される。
【００９５】
このようにすれば、基板２０と電極１に対して、導電性ポリマー層３を形成する領域以外の部分を基台３１とマスク板３０とで覆うことにより、導電性ポリマー層３を形成する領域のみを露出させ、当該部位導電性ポリマー層３を確実にかつ容易に形成することができる。
【００９６】
さらに、図１３Ｃ、図１３Ｄに上記規制治具の他の実施形態として、基台３１Ａにマグネット３３を埋め込んだ場合の規制治具を示す。図１３Ｅは、図１３Ａ、図１３Ｂの規制治具を使用した場合に生じうる不具合を示す部分拡大図であり、電極１と平板２０の密着が悪く、隙間３４が出来る場合がある。このような隙間３４が生じた場合には、この上に導電性ポリマーを形成する場合に、局部的な膜欠陥が生じやすい。これに対して、図１３Ｆに示すように、電極１として、たとえば磁性ステンレス材料若しくはニッケル箔など磁性材料よりなる薄板を用い、かつこのマグネット３３を埋め込んだ規制治具を用いることにより、マグネット３３が電極１をマグネット側に引きつけるから、電極１と平板２０は隙間なく密着させる効果がある。さらに、導電性ポリマー層を電界重合で形成する場合にこのマグネット付近の磁界の集中部を核として導電性ポリマー層の合成のイニシエーションが起こることから、全体に均質な導電性ポリマー層の合成を行わしめることができる。上記平板状電極の磁性材料としてＳＵＳ４３０などの磁性を有するステンレス鋼及びニッケルなどが、電解質中で非腐食性の材質として使用することができる。
【００９７】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態として、本発明の上記第１〜第４実施形態のいずれかのアクチュエータを関節駆動機構のアクチュエータ４０、４０’に適用した例を示す。図１４Ａに第５実施形態の関節駆動機構の側面図を示す。この関節駆動機構は、１対のアクチュエータ４０、４０’をリンク４１により接続された回動可能な間接駆動機構の間接部４２をまたがって連結し、これらの一対のアクチュエータ４０、４０’のそれぞれの電極１などに駆動電源４３より逆位相の電圧を印加して駆動するとともに、必要に応じてこれらのそれぞれの電極１などに駆動電源４３よりバイアス電圧を重畳することにより拮抗駆動する構成としたものである。このことにより、図１４Ｂに示す如く、例えば、アクチュエータ４０が、図２Ｄに示されるように、長手方向５沿いに導電性ポリマー層３が縮む一方、アクチュエータ４０’が、図２Ｂに示されるように、長手方向５沿いに導電性ポリマー層３が伸びることにより、リンク４１が右上向きに傾くように、この関節駆動機構を駆動することができる。逆に、一対のアクチュエータ４０、４０’のそれぞれの電極１などに駆動電源４３より上記とは逆の電圧を印加すれば、リンク４１が右下向きに傾くように、この関節駆動機構を駆動することができる。
【００９８】
よって、変形自在で制御性に優れたロボット用関節駆動機構を提供することができる。
【００９９】
尚、上記、様々な実施形態の内の任意の実施形態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。
【０１００】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明のアクチュエータは、平板状の導電性ポリマー層を設けた電極と対向電極の間に上記導電性ポリマー層に接した電解質層を有し、両電極間に電界を印加することにより上記導電性ポリマー層を膨脹収縮変形させる平板薄型のアクチュエータにおいて、上記導電性ポリマー層を設けた電極が、導電性ポリマー層の伸縮方向である長手方向に低剛性となるように、かつ上記長手方向と略直交する方向に高剛性となるようにパターニングした支持体を兼ねた平板状電極であることとし、家庭やオフィス、病院などで家事支援や仕事支援、高齢者や障害者の介護支援などで人の間近で活躍することが期待されるロボットなどの機器を代表例とした各種機器の駆動源として、駆動源自体が小型軽量かつ柔軟で、安全である平板薄型のアクチュエータとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１実施形態の１つの形態におけるアクチュエータの平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１実施形態の上記１つの形態におけるアクチュエータの断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の第１実施形態の別の形態におけるアクチュエータの平面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の第１実施形態の上記別の形態におけるアクチュエータの断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明アクチュエータの動作原理を説明する断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明アクチュエータの動作原理を説明する断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明アクチュエータの動作原理を説明する断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明アクチュエータの動作原理を説明する断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第１実施形態におけるアクチュエータの伸縮する様子を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第１実施形態の模式的な形態におけるアクチュエータの伸縮する様子を示す平面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の第１実施形態の別の形態におけるアクチュエータの伸縮する様子を示す平面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の第１実施形態の図３Ｃの形態におけるアクチュエータの伸縮する様子を示す平面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明の第１実施形態の別の形態におけるアクチュエータの伸縮する様子を示す平面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明の第１実施形態の別の形態におけるアクチュエータの伸縮する様子を示す平面図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、本発明の第１実施形態の別の形態におけるアクチュエータの伸縮する様子を示す平面図である。
【図３Ｈ】図３Ｈは、本発明の第１実施形態の別の形態におけるアクチュエータの伸縮する様子を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態のパターニングのパターン形状の電極の剛性を他の形状の場合と比較した表を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第１実施形態のアクチュエータの変形状態を解析計算した結果を説明するための参考例を表す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第１実施形態のアクチュエータの変形状態を解析計算した結果を表す平面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の第１実施形態のアクチュエータの変形状態を解析計算した結果を説明するための図４の（ｃ）の形状の電極にかかるアクチュエータの変形状態を解析計算した結果を表す平面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の第１実施形態のアクチュエータの変形状態を解析計算した結果を説明するための図４の（ｄ）の形状の電極にかかるアクチュエータの変形状態を解析計算した結果を表す平面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ｂの本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータにおいて、アクチュエータの長さを８ｍｍとしかつアクチュエータの電極の膜厚を変えた場合（５μｍ、１０μｍ、２０μｍ）の導電性ポリマー層の厚みに対するアクチュエータの変位量の関係を示すグラフである。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｂの本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータにおいて、アクチュエータの長さを８ｍｍとしかつアクチュエータの電極の膜厚を変えた場合（５μｍ、１０μｍ、２０μｍ）の導電性ポリマー層の厚みに対するアクチュエータの変位量の増大率（変位増大率）を示すグラフである。
【図５Ｇ】図５Ｇは、図５Ｆの結果を、縦軸に変位増大率、横軸に（導電性ポリマー層の厚み／電極の膜厚）の比をとったグラフである。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態の試作した平面上電極の平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第２実施形態におけるアクチュエータの平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第２実施形態におけるアクチュエータの断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第２実施形態における別の形態のアクチュエータの平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第２実施形態における上記別の形態のアクチュエータの断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第２実施形態におけるさらに別の形態のアクチュエータの平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の第２実施形態におけるさらに別の形態のアクチュエータの断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の第３実施形態におけるアクチュエータの平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の第３実施形態におけるアクチュエータの断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第３実施形態における別の形態のアクチュエータの平面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の第３実施形態における上記別の形態のアクチュエータの断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、平板状電極を別の平板に密着当接させて支持されている状態を示す平面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、平板状電極を別の平板に密着当接させて支持されている状態を示す断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、平板状電極の大部分と平板とを覆うように導電性ポリマー層を形成した状態を示す平面図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、平板状電極の大部分と平板とを覆うように導電性ポリマー層を形成した状態を示す断面図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、平板が電極と導電性ポリマー層から除去された状態を示す平面図である。
【図１２Ｆ】図１２Ｆは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、平板が電極と導電性ポリマー層から除去された状態を示す断面図である。
【図１２Ｇ】図１２Ｇは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、導電性ポリマー層の裏面にも導電性ポリマー層を形成した状態を示す断面図である。
【図１２Ｈ】図１２Ｈは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、平板状電極から両側の切り離し部をそれぞれ切り離した状態を示す平面図である。
【図１２Ｉ】図１２Ｉは、本発明の第４実施形態における導電性ポリマー付きの平板状電極支持体の製造方法において、平板状電極から両側の切り離し部をそれぞれ切り離した状態を示す断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の第４実施形態における製造方法に用いる規制治具により挟持された基板及び電極上に導電性ポリマー層を形成した状態の平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の第４実施形態における製造方法に用いる規制治具により挟持された基板及び電極上に導電性ポリマー層を形成した状態の断面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、本発明の第４実施形態の変形例における製造方法に用いる、基台にマグネットを埋め込んだ規制治具により挟持された基板及び電極上に導電性ポリマー層を形成した状態の平面図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、図１３Ｃの規制治具により挟持された基板及び電極上に導電性ポリマー層を形成した状態の断面図である。
【図１３Ｅ】図１３Ｅは、図１３Ａ及び図１３Ｂの規制治具を使用した場合に生じうる不具合を示す部分拡大図である。
【図１３Ｆ】図１３Ｆは、図１３Ｄの規制治具を用いることにより、マグネットが電極をマグネット側に引きつけている状態を示す断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の上記実施形態のアクチュエータを関節駆動機構のアクチュエータに適用した本発明の第５実施形態における関節駆動機構の非駆動状態での側面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の上記実施形態のアクチュエータを関節駆動機構のアクチュエータに適用した本発明の第５実施形態における関節駆動機構の駆動状態での側面図である。
【図１Ａ】
0003811495.tif 000002
【図１Ｂ】
0003811495.tif 000003
【図１Ｃ】
0003811495.tif 000004
【図１Ｄ】
0003811495.tif 000005
【図２Ａ】
0003811495.tif 000006
【図２Ｂ】
0003811495.tif 000007
【図２Ｃ】
0003811495.tif 000008
【図２Ｄ】
0003811495.tif 000009
【図３Ａ】
0003811495.tif 000010
【図３Ｂ】
0003811495.tif 000011
【図３Ｃ】
0003811495.tif 000012
【図３Ｄ】
0003811495.tif 000013
【図３Ｅ】
0003811495.tif 000014
【図３Ｆ】
0003811495.tif 000015
【図３Ｇ】
0003811495.tif 000016
【図３Ｈ】
0003811495.tif 000017
【図４】
0003811495.tif 000018
【図５Ａ】
0003811495.tif 000019
【図５Ｂ】
0003811495.tif 000020
【図５Ｃ】
0003811495.tif 000021
【図５Ｄ】
0003811495.tif 000022
【図５Ｅ】
0003811495.tif 000023
【図５Ｆ】
0003811495.tif 000024
【図５Ｇ】
0003811495.tif 000025
【図６】
0003811495.tif 000026
【図７Ａ】
0003811495.tif 000027
【図７Ｂ】
0003811495.tif 000028
【図８Ａ】
0003811495.tif 000029
【図８Ｂ】
0003811495.tif 000030
【図９Ａ】
0003811495.tif 000031
【図９Ｂ】
0003811495.tif 000032
【図１０Ａ】
0003811495.tif 000033
【図１０Ｂ】
0003811495.tif 000034
【図１１Ａ】
0003811495.tif 000035
【図１１Ｂ】
0003811495.tif 000036
【図１２Ａ】
0003811495.tif 000037
【図１２Ｂ】
0003811495.tif 000038
【図１２Ｃ】
0003811495.tif 000039
【図１２Ｄ】
0003811495.tif 000040
【図１２Ｅ】
0003811495.tif 000041
【図１２Ｆ】
0003811495.tif 000042
【図１２Ｇ】
0003811495.tif 000043
【図１２Ｈ】
0003811495.tif 000044
【図１２Ｉ】
0003811495.tif 000045
【図１３Ａ】
0003811495.tif 000046
【図１３Ｂ】
0003811495.tif 000047
【図１３Ｃ】
0003811495.tif 000048
【図１３Ｄ】
0003811495.tif 000049
【図１３Ｅ】
0003811495.tif 000050
【図１３Ｆ】
0003811495.tif 000051
【図１４Ａ】
0003811495.tif 000052
【図１４Ｂ】
0003811495.tif 000053