JPWO2018124308A1 - アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

アクチュエータは、エラストマ層と、エラストマ層の両面に設けられた伸縮性の電極とを含む積層体を備え、積層体には少なくとも一方向に５０％以上の予歪みが加えられている。【選択図】図１

Description

本技術は、アクチュエータおよびその製造方法に関する。

アクチュエータの低電圧駆動には、薄膜積層が必要であることが知られている。特許文献１では、エラストマに予歪みを加えることで、エラストマの運動方向を制御しつつ、薄膜化を図る技術が提案されている。また、特許文献２では、塗布プロセスで製膜した数十μｍ厚の誘電エラストマシートをロール状に巻き回すことで、積層体を構成する技術が提案されている。

特表２００３−５０６８５８号公報

特開２００５−３１２２３０号公報

本技術の目的は、駆動電圧を低減することができるアクチュエータおよびその製造方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、第１の技術は、エラストマ層と、エラストマ層の両面に設けられた伸縮性の電極とを含む積層体を備え、積層体には少なくとも一方向に５０％以上の予歪みが加えられているアクチュエータである。

第２の技術は、第２の技術は、電極とエラストマとを交互に積層することにより積層体を形成し、形成した積層体を延伸することを含むアクチュエータの製造方法である。

本技術によれば、アクチュエータの駆動電圧を低減することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果またはそれらと異質な効果であってもよい。

図１Ａは、本技術の第１の実施形態に係るアクチュエータの構成の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａのアクチュエータの予歪みを解放した状態を示す斜視図である。 図２は、本技術の第１の実施形態の変形例に係るアクチュエータの構成の一例を示す斜視図である。 図３は、本技術の第２の実施形態に係るアクチュエータの構成の一例を示す断面図である。 図４Ａは、積層体の構成の一例を示す側面図である。図４Ｂは、図４ＡのIＶＢ−IＶＢ線に沿った断面図である。 図５は、本技術の第３の実施形態に係るスピーカの構成の一例を示す斜視図である。 図６は、本技術の第４の実施形態に係るスピーカの構成の一例を示す斜視図である。 図７は、本技術の第５の実施形態に係る内視鏡モジュールの構成の一例を示すブロック図である。 図８は、積層体の延伸量と体積抵抗率、膜厚との関係を示すグラフである。 図９は、本技術の第６の実施形態に係るアクチュエータの高さ方向に沿った断面図である。 図１０は、本技術の第６の実施形態に係るアクチュエータの高さ方向に垂直な方向に沿った断面図である。 図１１Ａは、本技術の第７の実施形態に係るアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＸIＢ−ＸIＢ線に沿った断面図である。 図１２は、本技術の第８の実施形態に係る触覚提示装置の構成の一例を示す平面図である。 図１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ、本技術の第８の実施形態に係る触覚提示装置の動作の一例を説明するための側面図である。 図１４は、本技術の第８の実施形態の変形例に係る触覚提示装置の構成の一例を示す平面図である。 図１５は、本技術の第９の実施形態に係るロボットの構成の一例を示す概略図である。 図１６Ａは、サンプル５−１〜５−５のアクチュエータの作製工程を説明するための平面図である。図１６Ｂは、サンプル６−１〜６−５のアクチュエータの作製工程を説明するための平面図である。 図１７Ａは、サンプル５−１〜５−５、６−１〜６−５のアクチュエータの作製工程を説明するための平面図である。図１７Ｂは、図１７ＡのＸＶIIＢ−ＸＶIIＢ線に沿った断面図である。 図１８Ａは、サンプル５−１〜５−５、６−１〜６−５のアクチュエータの作製工程を説明するための平面図である。図１８Ｂは、図１８ＡのＸＶIIIＢ−ＸＶIIIＢ線に沿った断面図である。 図１９Ａは、サンプル５−１〜５−５、６−１〜６−５のアクチュエータの電圧印加時の状態を示す平面図である。図１９Ｂは、図１９ＡのＸIＸＢ−ＸIＸＢ線に沿った断面図である。 図２０Ａに、２軸延伸倍率と剛性との関係を示すグラフである。図２０Ｂに、２軸延伸倍率と絶縁破壊強度との関係を示すグラフである。 図２１Ａに、１軸延伸倍率と剛性との関係を示すグラフである。図２１Ｂに、１軸延伸倍率と絶縁破壊強度との関係を示すグラフである。 図２２Ａは、サンプル７−１〜７−３のアクチュエータの作製工程を説明するための平面図である。図２２Ｂは、図２２ＡのＸＸIIＢ−ＸＸIIＢ線に沿った断面図である。 図２３Ａは、サンプル７−１〜７−３のアクチュエータの作製工程を説明するための平面図である。図２３Ｂは、図２３ＡのＸＸIIIＢ−ＸＸIIIＢ線に沿った断面図である。 図２４は、サンプル７−１〜７−３で用いたナノカーボンの種類と抵抗率との関係を示すグラフである。 図２５Ａは、サンプル８−１〜８−４のアクチュエータの導電性の評価方法を説明するための平面図である。図２５Ｂは、図２５ＡのＸＸＶＢ−ＸＸＶＢ線に沿った断面図である。 図２６Ａは、サンプル８−１〜８−４のアクチュエータの導電性の評価方法を説明するための平面図である。図２６Ｂは、図２６ＡのＸＸＶIＢ−ＸＸＶIＢ線に沿った断面図である。 図２７Ａは、サンプル８−１〜８−４のアクチュエータの導電性の評価方法を説明するための平面図である。図２７Ｂは、図２７ＡのＸＸＶIIＢ−ＸＸＶIIＢ線に沿った断面図である。 図２８Ａは、サンプル８−１〜８−４のアクチュエータの導電性の評価方法を説明するための平面図である。図２８Ｂは、図２８ＡのＸＸＶIIIＢ−ＸＸＶIIIＢ線に沿った断面図である。 図２９Ａは、延伸倍率と抵抗率との関係を示すグラフである。図２９Ｂは、延伸による面積変化量と抵抗率との関係を示すグラフである。 図３０Ａは、２軸延伸倍率と絶縁破壊強度との関係を示すグラフである。図３０Ｂは、２軸延伸倍率と面積変化量との関係を示すグラフである。

本技術では、積層体には少なくとも一方向に５０％以上の予歪みが加えられている。より具体的には、積層体には一方向または二方向に５０％以上の予歪みが加えられている。予歪みが二方向に加えられている場合、それらの二方向の予歪みは同一であってもよいし、異なっていてもよい。予歪みが二方向に加えられている場合、それらの二方向は直交する方向であってもよいし、直交しない方向であってもよい。

積層体の形状としては、例えば、平面状、円筒状などの筒状、螺旋状、球面状または湾曲状などが挙げられるが、これに限定されるものではない。湾曲状としては、例えば、部分球面状または部分円柱面状などが挙げられるが、これに限定されるものではない。

積層体の主面の形状としては、円形、楕円形、多角形（例えば四角形状、六角形、八角形など）または不定形などが挙げられるが、これに限定されるものではない。

本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
１ 第１の実施形態（アクチュエータの例）
２ 第２の実施形態（アクチュエータの例）
３ 第３の実施形態（スピーカの例）
４ 第４の実施形態（スピーカの例）
５ 第５の実施形態（内視鏡モジュールの例）
６ 第６の実施形態（アクチュエータの例）
７ 第７の実施形態（アクチュエータの例）
８ 第８の実施形態（触覚提示装置の例）
９ 第９の実施形態（ロボットの例）

＜１ 第１の実施形態＞
［アクチュエータの構成］
本技術の第１の実施形態に係るアクチュエータ１０は、いわゆる誘電エラストマアクチュエータであり、図１Ａに示すように、長方形のシート状を有する積層体１１を備える。積層体１１は、伸縮性を有する複数の電極１１ａと、伸縮性を有する複数のエラストマ層（誘電体層）１１ｂとを含み、電極１１ａとエラストマ層１１ｂとが積層体１１の厚さ方向に交互に積層されている。第１の実施形態では、積層体１１の主面が長方形を有する場合について説明するが、積層体１１の主面の形状はこれに限定されるものではない。以下では、積層体１１の主面を構成する対向する２組の辺のうち、一方の組の辺に平行な方向をｘ軸方向（第１方向）といい、他方の組の辺に平行な方向をｙ軸方向（第２方向）という。

第１の実施形態に係るアクチュエータ１０は、例えば、人工筋肉や内視鏡などの医療用器具、工業用器具、人口色素胞、アンテナ、電子機器、音響変換器（スピーカなど）、リハビリ機器、ロボット、ロボットスーツ、マイクロデバイス、振動デバイス（触感提示装置など）、手ぶれ補正モジュールまたはバイブレータなどに備えられる。電子機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、モバイル機器、携帯電話、タブレット型コンピュータ、表示装置、撮像装置、オーディオ機器、ゲーム機器などが挙げられるが、これに限定されるものではない。

アクチュエータ１０は、１００Ｖ以上４ｋＶ以下の駆動電圧で駆動可能に構成されていることが好ましい。後述するように、第１の実施形態に係るアクチュエータの製造方法では、積層体１１を形成後、ｘ軸方向およびｙ軸方向に延伸を加えるため、エラストマ層１１ｂを薄膜化することができる。したがって、上記のような低電圧でアクチュエータ１０の駆動が可能である。

積層体１１には、ｘ、ｙ軸方向それぞれに５０％以上の予歪みが加えられている（図１Ａ、図１Ｂ参照）。ｘ、ｙ軸方向に加えられる予歪みは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。ｘ、ｙ軸方向に加えられる予歪みは、好ましくは８０％以上、より好ましくは１００％以上、更により好ましくは１２０％以上である。ｘ、ｙ軸方向における予歪みの上限値は、好ましくは１０００％以下、より好ましくは５００％以下である。

上記の予歪みは、以下の式から求められる。
ｘ軸方向の予歪み［％］＝（（Ｌｘ−Ｌ０ｘ）／Ｌ０ｘ）×１００
ｙ軸方向の予歪み［％］＝（（Ｌｙ−Ｌ０ｙ）／Ｌ０ｙ）×１００
但し、Ｌｘ、Ｌ０ｘ、Ｌｙ、Ｌ０ｙは以下の物性値を意味する。
Ｌｘ：予歪みが加えられた状態における積層体１１のｘ軸方向の辺の長さ（図１Ａ参照）
Ｌ０ｘ：予歪みが解放された状態における積層体１１のｘ軸方向の辺の長さ（図１Ｂ参照）
Ｌｙ：予歪みが加えられた状態における積層体１１のｙ軸方向の辺の長さ（図１Ａ参照）
Ｌ０ｙ：予歪みが解放された状態における積層体１１のｙ軸方向の辺の長さ（図１Ｂ参照）
なお、Ｌｘ、Ｌ０ｘ、Ｌｙ、Ｌ０ｙは、いずれも室温（２３℃）にて測定される値である。

（エラストマ層）
エラストマ層１１ｂは、伸縮性を有するシートである。予歪みが加えられた状態のエラストマ層１１ｂの平均厚みは、駆動電圧の低減の観点から、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更により好ましくは３μｍ以下である。なお、従来の塗布、乾燥プロセスのみによるエラストマ層の形成方法では、エラストマ層の平均厚みを１０μｍ以下とすることは困難である。予歪みが加えられた状態のエラストマ層１１ｂの平均厚みの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、３００ｎｍ以上である。

予歪みが解放された状態のエラストマ層１１ｂの平均厚みは、駆動電圧の低減の観点から、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、更により好ましくは１２μｍ以下である。予歪みが解放された状態のエラストマ層１１ｂの平均厚みの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、１μｍ以上である。

エラストマ層１１ｂの平均厚みは以下のようにして求められる。まず、積層体１１をＦＩＢ（Focused Ion Beam）法などにより加工して断面を作製し、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を用いて断面画像（以下「断面ＳＥＭ像」という。）を撮影する。次に、この断面ＳＥＭ像中の１つのエラストマ層１１ｂから、１０点のポイントを無作為に選び出して、それぞれのポイントでエラストマ層１１ｂの厚みを測定し、これらの測定値を単純に平均（算術平均）してエラストマ層１１ｂの平均厚みを求める。

エラストマ層１１ｂのヤング率が、好ましくは１０ＭＰａ以下、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下、更により好ましくは０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下である。上記のヤング率は、JIS K 6251:2010に準拠して測定された値である。ヤング率が１０ＭＰａ以下であると、容易に延伸できる。一方、ヤング率が０．０５ＭＰａ以上であると、容易にハンドリングできる。エラストマ層１１ｂの破断歪みが、好ましくは２００％以上、より好ましくは２００％以上１２００％以下である。破断歪みが２００％以上であると、延伸量をより大きくとることができる。破断歪みは、例えばJIS K 6251:2010によって計測される。

エラストマ層１１ｂは、例えば、絶縁性伸縮材料として絶縁性エラストマを含んでいる。エラストマ層１１ｂは、必要に応じて添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、例えば、架橋剤、可塑剤、老化防止剤、界面活性剤、粘度調整剤、補強剤および着色剤などのうちの少なくとも１種である。絶縁性エラストマは、例えば、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリルニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、ヒドリン系ゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、フッ素ゴムおよびウレタンゴムなどのうちの少なくとも１種を含んでいる。良好な導電性を発現させるためには、絶縁性エラストマとしては、酸化チタンまたは酸化ケイ素などの添加物が含まれていないものを用いることが好ましい。

（電極）
電極１１ａは、伸縮性を有している。電極１１ａが伸縮性を有することで、アクチュエータ１０を駆動させた際に、電極１１ａがエラストマ層１１ｂの変形に追従して変形することが可能になる。また、後述するように積層体１１の延伸の際に、エラストマ層１１ｂの変形に追従するように電極１１ａを変形させることができる。

電極１１ａは、例えば、固体状、ゲル状または液状である。電極１１ａは、薄膜であってもよいし、バインダレスでエラストマ層１１ｂの表面に担持された導電性材料であってもよい。電極１１ａは、エラストマ層１１ｂの表面の全体またはほぼ全体に設けられていてもよし、エラストマ層１１ｂの表面に所定のパターンで部分的に設けられていてもよい。図１Ａでは、後者の例が示されている。所定のパターンは、例えば、ストライプ状、格子状、螺旋状、同心状、メッシュ状または幾何学模様状などが挙げられるが、これに限定されるものではない。

予歪みが解放された状態の電極１１ａの平均厚みは、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更により好ましくは３μｍ以下である。予歪みが解放された状態の電極１１ａの平均厚みの下限値は特に限定されるものではないが、例えば３００ｎｍ以上である。上記の電極１１ａの平均厚みは、上記のエラストマ層１１ｂの平均厚みと同様にして求められる。

電極１１ａのヤング率が、好ましくは１０ＭＰａ以下、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下、更により好ましくは０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下である。上記のヤング率は、JIS K 6251:2010に準拠して測定された値である。ヤング率が１０ＭＰａ以下であると、容易に延伸できる。一方、ヤング率が０．０５ＭＰａ以上であると、容易にハンドリングできる。電極１１ａの破断歪みが、好ましくは２００％以上、より好ましくは２００％以上１２００％以下である。破断歪みが２００％以上であると、延伸量を大きくとることができる。破断歪みは、例えばJIS K 6251:2010によって計測される。

積層体１１に１００％以上の歪みが加えられた状態における電極１１ａの体積抵抗率は、１０ＭΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。これにより、積層体１１に１００％以上の歪みが加えられた場合にも、電極１１ａを良好な導電性を有する電極として機能させることができる。上記歪みの上限値は特に限定されるものではないが、好ましくは１０００％以下、より好ましくは５００％以下である。上記の電極１１ａの体積抵抗率は、JIS K 7194-1994に準拠して４端子法により求められた値である。JIS K 5600-5-6:1999に準拠したクロスカット試験において電極１１ａとエラストマ層１１ｂとの密着性は、分類０から２のいずれかであることが好ましい。分類０から２のいずれかであると、５０％以上の予歪みが加わるように、積層体１１を大延伸させた際に、エラストマ層１１ｂと電極１１ａとの剛性の違いから、エラストマ層１１ｂと電極１１ａとの間が剥離してしまうことを抑制できる。

電極１１ａは、導電性材料を含んでいる。電極１１ａが、必要に応じて伸縮性を有するバインダ、ゲル、懸濁液およびオイルのうちの少なくとも１種を更に含んでいてもよい。また、電極１１ａが、必要に応じて添加剤を更に含んでいてもよい。

導電性材料は、例えば導電性フィラーおよび導電性高分子のうちの少なくとも１種である。導電性フィラーの形状としては、例えば、球状、楕円体状、針状、板状、鱗片状、チューブ状、ワイヤー状、棒状（ロッド状）、繊維状、不定形状などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、１種状の形状の導電性フィラーのみを用いてもよいし、２種以上の形状の導電性フィラーを組み合わせて用いてもよい。

導電性フィラーは、例えば、炭素系フィラー、金属系フィラー、金属酸化物系フィラーおよび金属被覆系フィラーのうちの少なくとも１種を含んでいる。ここで、金属には、半金属が含まれるものと定義する。

炭素系フィラーは、例えば、カーボンブラック（例えばケッチェンブラック、アセチレンブラックなど）、ポーラスカーボン、炭素繊維（例えばＰＡＮ系、ピッチ系など）、カーボンナノファイバー、フラーレン、グラフェン、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ（例えばＳＷＣＮＴ、ＭＷＣＮＴなど）、カーボンマイクロコイルおよびカーボンナノホーンのうちの少なくとも１種を含んでいる。

金属系フィラーは、例えば、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタン、ビスマス、アンチモンおよび鉛のうちの少なくとも１種を含んでいる。

金属酸化物系フィラーは、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化錫、酸化インジウム−酸化錫または酸化亜鉛−酸化インジウム−酸化マグネシウムを含んでいる。

金属被覆系フィラーは、ベースフィラーを金属で被覆したものである。ベースフィラーは、例えば、マイカ、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、酸化亜鉛または酸化チタンである。ベースフィラーを被覆する金属は、例えば、ＮｉおよびＡｌのうちの少なくとも１種を含んでいる。

導電性フィラーの平均サイズは、３５ｎｍ以上３７ｎｍ以下であることが好ましい。特に優れた導電性を有する電極１１ａが得られるからである。ここで、平均サイズは以下のようにして求められる。まず、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）を用いて、導電性フィラーのＳＥＭ像を撮影する。その後、画像解析ソフトを用いて、ＳＥＭ像中から無作為に１０個の導電性フィラーを選び出し、それらのフィラーのサイズをそれぞれ測定する。ここで、導電性フィラーのサイズは、いわゆる最大フェレ径を意味し、具体的には、導電性フィラーの輪郭に接するように、あらゆる角度から引いた２本の平行線間の距離のうち最大のものをいう。

導電性高分子は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンおよびポリピロールのうちの少なくとも１種である。

バインダは、エラストマであることが好ましい。エラストマとしては、エラストマ層１１ｂと同様のものを例示することができる。添加剤としては、エラストマ層と同様のものを例示することができる。

電極１１ａはコンポジット材料（複合材料）を含んでいてもよい。コンポジット材料は、例えば、エラストマと導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも１種とのコンポジット材料、伸縮性のイオン導電性材料と電界質とを含むコンポジット材料、高分子の懸濁液（アクリルエマルジョン等）と導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも１種とのコンポジット材料、ブロックコポリマと導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも１種とのコンポジット材料、および高分子ゲルとイオン導電体とのコンポジット材料のうちの少なくとも１種を含んでいる。

（密着性の改善）
エラストマ層１１ｂと電極１１ａとの界面には密着性改善の処理が施されていることが好ましい。密着性が改善されていることで、５０％以上の予歪みが加わるように、積層体１１を大延伸させた際に、エラストマ層１１ｂと電極１１ａとの剛性の違いから、エラストマ層１１ｂと電極１１ａとの間が剥離してしまうことを抑制できる。

上記界面の密着性改善のためには、積層体１１が、（１）エラストマ層１１ｂと電極１１ａとの間に設けられたシランカップリング剤、（２）エラストマ層１１ｂと電極１１ａとの間に設けられたプライマー層、（３）物理的前処理が施されたエラストマ層１１ｂおよび電極１１ａの少なくとも一方の表面、および（４）エラストマ層１１ｂおよび電極１１ａの少なくとも一方の表面に付与された微細凹凸、のうちの少なくとも１種を備えることが好ましい。なお、物理的前処理は、例えば、エキシマ光照射処理、紫外線照射処理、プラズマ処理およびコロナ処理のうちの少なくとも１種である。

（シランカップリング剤）
シランカップリング剤の種類は特に限定されず、公知のシランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。

［アクチュエータの動作］
次に、本技術の第１の実施形態に係るアクチュエータ１０の動作の一例について説明する。

エラストマ層１１ｂを介して対向する電極１１ａ、１１ａ間に駆動電圧が印加されると、両電極１１ａ、１１ａにクーロン力による引力が作用する。このため、両電極１１ａ、１１ａ間に配置されたエラストマ層１１ｂは、その厚さ方向に押圧されて薄くなると共に、伸張する。

一方、エラストマ層１１ｂを介して対向する電極１１ａ、１１ａ間に印加された駆動電圧が解除されると、両電極１１ａ、１１ａにクーロン力による引力が作用しなくなる。このため、エラストマ層１１ｂの復元力によりエラストマ層１１ｂは元の厚さに戻ると共に、収縮して元の大きさに戻る。

［アクチュエータの製造方法］
次に、本技術の第１の実施形態に係るアクチュエータ１０の製造方法の一例について説明する。

（導電性塗料の調製工程）
導電性材料を溶剤に加えて分散させることにより、電極形成用塗料である導電性塗料を調製する。必要に応じて、バインダおよび添加剤のうちの少なくとも１種を溶剤に更に加えるようにしてもよい。例えば、エラストマ層１１ｂへの導電性塗料の塗布性やポットライフを向上させる目的で、必要に応じて界面活性剤、粘度調整剤、分散剤などの添加剤を加えてもよい。導電性塗料は導電性インクであってもよいし、導電性ペーストであってもよい。分散方法としては、攪拌、超音波分散、ビーズ分散、混錬、ホモジナイザー処理などを用いることが好ましい。

溶剤は、極性溶媒および無極性溶媒のいずれであってもよいが、無極性溶媒が好ましい。溶剤は、導電性材料を分散できるものであればよく、特に限定されるものではない。例えば、水、トルエン、酢酸エチル、エタノール、メチルエチルケトン、イソプロパノールアルコール、アセトン、アノン（シクロヘキサノン、シクロペンタノン）、炭化水素（ヘキサン）、アミド（ＤＭＦ）、スルフィド（ＤＭＳＯ）、ブチルセロソルブ、ブチルトリグリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールイソプロピルエーテル、トリプロピレングリコールイソプロピルエーテル、メチルグリコール、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートなどが挙げられる。具体的には、導電性塗料としては、炭素系フィラーとシリコーンと無極性溶媒とを含むものが好ましい。

（エラストマ層形成用塗料の調製工程）
エラストマを溶剤に加えて分散させることにより、エラストマ層形成用塗料を調製する。必要に応じて、エラストマ以外の樹脂材料および添加剤のうちの少なくとも１種を溶剤に更に加えるようにしてもよい。例えば、電極１１ａへのエラストマ層形成用塗料の塗布性やポットライフを向上させる目的で、必要に応じて界面活性剤、粘度調整剤、分散剤などの添加剤を加えてもよい。分散手法としては、上記の導電性塗料の調製工程と同様のものを例示することができる。また、溶剤は、エラストマを分散できるものであればよく、特に限定されるものではない。例えば、上記の導電性塗料の調製工程と同様のものを例示することができる

（積層体の作製工程）
積層体１１を次のようにして作製する。まず、基材を準備し、必要に応じて基材の表面に剥離処理を施す。基材としては、無機基材およびプラスチック基材のいずれであってもよい。基材は、例えば、板状またはシート状である。

次に、導電性塗料を基材の一方の面に塗布し、塗膜を形成する。ここで、塗布には印刷も含まれるものとする。塗布法としては、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法またはフレキソ印刷法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。

続いて、基材の一方の面に形成した塗膜を乾燥させる。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥および加熱乾燥のいずであってもよい。これにより、基材の一方の表面に電極１１ａが形成される。次に、必要に応じて、この電極１１ａの一方の表面に、上記の密着性改善の処理を施すようにしてもよい。

次に、電極１１ａの一方の表面にエラストマ層形成用塗料を塗布し、塗膜を形成する。塗布法としては、導電性塗料と同様の塗布法を例示することができる。続いて、基材の一方の面に形成した塗膜を乾燥させる。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥および加熱乾燥のいずであってもよい。これにより、電極１１ａの一方の表面にエラストマ層１１ｂが形成される。次に、必要に応じて、このエラストマ層１１ｂの一方の表面に、上記の密着性改善の処理を施すようにしてもよい。

その後、上記の電極１１ａの形成工程とエラストマ層１１ｂの載置工程とを交互に繰り返し、基材の一方の表面上に積層物を形成したのち、基材から積層物の全体を剥離するか、または基材から積層物の一部を剥離する。これにより、積層体１１が得られる。

（延伸工程）
続いて、得られた積層体１１をｘ、ｙ方軸向に延伸（２軸延伸）する。これにより、ｘ、ｙ方軸向に５０％以上の予歪みが加えられる。この延伸された状態で積層体１１の周囲を保持体により保持するようにしてもよい。以上により、目的とするアクチュエータ１０が得られる。

［効果］
第１の実施形態に係るアクチュエータ１０は、伸縮性を有する複数のエラストマ層１１ｂと、伸縮性を有する複数の電極１１ａとが交互に積層された積層体１１を備え、積層体１１にはｘ、ｙ軸方向に５０％以上の予歪みが加えられている。これにより、エラストマ層１１ｂが薄膜化されていので、駆動電圧を低減することができる。

また、第１の実施形態に係るアクチュエータ１０では、電極１１ａは大きく伸張されても電極として機能可能な構成を有しているため、積層体１１を形成後に大延伸させて、積層体１１にｘ、ｙ軸方向に５０％以上の予歪みを加えることができる。これに対して、通常はアクチュエータでは、電極の追従性は初期長さに対してせいぜい数十％程度であるため、電極が大きく伸張されると電極としての機能が損なわれる虞がある。したがって、積層体を大きく延伸させて、積層体にｘ、ｙ軸方向に５０％以上の予歪みを加えることは困難である。

また、第１の実施形態に係るアクチュエータの製造方法では、塗布プロセスにより電極１１ａおよびエラストマ層１１ｂを繰り返し積層して積層体１１を形成したのち、積層体を延伸することにより、積層体１１を得る。このため、通常の塗布プロセスでは困難な膜厚のエラストマ層１１ｂと電極１１ａの積層体１１を形成することができる。

また、一般的なアクチュエータの製造方法では、エラストマ層を単層でハンドリングするため、エラストマ層のハンドリング性が悪化したり、アクチュエータの製造効率が低下したりする虞がある。これに対して、第１の実施形態に係るアクチュエータの製造方法では、エラストマ層１１ｂを単層ではなく、積層体１１としてハンドリングするため、エラストマ層１１ｂのハンドリング性が向上し、アクチュエータ１０の製造効率を向上できる。また、単層では扱いにくいエラストマ層１１ｂを積層することで、エラストマ層１１ｂの切り出しや重ね合わせをはじめとしたハンドリングが容易になる。また、表面の凹凸の影響を小さく抑えることができる。

［変形例］
（変形例１）
アクチュエータ１０は、図２に示すように、積層体１１を予歪みが加えられた状態に保持する保持部１２を更に備えていてもよい。保持部１２は、積層体１１の周縁全体を保持している。保持部１２は、図２中に矢印で示すようにｘ、ｙ軸方向に伸縮可能な構成を有していてもよい。すなわち、積層体１１のサイズを可変可能な構成を有していてもよい。積層体１１のサイズを変更することで、積層体１１に加えられる予歪みを調整することができる。

なお、保持部１２は、積層体１１をｘ、ｙ軸方向に予歪みが加えられた状態に保持可能なものであればよく、上記構成に限定されるものではない。例えば、保持部１２は、積層体１１の周縁を飛び飛びの位置で部分的に保持するものであってもよい。また、保持部１２は、電子機器の筐体またはフレームなどに予め設けられていてもよい。また、積層体１１の周縁などを電子機器の筐体またはフレームなどに貼付けることで、積層体１１を予歪みが加えられた状態に保持してもよい。

（変形例２）
エラストマ層形成用塗料を電極１１ａの一方の表面に塗布乾燥させてエラストマ層１１ｂを形成する代わりに、電極１１ａの一方の表面にシート状のエラストマ層１１ｂを載置するようにしてもよい。なお、エラストマ層１１ｂの載置前に、エラストマ層１１ｂが載置される電極１１ａの表面、および電極１１ａ上に載置されるエラストマ層１１ｂの表面の少なくとも一方に、上記の密着性改善の処理を施すようにしてもよい。

（変形例３）
エラストマ層１１ｂが、多層構造を有していてもよい。この場合、電極１１ａと接する面を構成する層を、電極１１ａとの密着性が高い材料で構成するようにしてもよい。

（変形例４）
エラストマ層１１ｂは、延伸後のエラストマ層１１ｂのヤング率が、好ましくは０．０５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下、より好ましくは０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下であり、その延伸状態から更に延伸を加えるとヤング率が０．３ＭＰａ以上５Ｍｐａ程度まで急激に上昇する延伸および歪み特性を有するものであってもよい。

（変形例５）
電極１１ａの少なくとも一部は、ヤング率が１０ＭＰａを超える硬い材料で構成されていてもよい。例えば、電極１１ａが、伸縮性を有する柔軟な部分と、この部分より伸縮性が低く硬い部分とを有していてもよい。硬い部分は、駆動部位のうち破壊が起きやすい箇所に設けられていることが好ましい。硬い部分は、例えば金属などにより構成される。

（変形例６）
電極１１ａが伸縮性に異方性を有していてもよい。具体的には、電極は、第１方向と第２方向とで伸縮性が異なっていてもよい。例えば、電極が、第１の方向には伸縮性を有するのに対して、第２の方向には殆ど伸縮性を有していなくてもよい。

第１の実施形態では積層体１１の全体に予歪みが加えられている構成を例として説明したが、積層体１１のうちの一部に予歪みが加えられていてもよい。この場合、上記の予歪みは、以下の式から求められる。
ｘ軸方向の予歪み［％］＝（（Ｍｘ−Ｍ０ｘ）／Ｍ０ｘ）×１００
ｙ軸方向の予歪み［％］＝（（Ｍｙ−Ｍ０ｙ）／Ｍ０ｙ）×１００
但し、Ｍｘ、Ｍ０ｘ、Ｍｙ、Ｍ０ｙは以下の物性値を意味する。
Ｍｘ：予歪みが加えられた状態における予歪み部分のｘ軸方向の長さ
Ｍ０ｘ：予歪みが解放された状態における予歪み部分のｘ軸方向の辺の長さ
Ｍｙ：予歪みが加えられた状態における予歪み部分のｙ軸方向の辺の長さ
Ｍ０ｙ：予歪みが解放された状態における予歪み部分のｙ軸方向の辺の長さ
なお、Ｍｘ、Ｍ０ｘ、Ｍｙ、Ｍ０ｙは、いずれも室温（２３℃）にて測定される値である。

＜２ 第２の実施形態＞
［アクチュエータの構成］
本技術の第２の実施形態に係るアクチュエータ２０は、図３に示すように、円筒状のシート状の積層体２１と、積層体２１の内周面を支持する円筒状のコイルスプリング２２と、積層体２１の両端の開口部を閉鎖する封止部材２３、２４とを備える。アクチュエータ２０が、積層体２１の外周面を覆う、図示しない円筒状の保護層を更に備えるようにしてもよい。積層体２１は、予め円筒状に形成されたものであってもよいし、コイルスプリング２２に巻き付けられて円筒状となったものであってもよい。

アクチュエータ２０は、例えば、内視鏡などの医療用器具、工業用器具、電子機器、人工筋肉、ロボット、ロボットスーツなどに備えられる。アクチュエータ２０は、継続的に使用可能なものであってもよいし、使い捨てのものであってもよい。アクチュエータ２０を内視鏡などの医療用器具に適用する場合、衛生上の観点から、アクチュエータ２０は使い捨てのものであることが好ましい。

アクチュエータ２０は、密閉された円柱状の内部空間を有し、この内部空間にコイルスプリング２２が設けられている。内部空間は、流体としての気体により満たされている。気体は、例えば、空気、希ガスおよび二酸化炭素などのうちの少なくとも１種である。

以下、アクチュエータ２０が備える積層体２１、コイルスプリング２２、封止部材２３、２４および保護層について順次説明する。

（積層体）
積層体２１には、図４Ａ、図４Ｂ中に矢印で示すように、積層体２１の高さ方向および周方向それぞれに５０％以上の予歪みが加えられている。積層体２１の両端は封止部材２３、２４またはコイルスプリング２２の両端に保持されることで、予歪みが加えられた状態に保持されている。高さ方向および周方向に加えられる予歪みは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。高さ方向および周方向に加えられる予歪みは、好ましくは８０％以上、より好ましくは１００％以上、更により好ましくは１２０％以上である。高さ方向および周方向における予歪みの上限値は、好ましくは４００％以下、より好ましくは３００％以下である。

上記の予歪みは、以下の式から求められる。
高さ方向の予歪み［％］＝（（Ｈ−Ｈ０）／Ｈ０）×１００
周方向の予歪み［％］＝（（Ｃ−Ｃ０）／Ｃ０）×１００
Ｈ：予歪みが加えられた状態における円筒状の積層体２１の高さ
Ｈ０：予歪みが解放された状態における円筒状の積層体２１の高さ
Ｃ：予歪みが加えられた状態における円筒状の積層体２１の外周の長さ
Ｃ０：予歪みが解放された状態における円筒状の積層体２１の外周の長さ
なお、Ｈ、Ｈ０、Ｃ、Ｃ０は、いずれも室温（２３℃）にて測定される値である。

積層体２１は、図４Ａ、図４Ｂに示すように、伸縮性を有する複数の電極２１ａと、伸縮性を有する複数のエラストマ層２１ｂとを含み、電極２１ａとエラストマ層２１ｂと積層体２１の径方向に交互に積層されている。

（エラストマ層）
エラストマ層２１ｂは、円筒状を有するシートである。複数のエラストマ層２１ｂがコイルスプリング２２を中心として同心状に積層されている。なお、帯状を有するエラストマ層２１ｂがコイルスプリング２２の周面に螺旋状に巻き付けられていてもよい。エラストマ層２１ｂは、予め円筒状に形成されたものであってもよいし、コイルスプリング２２に巻き付けられて円筒状となったものであってもよい。エラストマ層２１ｂは、これ以外の点では第１の実施形態におけるエラストマ層１１ｂと同様である。

（電極）
電極２１ａは、積層体２１の高さ方向に延設され、かつ周方向に等間隔で設けられている。また、電極２１ａは、積層体２１の径方向に重なるように設けられている。すなわち、エラストマ層１１ｂの両面に設けられた電極２１ａは、エラストマ層１１ｂを介して対向するように設けられている。電極２１ａは、これ以外の点では第１の実施形態における電極１１ａと同様である。

（コイルスプリング）
コイルスプリング２２は、任意の方向に湾曲可能であり、かつ弾性変形可能な支持体の一例である。コイルスプリング２２は、金属線などの線状部材が円筒状の螺旋に巻かれたコイル状のバネであり、線状部材間には隙間が形成されている。このため、コイルスプリング２２は、積層体２１の内周面を積層体２１の高さ方向に離散的に支持している。このように積層体２１の内周面が支持されることで、積層体２１が変形しやすくなり、アクチュエータ２０が伸縮動作や屈曲動作しやすくなる。ここで、“積層体２１の内周面を積層体２１の高さ方向に離散的に支持している”とは、積層体２１の高さ方向にとびとびの位置で、積層体２１の内周面を支持していることを意味する。ここで、とびとびの位置の間隔は一定であってもよいし、変化してもよい。

（封止部材）
封止部材２３、２４は、円盤状を有している。封止部材２３、２４は、金属または高分子樹脂を含んでいる。封止部材２３、２４が、エラストマなどを含み、弾性変形可能であってもよい。封止部材２３、２４は、アクチュエータ２０の端部に設けられるデバイス（例えばカメラなどの電子機器）、またはアクチュエータ２０の操作部であってもよい。

（保護層）
保護層は、電極１１ａを保護するためのものであり、伸縮性を有するシートである。保護層は、絶縁性を有する高分子樹脂を含んでいる。高分子樹脂としては、例えば塩化ビニルを用いることができる。

［アクチュエータの動作］
次に、本技術の第２の実施形態に係るアクチュエータ２０の動作の一例について説明する。

エラストマ層２１ｂを介して対向する複数の組の電極２１ａ、２１ａのうち、１つの組の電極２１ａ、２１ａに駆動電圧が印加されると、その電極２１ａ、２１ａ間に配置されたエラストマ層１１ｂの伸張によって、アクチュエータ２０が屈曲する。１つの組の電極２１ａ、２１ａに印加された駆動電圧が解除されると、アクチュエータ２０は元の円柱形状に戻る。

［アクチュエータの製造方法］
次に、本技術の第２の実施形態に係るアクチュエータの製造方法の一例について説明する。

まず、円筒状の基材の円柱面に、導電性塗料およびエラストマ層形成用塗料を交互に塗布乾燥させたのち、基材から積層体の全体を剥離するか、または基材から積層体の一部を剥離することにより、積層体２１を得る。

次に、積層体２１の高さ方向および周方向に延伸（２軸延伸）する。これにより、高さ方向および周方向に５０％以上の予歪みが加えられる。予歪みが加えられた積層体２１の内側にコイルスプリング２２を挿入する。なお、積層体２１をその高さ方向および周方向に延伸しながら、積層体２１の内側にコイルスプリング２２を挿入するようにしてもよい。次に、封止部材２３、２４をそれぞれ積層体２１の両端の開口部に嵌め合わせることにより、積層体２１の両端の開口部を閉鎖する。次に、積層体２１の両端を封止部材２３、２４またはコイルスプリング２２の両端で保持する。これにより、図３に示すアクチュエータ２０が得られる。

［効果］
第２の実施形態に係るアクチュエータ２０およびその製造方法では、第１の実施形態に係るアクチュエータ１０およびその製造方法と同様の効果が得られる。

［変形例］
（変形例１）
第１の実施形態では、電極２１ａがエラストマ層２１ｂの周面に所定のパターンで部分的に設けられている場合について説明したが、電極２１ａがエラストマ層２１ｂの周面の全体に設けられていてもよい。

（変形例２）
アクチュエータ２０を以下のようにして製造するようにしてもよい。まず、導電性塗料をストライプ状に塗布する以外は、第１の実施形態と同様にして帯状の積層体２１を得る。なお、基材としてシートを用いる場合、Roll to Rollにより積層体２１を作製するようにしてもよい。次に、積層体２１の高さ方向および周方向に延伸しながら、積層体２１をコイルスプリング２２の周面に巻き付ける。これ以降の工程は、第２の実施形態と同様である。

（変形例３）
積層体２１の周方向における予歪みが、積層体２１の高さ方向における予歪みよりも大きくてもよい。この場合、積層体２１の高さ方向の変位を良好に保ちつつ、積層体２１の絶縁破壊耐性を向上することができる。

（変形例４）
積層体２１には、周方向に予歪みが加えられているのに対して、高さ方向に予歪みが加えられていなくてもよい。この場合にも、積層体２１の高さ方向の変位を良好に保ちつつ、積層体２１の絶縁破壊耐性を向上することができる。

＜３ 第３の実施形態＞
［スピーカの構成］
本技術の第３の実施形態に係るスピーカ１１０は、図５に示すように、長方形状のアクチュエータ１１１と、アクチュエータ１１１の周縁部を保持する保持部１１２とを備える。アクチュエータ１１１は、第１の実施形態に係るアクチュエータ１０である。

保持部１１２は、アクチュエータ１１１（すなわち積層体）がアーチ状に湾曲すると共に、アクチュエータ１１１の湾曲方向および幅方向（図５中の矢印方向）にそれぞれ５０％以上の予歪みが加わるように、アクチュエータ１１１を保持している。

［効果］
第３の実施形態に係るスピーカ１１０では、アクチュエータ１１１（すなわち積層体）には、湾曲方向および幅方向にそれぞれ５０％以上の予歪みが加えられているので、スピーカ１１０の駆動電圧を低減できる。

＜４ 第４の実施形態＞
［スピーカの構成］
本技術の第４の実施形態に係るスピーカ２１０は、図６に示すように、円筒のシート状を有するアクチュエータ２１１と、アクチュエータ２１１の両端部を保持する保持部２１２とを備える。アクチュエータ２１１は、エラストマ層および電極が円筒状を有している以外の点では、第１の実施形態に係るアクチュエータと同様である。

保持部２１２は、軸部２１２ａと、軸部２１２ａの両端に設けられた円盤状の保持部材２１２ｂ、２１２ｃとを備える。保持部材２１２ｂ、２１２ｃは、アクチュエータ２１１の高さ方向および周方向の２方向にそれぞれ５０％以上の予歪みが加わるように、アクチュエータ１１１を円筒状に保持している。

［効果］
第４の実施形態に係るスピーカ２１０では、アクチュエータ２１１には高さ方向および周方向にそれぞれ５０％以上の予歪みが加えられているので、スピーカ２１０の駆動電圧を低減できる。

［変形例］
アクチュエータ２１１が四角筒状などの角筒状を有し、保持部材２１２ｂ、２１２ｃが四角形などの多角形状を有していてもよい。

＜５ 第５の実施形態＞
本技術の第５の実施形態に係る内視鏡モジュールは、図７に示すように、内視鏡３１０と、制御部３２１とを備える。制御部３２１は電源３２３に接続される。なお、第５の実施形態において第２の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

内視鏡３１０は、操作部３１１と、屈曲部であるアクチュエータ３１２と、先端部３１３とを備える。操作部３１１には、内視鏡を操作するためのものボタンやノブなどが設けられている。

アクチュエータ３１２は、積層体２１とコイルスプリング２２とを備え、アクチュエータ３１２の内部空間は密閉されている。アクチュエータ３１２の一方の開口部は先端部３１３により閉鎖され、他端の開口部は操作部３１１により閉鎖されている。先端部３１３の先端面には、照明レンズおよび対物レンズ（図示せず）が設けられている。先端部３１３の表面のうち照明レンズおよび対物レンズ以外の部分は、例えばステンレス鋼などにより構成されている。照明レンズおよび対物レンズは、例えばガラスレンズである。照明レンズの内側には照明装置が設けられ、対物レンズの内側にはＣＣＤCharge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子が設けられている。撮像素子は、図示しない画像処理部を介して図示しない表示装置に接続されている。

先端部３１３と操作部３１１とは、アクチュエータ３１２の内部空間に配置されたケーブルにより接続されており、このケーブルを介して操作信号が操作部３１１から先端部３１３に供給される。また、先端部３１３と画像処理部とは、アクチュエータ３１２の内部空間に配置されたケーブルにより接続されており、このケーブルを介して先端部３１３から画像処理部に映像信号が供給される。但し、操作部３１１が無線により操作信号を先端部３１３に供給するようにしてもよいし、先端部３１３が無線により映像信号を画像処理部に供給するようにしてもよい。

制御部３２１は、操作部３１１から供給される制御信号に基づき、屈曲駆動回路３２２を制御する。屈曲駆動回路３２２は、制御部３２１から供給される制御信号に基づき、アクチュエータ３１２を屈曲駆動させる。屈曲駆動回路３２２は、操作部３１１に設けられていてもよい。

［効果］
第５の実施形態に係る内視鏡モジュールでは、アクチュエータ３１２が高さ方向および周方向に５０％以上の予歪みが加えられた円筒状の積層体２１を備えるので、内視鏡モジュールの駆動電圧を低減することができる。

＜６ 第６の実施形態＞
［アクチュエータの構成］
本技術の第６の実施形態に係るアクチュエータ３０は、図９に示すように、円筒状の積層体３１と、積層体３１の内周面を支持する円筒状のコイルスプリング２２と、積層体２１の両端の開口部を閉鎖する封止部材２３、２４とを備える。なお、第６の実施形態において第２の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

（積層体）
積層体３１には周方向に予歪みが加えられているのに対して、高さ方向に予歪みが加えられていない。ここで、積層体３１の高さ方向が、アクチュエータ３０の駆動方向であり、積層体３１の周方向は、アクチュエータ３０の駆動方向に直交する方向である。

積層体３１の周方向に加えられる予歪みは、５０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは１００％以上、更により好ましくは１２０％以上である。積層体３１の周方向における予歪みの上限値は、好ましくは４００％以下、より好ましくは３００％以下である。

積層体３１は、アクチュエータ３０の本体であり、図１０に示すように、長尺状を有する電極シート３２と、長尺状を有する電極シート３３とを備える。電極シート３２、３３は、長手方向の一端が内周側となり、長手方向の他端が外周側となるように支持体としてのコイルスプリング２２の周面に螺旋状に巻回されている。

電極シート３２は、周方向に一軸延伸されており、伸縮性を有するエラストマ層（誘電体層）３２ａと、エラストマ層３２ａの一方の面に設けられ、伸縮性を有する電極３２ｂとを備える。エラストマ層３２ａと電極３２ｂとは共に長尺の矩形状を有し、エラストマ層３２ａと電極３２ｂとの長手方向が一致するように、電極３２ｂはエラストマ層３２ａの一方の面に設けられている。

電極シート３３は、周方向に一軸延伸されており、伸縮性を有するエラストマ層（誘電体層）３３ａと、エラストマ層３３ａの一方の面に設けられ、伸縮性を有する電極３３ｂとを備える。エラストマ層３３ａと電極３３ｂとは共に長尺の矩形状を有し、エラストマ層３３ａと電極３３ｂとの長手方向が一致するように、電極３３ｂはエラストマ層３３ａの一方の面に設けられている。

電極シート３２、３３は、各辺を重ね合わせるようにして、当該電極シート３２、３３の長手方向に螺旋状に巻回されおり、巻回された電極３２ｂ、３３ｂの間にはエラストマ層３２ａまたはエラストマ層３３ａが挟まれている。具体的には、電極シート３２、３３は、積層体３１の中心から外周に向かって電極３２ｂ、エラストマ層３２ａ、電極３３ｂ、エラストマ層３３ａがこの順序で繰り返されるようにして、電極シート３２、３３の長手方向に巻回されている。

エラストマ層３２ａおよびエラストマ層３３ａは、上記以外の点では第１の実施形態におけるエラストマ層１１ｂと同様である。また、電極３２ｂ、３３ｂは、上記以外の点では第１の実施形態における電極１１ａと同様である。

［アクチュエータの動作］
次に、本技術の第６の実施形態に係るアクチュエータ３０の動作の一例について説明する。

エラストマ層３２ａまたはエラストマ層３３ａを介して対向する電極３２ｂ、３３ｂ間に駆動電圧が印加されると、両電極３２ｂ、３３ｂにクーロン力による引力が作用する。これにより、両電極３２ｂ、３３ｂ間に配置されたエラストマ層３２ａ、３３ａは、その厚さ方向に押圧されて薄くなり、積層体３１はその高さ方向（駆動方向）に伸張する。

一方、エラストマ層３２ａまたはエラストマ層３３ａを介して対向する電極３２ｂ、３３ｂ間に印加された駆動電圧が解除されると、両電極３２ｂ、３３ｂにクーロン力による引力が作用しなくなる。これにより、エラストマ層３２ａ、３３ａの復元力によりエラストマ層３２ａ、３３ａは元の厚さに戻ると共に、収縮して元の大きさに戻る。

［アクチュエータの製造方法］
次に、本技術の第６の実施形態に係るアクチュエータの製造方法の一例について説明する。

（電極シートの作製工程）
電極シート３２を次のようにして作製する。まず、基材を準備し、必要に応じて基材の一方の面に剥離処理を施す。基材としては、無機基材を用いてもよいし、プラスチック基材を用いてもよい。また、基材としては、板状のものを用いてもよいし、シート状のものを用いてもよい。

次に、エラストマ層形成用塗料を基材の一方の面に塗布し、長尺の矩形状を有する塗膜を形成する。ここで、塗布には印刷も含まれるものとする。続いて、基材の一方の面に形成した塗膜を乾燥させる。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥および加熱乾燥のいずであってもよい。これにより、基材の一方の面にエラストマ層３２ａが形成される。その後、必要に応じて、このエラストマ層３２ａの一方の面に、密着性改善の処理を施すようにしてもよい。

次に、導電性塗料をエラストマ層３２ａの一方の面に塗布し、長尺の矩形状を有する塗膜を形成する。続いて、エラストマ層３２ａの一方の面に形成した塗膜を乾燥させることにより、電極３２ｂを形成する。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥および加熱乾燥のいずであってもよい。以上により、電極シート３２が作製される。

電極シート３３は、電極シート３２と同様にして作製される。

（電極シートの積層工程）
電極シート３２、３３の各辺を重ね合わせると共に、電極３３ｂとエラストマ層３２ａとを対向させるようにして、電極シート３３上に電極シート３２を載置することにより、長尺の矩形状を有する積層体３１を得る。

（積層体の巻回工程）
得られた積層体３１を長手方向（周方向）に１軸延伸しながら、積層体３１の長手方向の一端が内周側となり、積層体３１の他端が外周側となるようにして、積層体３１をコイルスプリング２２の周面に螺旋状に巻回する。

（封止工程）
まず、封止部材２３、２４をそれぞれ積層体３１の両端の開口部に嵌め合わせることにより、積層体３１の両端の開口部を閉鎖する。次に、積層体３１の両端を封止部材２３、２４またはコイルスプリング２２の両端で保持する。これにより、図９、１０に示すアクチュエータ３０が得られる。

［効果］
第６の実施形態に係るアクチュエータ３０では、積層体３１には、周方向（駆動方向に直交する方向）に予歪みが加えられているのに対して、高さ方向（駆動方向）に予歪みが加えられていないため、駆動方向の変位を良好に保ちつつ、絶縁破壊耐性を向上することができる。また、積層体３１の周方向に予歪みが加えられることで、エラストマ層３２ａおよびエラストマ層３３ａが薄膜化されていので、駆動電圧を低減することもできる。

［変形例］
（変形例１）
積層体３１には周方向および高さ方向の両方向に予歪みが加えられていてもよい。この場合、積層体３１の周方向における予歪みは、積層体３１の高さ方向における予歪みより大きいことが好ましい。より具体的には、積層体３１の周方向における予歪みは、５０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは１００％以上、更により好ましくは１２０％以上である。積層体３１の周方向における予歪みの上限値は、好ましくは４００％以下、より好ましくは３００％以下である。一方、積層体３１の高さ方向における予歪みは、５０％未満、好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下、更により好ましくは１０％以下、特に好ましくは５％以下である。

（変形例２）
電極シート３２、３３が円筒状を有し、複数の電極シート３２、３３がコイルスプリング２２を中心として同心状に積層されることで、積層体３１が構成されていてもよい。

＜７ 第７の実施形態＞
［アクチュエータの構成］
本技術の第７の実施形態に係るアクチュエータ４０は、図１１Ａに示すように、ファイバ状の巻回体４１と、巻回体４１の一方の端部から取り出された端子４２Ａと、巻回体４１の他方の端部から取り出された端子４２Ｂとを備える。なお、第７の実施形態において第６の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

巻回体４１には周方向に予歪みが加えられているのに対して、長さ方向に予歪みが加えられていない。ここで、巻回体４１の長さ方向が、アクチュエータ４０の駆動方向であり、巻回体４１の周方向は、アクチュエータ４０の駆動方向に直交する方向である。

巻回体４１は、積層体の一例である。巻回体４１は、中心部にコイルスプリング２２を備えておらず、またファイバ状を有すること以外は第６の実施形態における積層体３１と同様である。巻回体４１は、中心に孔部を有していてもよいし、有していなくてもよい。

端子４２Ａ、４２Ｂは長尺状を有している。図１１Ｂに示すように、端子４２Ａの一端は電極３２ｂに接続され、他端は巻回体４１の一方の端部から取り出されている。また、端子４２Ｂの一端は電極３３ｂに接続され、他端は巻回体４１の他方の端部から取り出されている。

［効果］
第７の実施形態に係るアクチュエータ４０では、積層体の一例である巻回体４１には、周方向（駆動方向に直交する方向）に予歪みが加えられているのに対して、長さ方向（駆動方向）に予歪みが加えられていないため、駆動方向の変位を良好に保ちつつ、絶縁破壊耐性を向上することができる。また、巻回体４１の周方向に予歪みが加えられることで、エラストマ層３２ａおよびエラストマ層３３ａが薄膜化されていので、駆動電圧を低減することもできる。

［変形例］
（変形例１）
巻回体４１には周方向および長さ方向の両方に予歪みが加えられていてもよい。この場合、巻回体４１の周方向における予歪みは、巻回体４１の長さ方向における予歪みより大きいことが好ましい。より具体的には、巻回体４１の周方向、長さ方向における予歪みの値はそれぞれ、第６の実施形態の変形例１における積層体３１の周方向、高さ方向における予歪と同様の値に設定することが好ましい。

（変形例２）
電極シート３２、３３が円筒状を有し、複数の電極シート３２、３３が積層されることで、ファイバ状の積層体が構成されていてもよい。

＜８ 第８の実施形態＞
［触覚提示装置の構成］
図１２を参照して、本技術を触覚提示装置に適用した例について説明する。触覚提示装置は、駆動装置の一例であり、アクチュエータアレイ４１１と、電圧源４１２と、図示しない制御部とを備える。なお、第８の実施形態において第７の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

アクチュエータアレイ４１１は、駆動部材の一例であり、ファイバ状を有する複数のアクチュエータ４０を備える。複数のアクチュエータ４０は、各アクチュエータ４０の長さ方向が同一方向となり、かつ、隣接するアクチュエータ４０の周面同士が対向するように一列に配置されている。端子４２Ａ、４２Ｂはそれぞれ、配線４１３Ａ、４１３Ｂを介して電圧源４１２に接続されている。電圧源４１２は、図示しない制御部からの制御信号に基づき、所定の周波数の駆動電圧を各アクチュエータ４１０に供給する。なお、アクチュエータ４０は、第７の実施形態の変形例におけるものであってもよい。

［触感提示装置の動作］
図１３Ａ、１３Ｂを参照して、上述の構成を有する触覚提示装置の動作の一例について説明する。ここでは、図１３Ａに示すように、アクチュエータアレイ４１１を構成するアクチュエータアレイ４１１の両端がそれぞれ、支持体４１４に支持されている場合について説明する。

アクチュエータ４０に駆動電圧が印加されると、図１３Ｂに示すように、アクチュエータ４０が伸び、湾曲する。アクチュエータ４０に印加された駆動電圧が解除されると、図１３Ａに示すように、アクチュエータ４０が縮み、元の長さに戻り、直線状となる。

［効果］
第８の実施形態に係る触覚提示装置では、アクチュエータアレイ４１１が、第７の実施形態に係る複数のアクチュエータ４０を備えるため、触覚提示装置の絶縁破壊耐性を向上し、かつ消費電力を低減することができる。

［変形例］
図１４を参照して、本技術を触覚提示装置に適用した他の例について説明する。触覚提示装置は、アクチュエータアレイ４２１と、電圧源４１２と、図示しない制御部とを備える。なお、本変形例において第８の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

アクチュエータアレイ４２１は、網目状に２次元配置された複数のアクチュエータ４０を備える。より具体的には、アクチュエータアレイ４２１は、第１のアクチュエータ群４０Ｇ₁と、第１のアクチュエータ群４０Ｇ₁上に設けられた第２のアクチュエータ群４０Ｇ₂とを備える。第１のアクチュエータ群４０Ｇ₁は、第１の方向を向くように配列された複数のアクチュエータ４０を備える。また、第２のアクチュエータ群４０Ｇ₂は、第１の方向に直交する第２の方向を向くように配列された複数のアクチュエータ４０を備える。なお、第１、第２の方向が直交していなくてもよい。

＜９ 第９の実施形態＞
［ロボットの構成］
図１５を参照して、本技術をロボットに適用した例について説明する。ロボットは、腕部に関節駆動装置５１０を備える。

関節駆動装置５１０は、駆動装置の一例であり、柱状体５１１と、アフィバ状を有する一対のアクチュエータ５１２Ａ、５１２Ｂと、柱状体５１１およびアクチュエータ５１２Ａ、５１２Ｂの一端を支持する支持体５１３と、柱状体５１１の他端に回転可能に支持された回転体５１４と、回転体５１４に支持された駆動軸５１５とを備える。

柱状体５１１、アクチュエータ５１２Ａ、５１２Ｂおよび支持体５１３は、ロボットの腕のうち上腕部に設けられ、支持体５１３は上腕部の上部に支持されている。駆動軸５１５は、ロボットの腕のうち前腕部に設けられ、駆動軸５１の駆動に伴って前腕部が動くようになっている。回転体５１４は、ロボットの腕のうち、上腕部と前腕部の間の関節部に設けられ、関節として機能するようになっている。

回転体５１４の周面には、ワイヤーなどの線状部材５１６が架けられている。線状部材５１６の一端はアクチュエータ５１２Ａの他端に接続され、線状部材５１６の他端はアクチュエータ５１２Ｂの他端に接続されている。回転体５１４は、アクチュエータ５１２Ａ、５１２Ｂの伸縮により線状部材を介して回転可能となっている。

アクチュエータ５１２Ａ、５１２Ｂは、第７の実施形態またはその変形例に係るアクチュエータ４０である。

ロボットは、図示しない電圧源および制御部をさらに備え、電圧源は配線を介してアクチュエータ５１２Ａ、５１２Ｂと電気的に接続されている。電圧源は、制御部からの制御信号に基づき、駆動電圧をアクチュエータ５１２Ａ、５１２Ｂに供給する。

［ロボットの動作］
上述の構成を有するロボットは、次のような動作をする。すなわち、駆動電圧を制御し、アクチュエータ５１２Ａを伸ばし、アクチュエータ５１２Ａが伸びた分だけアクチュエータ５１２Ｂを縮めると、線状部材５１６を介して回転体５１４は図１５に対して反時計周りの方向に回転する。これにより、駆動軸５１５は矢印５１７Ａに示す方向に駆動する。一方、駆動電圧を制御し、アクチュエータ５１２Ａを縮め、アクチュエータ５１２Ａが縮んだ分だけアクチュエータ５１２Ｂを伸ばすと、線状部材５１６を介して回転体５１４は図１５に対して時計回りに回転する。これにより、駆動軸５１５は矢印５１７Ｂに示す方向に駆動する。

［効果］
第９の実施形態に係るロボットは、関節駆動装置５１０のアクチュエータ５１２Ａ、５１２Ｂとして、第７の実施形態またはその変形例に係るアクチュエータ４０を備える。したがって、ロボットの耐久性を向上し、かつ消費電力を低減することができる。

［変形例］
第７の実施形態ではロボットが腕部に関節駆動装置５１０を備える構成について説明したが、脚部に関節駆動装置５１０を備えるようにしてもよい。

以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

以下のサンプル１〜３にて用いた材料は次の通りである。
ポリアニリン：化研産業株式会社製、トルエンタイプ（６．０質量％ Toluene solution)
ＳＥＢＳ（poly(styrene-co-ethylenebutylene-co-styrene)）：クレイトンポリマー株式会社製、A1535HU
ＳＥＢＳ−ｇ−ＭＡ（poly(styrene-co-ethylenebutylene-co-styrene) grafted with maleic anhydride）：クレイトンポリマー株式会社製、FG1924GT
アクリルエラストマーシート：３Ｍ社製、VHB4905J（初期厚み：５００μｍ）
シリコーン：Smooth on社製、Dragon Skin 30
シランカップリング剤（３−アミノプロピルトリエトキシシラン）：シグマアルドリッチ社製

＜延伸量を変化させたサンプル＞
［サンプル１］
まず、ＳＥＢＳを５０ｇ／Ｌの濃度となるようにトルエンに溶解させた第１溶液と、ＳＥＢＳ−ｇ−ＭＡを５０ｇ／Ｌの濃度となるようにトルエンに溶解させた第２溶液とを用意した。なお、ＳＥＢＳ−ｇ−ＭＡは溶解に時間がかかるため、ＳＥＢＳ−ｇ−ＭＡをトルエンに加えたのち、密閉状態にした上で１時間、超音波攪拌を行った。

次に、第１溶液と第２溶液とを、第１溶液：第２溶液＝１：９の質量比となるように混合し、ポリマー溶液を調製した。続いて、６質量％のポリアニリンがトルエンに溶解された溶液を用意し、この溶液と、上記のポリマー溶液とを混合した。この際、溶液全体に対してポリアニリンの量が４．２質量％になるように調整した。混合後、１５分程、超音波攪拌を行うことにより、電極形成用の塗料を得た。誘電エラストマーアクチュエータ(Dielectric Elastomer Actuator:ＤＥＡ)の電極として使用するためには重量比で１質量％以上添加することが好ましい。

その後、初期歪を加えていない矩形状のアクリルエラストマーシートを用意し、上記の電極形成用の塗料をナイロン製の刷毛で塗布し、自然乾燥させた。これにより、目的とする矩形のシート状の積層体が得られた。

［サンプル２］
積層体を延伸し、一辺当たり５０％の予歪み（延伸量λ＝１．５）を加えること以外はサンプル１と同様にして、積層体を得た。

［サンプル３］
積層体を延伸し、一辺当たり１００％の予歪み（延伸量λ＝２）を加えること以外はサンプル１と同様にして、積層体を得た。

［評価］
上述のようにして得られたサンプル１〜３の積層体に対して、以下の評価を行った。

（積層体の厚み）
エラストマ層の膜厚を断面ＳＥＭ像から求めた。

（体積抵抗率）
積層体表面の電極の体積抵抗率をJIS K 7194-1994に準拠して４端子法により求めた。

図８は、サンプル１〜３の積層体のエラストマ層の膜厚および体積抵抗率の評価結果を示す。エラストマは非圧縮性材料のために２軸延伸量λの２乗に反比例して薄くなる。追従性電極の抵抗値は延伸量に合わせて増加している。これは延伸に伴い、電極の厚みが薄くなっていることが要因と考えられる。なお、実際に延伸によって作製したサンプル１〜３の積層体に駆動電圧を加えたところ、アクチュエータとして動作する様子も確認することができた。

＜エラストマ層と電極との密着性を改善したサンプル＞
［サンプル４］
まず、バーコート法でシリコーンを塗布して、厚み５０μｍのシリコーンエラストマシートを成膜した。次に、このシートの表面に３分間エキシマ洗浄処理を行ったのち、シランカップリング剤を塗布し、塗膜を形成した。続いて、その塗膜上にサンプル１と同様の電極形成用の塗料（アニリン／ＳＥＢＳ／ＳＥＢＳ−ｇ−ＭＡ混合体）を塗布、乾燥することにより、電極を形成した。これにより、目的とする積層体が得られた。

（テープ剥離試験）
まず、JIS K 5600-5-6:1999に準拠したクロスカット試験を電極に対して実施した。次に、試験後の碁盤目の状態を上記のJIS K 5600-5-6:1999に記載の分類１〜５に基づき評価し、その評価結果に基づき以下の基準で密着性を判定した。その結果、“良好”な判定結果が得られた。
良好：上記のJIS K 5600-5-6:1999に記載の状態の分類０〜２に該当する。
不良：上記のJIS K 5600-5-6:1999に記載の状態の分類３〜５に該当する。
なお、分類３〜５であると、積層体の延伸時に電極が剥がれてしまう虞がある。

上記試験結果から、シリコンシート表面にエキシマ洗浄等の前処理を行ったのち、シランカップリング剤を塗布することで、エラストマシートと電極との密着性を高めることが可能であることがわかる。なお、エラストマシートの表面にエキシマ洗浄またはＵＶ洗浄を行うのみでも、密着性を改善することができる。

上記サンプル４では、シランカップリング剤としてトリアルコキシシラン系のものを用いたが、トリアルコキシシラン系以外のジアルコキシシラン系またはモノアルコキシシラン系等を使用しても、同様の密着性改善の効果が得られる。また、末端の官能基もアクリル基、メタクリル基、エポキシ基、ビニル基、スチリル基、イソシアネート基、メルカプト基などをポリマー種類に合わせて使用することができる。

＜１軸延伸量または２軸延伸量を変化させて剛性および絶縁破壊強度を評価したサンプル＞
［サンプル５−１〜５−５］
まず、図１６Ａに示すように、厚み９３μｍ、円形状のシリコーンエラストマシート（エラストマ層）６１１ａを準備し、エラストマシート６１１ａをＸ、Ｙ軸方向に２軸延伸した。この際、表１に示すように、Ｘ、Ｙ軸方向の延伸倍率をサンプル毎に変化させ、１．１４、１．４３、１．９０、２．３８、２．８６となるように延伸量（延伸倍率）を調整した。次に、図１７Ａ、１７Ｂに示すように、２軸延伸したエラストマシート６１１ａの周縁部を内径８ｃｍ、リング状の固定治具６１２に固定した。続いて、図１８Ａ、１８Ｂに示すように、エラストマシート６１１ａの両面の中央部にそれぞれ、カーボンブラック紛を含む塗料を塗布し、直径３ｃｍ、円形状の電極６１１ｂを形成した。これにより、目的とするアクチュエータが得られた。

［サンプル６−１〜６−５］
まず、図１６Ｂに示すように、厚み９３μｍ、楕円状のシリコーンエラストマシート（エラストマ層）６１１ａを準備し、エラストマシート６１１ａをＹ軸方向（短軸方向）に１軸延伸した。この際、表２に示すように、Ｙ軸方向の延伸倍率をサンプル毎に変化させ、１．４３、１．９０、２．３８、２．８６、３．８１となるように延伸量（延伸倍率）を調整した。これ以降の工程をサンプル５−１〜５−５と同様に実施することにより、目的とするアクチュエータを得た。

［剛性および絶縁破壊強度の評価］
上述のようにして得られたサンプル５−１〜５−５、６−１〜６−５のアクチュエータの剛性および絶縁破壊強度を評価した。まず、図１９Ａ、１９Ｂに示すように、電極６１１ｂ、６１１ｂへの印加電圧を徐々に増加させていき、絶縁破壊する直前の電圧（以下、「絶縁耐圧」という。）Ｖと電極幅ｘ、ｙを測定した。次に、その結果から、絶縁破壊強度ＥとＸ、Ｙ軸方向の剛性Ｅ_X、Ｅ_Yを以下の式に基づいて算出した。
絶縁破壊強度Ｅ＝（Ｖ／ｔ₀）×（（ｘ×ｙ）／（ｘ₀×ｙ₀））
但し、式中、Ｖ：絶縁耐圧、ｔ₀：初期厚、ｘ：Ｘ軸方向の電極幅、ｙ：Ｙ軸方向の電極幅、ｘ₀：初期状態のＸ軸方向の電極幅、ｙ₀：初期状態のＹ軸方向の電極幅である。ここで、初期状態とは、電圧印加前における状態を意味する。
ｘ軸方向の剛性Ｅ_X＝σ／ε_X
ｙ軸方向の剛性Ｅ_Y＝σ／ε_Y
但し、式中、σ：マクスウェル応力、ε_X：Ｘ軸方向のひずみ、ε_Y：Ｙ軸方向のひずみであり、それぞれ以下の式により求められる。
σ＝ε×Ｅ²（但し、ε：誘電率である。）
ε_X＝ｘ／ｘ₀
ε_Y＝ｙ／ｙ₀

表１は、サンプル５−１〜５−５のアクチュエータの評価結果を示す。

表２は、サンプル６−１〜６−５のアクチュエータの評価結果を示す。

なお、表１、２中の“誘電率”の記載欄において、“ＡＥ−Ｂ”の表記はＡ×１０^-Bを意味する。

図２０Ａに、２軸延伸倍率と剛性との関係を示す。図２０Ｂに、２軸延伸倍率と絶縁破壊強度との関係を示す。図２１Ａに、１軸延伸倍率と剛性との関係を示す。図２１Ｂに、１軸延伸倍率と絶縁破壊強度との関係を示す。

図２０Ａ、２０Ｂから以下のことがわかる。すなわち、エラストマシート６１１ａをＸ、Ｙ軸方向に２軸延伸させた場合、２軸延伸倍率の増加に伴い剛性が高くなる。また、２軸延伸倍率の増加に伴い絶縁破壊強度が向上する。
図２１Ａ、２１Ｂから以下のことがわかる。すなわち、エラストマシート６１１ａをｙ軸方向に１軸延伸させた場合、１軸延伸倍率の増加に対してＸ軸方向の剛性はほぼ一定である一方で、１軸延伸倍率の増加に対してＹ軸方向の剛性が高くなる。また、１軸延伸倍率の増加に伴い絶縁破壊強度が向上する。
したがって、駆動方向に垂直な方向にアクチュエータを１軸延伸させることで、駆動方向の変位を良好に保ちつつ、絶縁破壊耐性を向上することができる。

＜電極材料として異なるカーボンフィラーを用いたサンプル＞
［サンプル７−１］
まず、図２２Ａ、２２Ｂに示すように、サイズ１５ｃｍ×１５ｃｍを有する正方形のシリコーンエラストマシート６２１ａを準備した。次に、エラストマシート６２１ａの中央部にスプレー塗布により、図２３Ａ、２３Ｂに示すように、サイズ１０ｃｍ×１０ｃｍを有する矩形状の電極６２１ｂを形成した。

以下に、電極６２１ｂの形成工程の詳細について説明する。
（カーボンフィラー溶液の調製）
ナノカーボンとイソプロパノールを１：２０（ナノカーボン：イソプロパノール）の質量比で混合し、φ１０ｍｍのジルコニアビーズ６個と共に容積５０ｍｌのポリプロピレンケース（アズワン株式会社、アイボーイ広口 ＰＰ製）に入れて、１０分間加振による撹拌を行った。なお、ナノカーボンとしてはデンカ工業株式会社製のDENKA BLACK Li（Li-100、平均粒径３５ｎｍ）を用いた。また、加振にはヴォルテックスを使用した。

（エラストマ溶液の調製）
エラストマ（バインダ）を質量比で２０質量％含有するトルエン溶液を調製した。エラストマーとしてはシリコーン樹脂（東レ・ダウコーニング社製、MS1003）を用いた。

（溶液の調製）
まず、カーボンフィラー溶液とエラストマ溶液とを、カーボンフィラーとエラストマの質量比（カーボンフィラー：エラストマ）が１０：９０となるように混合し、ジルコニアビーズを加えて１０分間撹拌した。その後、ジルコニアビーズを取り除いた。これにより、カーボン・シリコーン溶液を得た。

（塗布電極の作製）
上述のようにして得られたカーボン・シリコーン溶液を明治精機製のエアースプレーガン（ＦＳ１１０丸吹型）で、約３０ｃｍの距離からエラストマシート６２１ａに吹き付け、目視で均一になるように塗布を行った。空気の流量は約０．１５ＭＰａのハウスラインをつなぎ、ＦＳ１１０の気体流量コントロールノズルを一周半分開放した条件に設定した。これにより、表面粗さがピークトゥーピークで２０μｍ程度である、厚み１０μｍ程度の電極６２１ｂが形成された。以上により、目的とするアクチュエータが得られた。

［サンプル７−２］
ナノカーボンとしてデンカ工業株式会社製のDENKA BLACK Li（Li-250、平均粒径３７ｎｍ）を用いること以外はサンプル７−１と同様にしてアクチュエータを得た。

［サンプル７−３］
ナノカーボンとしてデンカ工業株式会社製のDENKA BLACK Li（Li-400、平均粒径４８ｎｍ）を用いること以外はサンプル７−１と同様にしてアクチュエータを得た。

［電極の導電性の評価］
まず、アクチュエータの端部が座屈しないように固定したのち、無延伸（Ｘ軸方向の延伸倍率：１、Ｙ軸方向の延伸倍率：１）の状態でアクチュエータの上面（電極６２１ｂの表面）に４端子プローブを接触させて抵抗値の測定を行った。次に、電極６２１ｂの膜厚を段差計により測定し、電極６２１ｂの断面積を求めた。そして、上述のようにして得られた電極６２１ｂの抵抗値と断面積を用いて、電極６２１ｂの抵抗率を算出した。

図２４は、サンプル７−１〜７−３で用いたナノカーボンの種類と抵抗率との関係を示す。図２４から、ナノカーボンの平均粒径が、３５ｎｍ以上３７ｎｍ以下であるときに、特に優れた導電性を示すことが確認できる。

＜１軸延伸量または２軸延伸量を変化させて抵抗率を評価したサンプル＞
［サンプル８−１〜８−４］
溶液の調製工程において、カーボンフィラー溶液とエラストマ溶液とを、カーボンフィラー（デンカ工業株式会社製、DENKA BLACK Li（Li-100））とエラストマ（東レ・ダウコーニング社製、MS1003）の質量比（カーボンフィラー：エラストマ）が１９：８１、２４：７６、３０：７０、３５：６５となるように混合したこと以外はサンプル７−１と同様にしてアクチュエータを得た。

［２軸延伸時の導電性の評価］
まず、両面粘着性のアクリルエラストマシート（３Ｍ社製、VHB4905J）をロの字型に切り取ったエラストマシート６２２を一組準備した。そして、図２５Ａ、２５Ｂに示すように、この一組のエラストマシート６２２により、エラストマシート６２１ａのうち電極６２１ｂが形成されていない部分を挟み込むことで、治具に固定する部位を形成した。次に、図２６Ａ、２６Ｂに示すように、エラストマシート６２２の４辺を２軸延伸治具６２３に固定したのち、図２７Ａ、２７Ｂに示すように、２軸延伸（Ｘ軸方向の延伸倍率：１〜３．２５、Ｙ軸方向の延伸倍率：１〜３．２５）した。

次に、JIS K7194規格に準拠した４端子プローブ６２４が取り付けられたデジタルマルチメーター（Keithley社製、2800 Digital Multi mater）を準備し、図２８Ａ、２８Ｂに示すように、延伸した状態でアクチュエータの上面（電極６２１ｂの表面）に４端子プローブ６２４を接触させて抵抗値の測定を行った。次に、電極６２１ｂの膜厚を段差計により測定し、電極６２１ｂの断面積を求めた。そして、上述のようにして得られた電極６２１ｂの抵抗値と断面積を用いて、電極６２１ｂの抵抗率を算出した。なお、抵抗率の算出は延伸倍率を０．２５倍増加させる毎に行った。

［１軸延伸時の導電性の評価］
延伸を１軸延伸とし、かつその延伸倍率１〜３．２５の範囲とする以外は上述の２軸延伸時の導電性の評価と同様にして抵抗率を測定した。

表３は、サンプル８−１〜８−４のアクチュエータの評価結果を示す。

図２９Ａは、延伸倍率と抵抗率と関係を示す。図２９Ｂは、延伸による面積変化量と抵抗率との関係を示す。図２９Ａ、２９Ｂから、延伸に対する抵抗値変化は１軸方向の延伸の大小ではなく、シート全体の面積変化量によって決まることがわかる。

＜エラストマ層と電極とを積層したアクチュエータ＞
以下に説明するサンプル９−１〜９−３、１０−１〜１０−３において、サンプル５−１と対応する箇所には同一の符号を付す。

［サンプル９−１〜９−３］
電極６１１ｂと、１００μｍ厚のシリコーンエラストマシート６１１ａとを繰り返し積層し積層体を形成した。また、表４に示すように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の２軸延伸倍率を１、１．５、１．７とした。なお、積層に際しては、エラストマシート６１１ａが電極６１１ｂにより挟まれ、かつ、エラストマシート６１１ａの層数が１０層となるようにした。また、電極６１１ｂとしては、ナノカーボン（デンカ工業株式会社製、DENKA BLACK Li（Li-100））とシリコーンエラストマ（東レ・ダウコーニング社製、MS1003）とを質量比（ナノカーボン：シリコンエラストマ）１９：８１で含むものを作製した。上記以外のことはサンプル５−１と同様にしてアクチュエータを得た。

［サンプル１０−１〜１０−３］
エラストマシート６１１ａの層数を１層とすること以外はサンプル９−１〜９−３と同様にしてアクチュエータを得た。

［絶縁破壊強度の評価］
上述のようにして得られたサンプル９−１〜９−３、１０−１〜１０−３のアクチュエータの絶縁破壊強度をサンプル５−１の絶縁破壊強度の評価と同様にして算出した。

表４は、サンプル９−１〜９−３のアクチュエータの評価結果を示す。

表５は、サンプル１０−１〜１０−３のアクチュエータの評価結果を示す。

図３０Ａは、２軸延伸倍率と絶縁破壊強度との関係を示す。図３０Ａから、エラストマシート６１１ａを１０層積層したアクチュエータの絶縁破壊強度は、単相のエラストマシート６１１ａを有するアクチュエータの絶縁破壊強度と同様に、延伸量に応じて向上していることがわかる。

［面積変化量の評価］
１００ＭＶ／ｍの電界を印加したときのサンプル９−２、９−３（エラストマシート６１１ａを１０層積層した延伸サンプル）の面積変化量を求めた。

表６は、サンプル９−２、９−３のアクチュエータの評価結果を示す。

図３０Ｂは、２軸延伸倍率と面積変化量との関係を示す。図３０Ｂから、エラストマシート６１１ａを１０層積層し延伸したアクチュエータでも、１０％以上の大きな面積変化量を実現できることがわかる。

以上、本技術の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。

また、上述の実施形態および実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
（１）
エラストマ層と、
前記エラストマ層の両面に設けられた伸縮性の電極と
を含む積層体を備え、
前記積層体には少なくとも一方向に５０％以上の予歪みが加えられているアクチュエータ。
（２）
前記エラストマ層のヤング率が、１０ＭＰａ以下であり、
前記エラストマ層の破断歪みが、２００％以上である（１）に記載のアクチュエータ。
（３）
予歪みが解放された状態の前記電極の平均厚みは、５００μｍ以下であり、
前記積層体に１００％以上の歪みが加えられた状態における前記電極の体積抵抗率は、１０ＭΩ・ｃｍ以下である（１）または（２）に記載のアクチュエータ。
（４）
前記電極は、導電性フィラーおよび導電性高分子のうちの少なくとも１種を含む（１）から（３）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（５）
前記電極は、エラストマを更に含む（４）に記載のアクチュエータ。
（６）
前記導電性フィラーは、炭素系フィラー、金属系フィラー、金属酸化物系フィラーおよび金属被覆系フィラーのうちの少なくとも１種を含む（４）または（５）に記載のアクチュエータ。
（７）
前記電極は、導電性フィラーを含み、
前記導電性フィラーは、前記エラストマ層の表面に担持されている（１）から（３）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（８）
前記電極は、固体状、ゲル状または液状を有する（１）から（７）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（９）
前記電極は、伸縮性のイオン導電性材料と電界質とを含む（１）から（３）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１０）
前記電極は、懸濁液と、導電性フィラーおよび導電性高分子のうちの少なくとも１種とを含む（１）から（３）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１１）
前記電極と前記エラストマ層とが交互に繰り返し積層されている（１）から（１０）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１２）
前記電極のうちの一部は、１０ＭＰａを超えるヤング率を有する（１）から（１１）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１３）
前記エラストマ層と前記電極との界面には、密着性改善の処理が施されている（１）から（１２）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１４）
前記積層体を保持する保持部を更に備え、
前記保持部は、前記積層体のサイズを可変可能な構成を有している（１）から（１３）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１５）
前記積層体を予歪みが加えられた状態に保持する保持部を更に備える（１）から（１３）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１６）
前記積層体には駆動方向に直交する方向に５０％以上の予歪みが加えられており、
前記駆動方向に直交する方向における予歪みは、前記駆動方向における予歪みよりも大きい（１）から（１５）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１７）
前記積層体には、駆動方向に直交する方向に５０％以上の予歪みが加えられているのに対して、前記駆動方向に予歪みが加えられていない（１）から（１５）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１８）
前記電極は、炭素系フィラーとシリコーンとを含む（１）から（１７）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（１９）
前記積層体は、円筒状またはファイバ状を有している（１）から（１８）のいずれかに記載のアクチュエータ。
（２０）
エラストマ層と
前記エラストマ層の両面に設けられた伸縮性の電極と
を含む積層体を備え、
前記積層体には少なくとも一方向に予歪みが加えられており、
前記エラストマ層の平均厚みが、３μｍ以下であるアクチュエータ。
（２１）
電極とエラストマ層とを交互に積層することにより積層体を形成し、
形成した前記積層体を少なくとも一方向に延伸する
ことを含むアクチュエータの製造方法。
（２２）
前記積層体の形成は、
前記電極と前記エラストマ層とを交互に基材上に積層することにより積層物を形成し、
形成した前記積層物の一部または全部を前記基材から剥離することにより前記積層体を形成する
ことを含む（２１）に記載のアクチュエータの製造方法。
（２３）
前記電極は、導電性材料を含む塗料を塗布乾燥することにより形成され、
前記エラストマ層は、エラストマを含む塗料を塗布乾燥することにより形成される（２１）または（２２）に記載のアクチュエータの製造方法。
（２４）
前記電極は、炭素系フィラーとシリコーンと無極性溶媒とを含む塗料を塗布乾燥することにより形成される（２１）または（２２）に記載のアクチュエータの製造方法。

１０、２０、３０、４０、１１１、２１０、３１２ アクチュエータ
１１、２１、３１ 積層体
１１ａ、２１ａ 電極
１１ｂ、２１ｂ エラストマ層
１２、１１２、２１２ 保持部
２２ コイルスプリング
２３、２４ 封止部
３２、３３ 電極シート
３２ａ、３３ａ エラストマ層
３２ｂ、３３ｂ 電極
４０Ｇ₁ 第１のアクチュエータ群
４０Ｇ₂ 第２のアクチュエータ群
４１ 巻回体
４２Ａ、４２Ｂ 端子
１１０ スピーカ
２１２ａ 軸部
２１２ｂ、２１２ｃ 保持部材
３１０ 内視鏡
３１１ 操作部
３１３ 先端部
３２１ 制御部
３２２ 屈曲駆動回路
３２３ 電源
４１１、４２１ アクチュエータアレイ
４１２ 電圧源
４１３Ａ、４１３Ｂ 配線
４１４ 支持体
５１０ 関節駆動装置
５１１ 柱状体
５１２Ａ、５１２Ｂ アクチュエータ
５１３ 支持体
５１４ 回転体
５１５ 駆動軸
５１６ 線状部材
６１１ａ、６２１ａ、６２２ エラストマシート
６１１ｂ、６２１ｂ 電極
６１２ 固定治具
６２３ ２軸延伸治具
６２４ ４端子プローブ

Claims (24)

1. エラストマ層と、
   前記エラストマ層の両面に設けられた伸縮性の電極と
   を含む積層体を備え、
   前記積層体には少なくとも一方向に５０％以上の予歪みが加えられているアクチュエータ。
2. 前記エラストマ層のヤング率が、１０ＭＰａ以下であり、
   前記エラストマ層の破断歪みが、２００％以上である請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 予歪みが解放された状態の前記電極の平均厚みは、５００μｍ以下であり、
   前記積層体に１００％以上の歪みが加えられた状態における前記電極の体積抵抗率は、１０ＭΩ・ｃｍ以下である請求項１に記載のアクチュエータ。
4. 前記電極は、導電性フィラーおよび導電性高分子のうちの少なくとも１種を含む請求項１に記載のアクチュエータ。
5. 前記電極は、エラストマを更に含む請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記導電性フィラーは、炭素系フィラー、金属系フィラー、金属酸化物系フィラーおよび金属被覆系フィラーのうちの少なくとも１種を含む請求項４に記載のアクチュエータ。
7. 前記電極は、導電性フィラーを含み、
   前記導電性フィラーは、前記エラストマ層の表面に担持されている請求項１に記載のアクチュエータ。
8. 前記電極は、固体状、ゲル状または液状を有する請求項１に記載のアクチュエータ。
9. 前記電極は、伸縮性のイオン導電性材料と電界質とを含む請求項１に記載のアクチュエータ。
10. 前記電極は、懸濁液と、導電性フィラーおよび導電性高分子のうちの少なくとも１種とを含む請求項１に記載のアクチュエータ。
11. 前記電極と前記エラストマ層とが交互に繰り返し積層されている請求項１に記載のアクチュエータ。
12. 前記電極のうちの一部は、１０ＭＰａを超えるヤング率を有する請求項１に記載のアクチュエータ。
13. 前記エラストマ層と前記電極との界面には、密着性改善の処理が施されている請求項１に記載のアクチュエータ。
14. 前記積層体を保持する保持部を更に備え、
    前記保持部は、前記積層体のサイズを可変可能な構成を有している請求項１に記載のアクチュエータ。
15. 前記積層体を予歪みが加えられた状態に保持する保持部を更に備える請求項１に記載のアクチュエータ。
16. 前記積層体には駆動方向に直交する方向に５０％以上の予歪みが加えられており、
    前記駆動方向に直交する方向における予歪みは、前記駆動方向における予歪みよりも大きい請求項１に記載のアクチュエータ。
17. 前記積層体には、駆動方向に直交する方向に５０％以上の予歪みが加えられているのに対して、前記駆動方向に予歪みが加えられていない請求項１に記載のアクチュエータ。
18. 前記電極は、炭素系フィラーとシリコーンとを含む請求項１に記載のアクチュエータ。
19. 前記積層体は、円筒状またはファイバ状を有している請求項１に記載のアクチュエータ。
20. エラストマ層と
    前記エラストマ層の両面に設けられた伸縮性の電極と
    を含む積層体を備え、
    前記積層体には少なくとも一方向に予歪みが加えられており、
    前記エラストマ層の平均厚みが、３μｍ以下であるアクチュエータ。
21. 電極とエラストマ層とを交互に積層することにより積層体を形成し、
    形成した前記積層体を少なくとも一方向に延伸する
    ことを含むアクチュエータの製造方法。
22. 前記積層体の形成は、
    前記電極と前記エラストマ層とを交互に基材上に積層することにより積層物を形成し、
    形成した前記積層物の一部または全部を前記基材から剥離することにより前記積層体を形成する
    ことを含む請求項２１に記載のアクチュエータの製造方法。
23. 前記電極は、導電性材料を含む塗料を塗布乾燥することにより形成され、
    前記エラストマ層は、エラストマを含む塗料を塗布乾燥することにより形成される請求項２１に記載のアクチュエータの製造方法。
24. 前記電極は、炭素系フィラーとシリコーンと無極性溶媒とを含む塗料を塗布乾燥することにより形成される請求項２１に記載のアクチュエータの製造方法。

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