導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置
【課題】小型で衝撃に強く、軽量化、静音化、省電力化が実現できる導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する
【解決手段】導電性高分子膜１の外側面に複数の変位機構を設けて、導電性高分子膜１に電位を与えることにより、酸化還元反応により収縮させることにより、変位機構が導電性高分子膜１の膜厚方向に、伸張するように構成している。その結果、間隙を有して相対的に駆動する固体面の間に挿入して使用し、膜厚方向に伸長することによって、駆動する固体面にブレーキとして作用させる。
【解決手段】導電性高分子膜１の外側面に複数の変位機構を設けて、導電性高分子膜１に電位を与えることにより、酸化還元反応により収縮させることにより、変位機構が導電性高分子膜１の膜厚方向に、伸張するように構成している。その結果、間隙を有して相対的に駆動する固体面の間に挿入して使用し、膜厚方向に伸長することによって、駆動する固体面にブレーキとして作用させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会において、モバイル機器は進歩してきており、特に携帯電話などのカメラ機能を有するモバイル機器は、数多く普及してきている。モバイル機器は、小型、軽量、及び、静音であることを筆頭に、省電力駆動が必要条件であり、落下衝撃等の耐久性にも高い性能が求められている。なお、カメラ機能の実現には、光学部品としてレンズが欠かせない。オートフォーカス、あるいはズーム機能を有するカメラは、複数のレンズからなる光学系全体と、フォーカス用レンズ単体（又はレンズ群）フォルダ、あるいはズーム用レンズ単体（又はレンズ群）フォルダとを光軸方向に移動する。カメラは、前記レンズフォルダを保持及び駆動するための装置が設けられている。
【０００３】
しかしながら、前記レンズは落下衝撃に対して非常に弱い材料であり、また合焦のために高精度の位置決めが求められる。このため、モバイル機器の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置は、耐衝撃吸収性を有する精密駆動性能が求められる。また、小型、軽量、静音、省電力であることが導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置に求められる。
【０００４】
図１３に、従来のレンズフォルダの駆動装置の一例を示す。従来の駆動装置は、ステッピングモータ５０１３により、ウォームギア５０１４を回転させて、ウォームギア５０１４に係合した係合部材５０１５を介してレンズ５００６の駆動と停止をさせ、ステッピングモータ５０１３により、モータ自身にレンズ５００６のホールド機能を持たせている。あるいは、従来の別の駆動装置としては、伝達系としてバックラッシュが防止できかつ非通電時に動かないウォームギア５０１４を用いて、高精度の位置決めを実現している（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、図１４に示すようにボイスコイル５１０４を用いてレンズ鏡筒５１０３を駆動し、高速の駆動が可能なものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
また、図１５に示すように、ドラム５２１９に、電気活性ポリマー５２３０により駆動するアクチュエータ５２２３によって、摩擦材５２２１が設けられたブレーキシュー５２２０が、ドラム５２１９に押圧されてブレーキ機能が実行されるものがある（例えば特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０４５０６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２８００３１号公報
【特許文献３】特許第４０６８０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した構成の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置にも課題がある。
【０００９】
特許文献１は、ウォームギア５０１４を用いたレンズ駆動であるが、ウォームギア５０１４が大きいので装置が大型化し、軽量化も困難であるという問題があった。
【００１０】
特許文献２は、ボイスコイル５１０４を用いたレンズ駆動によって、レンズ鏡筒５１０３をバネ部材を用いて支持する構造であるので、小型、静音が図れるが、その姿勢差によりレンズの移動距離が変化してしまい、制御が困難となる。また、レンズの保持には、ボイスコイル５１０４に連続通電が必要で、消費電力が高いという問題があった。レンズ駆動装置としては、小型化、静音化、駆動速度の点においてボイスコイルが注目されている。レンズ駆動装置の保持装置は、高速駆動の障害にならず、外力による衝撃を吸収でき、小型化が可能な、例えば自転車のシューブレーキのような構成が望まれるが、シューを駆動させるメカニズムが別途必要である課題は、上述の特許文献１と同様の大型化の課題を有する。
【００１１】
特許文献３は、電気活性ポリマー５２３０により、摩擦材５２２２１が設けられたブレーキシュー５２２０を駆動して、ブレーキ機能を働かせるものである。このため、静音化が図られるが、ブレーキシュー５２２０を移動させるには、電気活性ポリマー５２３０には大きな体積変化が必要条件となる。また、そのためには、電気活性ポリマー５２３０の長手方向に十分な大きさが必要であり、ドラム５２１９内に納めるには寸法的に限界があり、逆に、電気活性ポリマー５２３０に大きな体積変化を起こさせるために数ｋＶ以上の高電圧を掛けることが必要となり、家電機器としての小型化又は安全性確保には不適切である。
【００１２】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化、省電力化が実現できる導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記の問題を解決するためになされたものであり、以下のように構成する。
本発明の第１態様によれば、第１導電性高分子膜と第２導電性高分子膜とが第１電解質托体層を介して接続されるように面対向させ、前記第１導電性高分子膜の外側面に、第１ブレーキ固体面に対向しかつ前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第１変位機構を設けて、
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えて前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮させることにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第１ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なうことを特徴とする導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
よって、本発明によれば、例えば間隙を有して相対的に駆動する第１ブレーキ固体面と第２ブレーキ固体面との間に挿入して使用し、電荷を加えて導電性高分子膜の膜厚方向に前記第１変位機構が収縮及び伸張することによって、駆動するブレーキ固体面にブレーキとして作用させる導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置に関するもので、導電性高分子膜が薄いことから、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化、省電力化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
以下、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細を説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１６】
本発明の第１態様によれば、第１導電性高分子膜と第２導電性高分子膜とが第１電解質托体層を介して接続されるように面対向させ、前記第１導電性高分子膜の外側面に、第１ブレーキ固体面に対向しかつ前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第１変位機構を設けて、
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えて前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮させることにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第１ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なうことを特徴とする導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００１７】
本発明の第２態様によれば、前記第１変位機構は、一端が前記第１導電性高分子膜の溝部に嵌め込まれた第１アーム部と、前記第１アーム部に対して屈曲して連結された第２アーム部とを有する板状のアーム部材と、前記第１導電性高分子膜の前記外側面に摺動可能に載置され、一端部に前記アーム部材の前記第１アーム部が常時接触し、接触部分が支点となって前記アーム部材が支点回りに回動して、前記第２アーム部の先端が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に進退して、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の前記膜厚方向に伸縮する、第１の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、第１導電性高分子膜の収縮方向及び膨張方向の双方向において第１変位機構が収縮及び伸張する構成により、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化が可能な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、前記第２導電性高分子膜において、前記第１導電性高分子膜とは反対側に第２電解質托体層を介して接続される第３導電性高分子膜を有し、前記第３導電性高分子膜の外側面に、第２ブレーキ固体面に対向しかつ前記第３導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第２変位機構を設けて、
前記第３導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第３導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記第２変位機構が前記第３導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第２ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なう、第１又は２の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、第１及び第３導電性高分子膜の収縮方向及び膨張方向の双方向において変位機構が収縮及び伸張する構成により、大きな変位量で駆動が可能な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、前記第１変位機構と前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の外側に設けられて、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜と前記第１電解質托体層と前記第１変位機構とを包含する、帯状ケーシングを備える、第１又は２の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、前記第１変位機構と前記第１導電性高分子膜と前記第２変位機構と前記第３導電性高分子膜の外側に設けられて、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜と前記第３導電性高分子膜と前記第１電解質托体層と前記第２電解質托体層と前記第１変位機構と前記第２変位機構とを包含する、帯状ケーシングを備える、第３の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、帯状ケーシングによる構成により、高いブレーキ性能が実現可能な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００２１】
本発明の第６態様によれば、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張することにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の前記膜厚方向に収縮する、第１，２，及び４の態様のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００２２】
本発明の第７態様によれば、前記第３導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第３導電性高分子膜が膨張することにより、前記第２変位機構が前記第３導電性高分子膜の前記膜厚方向に収縮する、第３又は５の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００２３】
本発明の第８態様によれば、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差が無い状態で前記帯状ケーシングを介して前記第１変位機構は前記第１ブレーキ固体面に接触してブレーキ動作を行なう一方、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に収縮して前記第１ブレーキ固体面から離れてブレーキ動作解除を行なう、第１，２，４，及び６の態様のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、ブレーキが機能している際に電位差を与える必要がない構成により、省電力な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００２４】
本発明の第９態様によれば、前記変位機構を複数個、環状に配置されて、前記酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記全ての変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記ブレーキ固体面に接離する、第１〜８の態様のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、複数の前記変位機構の全てが、前記ブレーキ固体面にほぼ同時にかつほぼ均一に接触押圧することが可能となるブレーキ機能が実現できる構成により、効果的な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００２５】
本発明の第１０態様によれば、前記第１導電性高分子膜及び前記第２導電性高分子膜の両端部に張力を付与して前記第１導電性高分子膜及び前記第２導電性高分子膜を展張状態に保持するバネをさらに備える、第１〜９の態様のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００２６】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１Ａ〜図３Ｃは、本発明における第１実施形態の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置における変位機構６の図である。図１Ａは、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を構成する変位機構６が３個配置された状態の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの３個の変位機構６のうちの１個の変位機構６などを分解した状態を示す斜視図である。
【００２８】
図１Ａにおいて、第１及び第２導電性高分子膜１，２は、それぞれ、酸化還元反応に伴って膨張収縮変形する導電性高分子より構成している。各導電性高分子の形状は、矩形、例えば長方形の伸縮体である。第１及び第２導電性高分子膜１，２を構成する導電性高分子は、ポリピロール、又は、ポリアニリン等が利用可能であるが、ポリピロールは変位量が大きい点で望ましい。ポリピロールの導電性高分子は、１．５Ｖ〜５．０Ｖの比較的低電圧で筋肉に匹敵するような応力を発生することから、人工筋肉としての実用化が期待されている。
【００２９】
第１及び第２導電性高分子膜１，２の厚みは、それぞれ５μｍから３０μｍ程度であるのが望ましい。材質にも大きく依存するが、５μｍより薄いと強度的に弱く、３０μｍより厚いと内部までイオンの出入りが困難となり、発生変位量が小さくなり、同時に動作速度も低下する。
【００３０】
そして、第１導電性高分子膜１と第２導電性高分子膜２とが、ゲル状のイオン液体である電解質托体層（第１電解質托体層）３を介して接続されるように、面対向して配置されて、導電性高分子アクチュエータ２０を構成している。なお、液体若しくはゲル状の電解質托体層３としては、室温で溶融している塩として定義されるイオン液体が使用される。イオン液体は、新たな機能性液体として注目されているが、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム又はビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドが知られており、陽イオンと陰イオンとの電荷が非局在化することで、両者間のクーロン力が小さく、室温において液体状態となり得る。イオン液体は、蒸気圧が低く蒸発損失がほとんど無く、難燃性であり、熱・酸化安定性に優れるものが多く、潤滑性能も高い。このイオン液体を絶縁シートに塗布して、電解質托体層３として使用する、或いは、イオン液体自身をゲル化することによって、電解質托体層３を形成させる。電解質托体層３の厚みは、５μｍから５０μｍ程度が望ましい。電解質托体層３の厚みが５０μｍより厚いと導電性高分子膜１と２が離れて、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置全体が必要以上に、厚くなる。逆に、電解質托体層３の厚みが５μｍより薄過ぎると、電解質托体層３中に含まれるイオンが少なくなり、駆動力あるいは変位量が低下する。ここで、電解質托体層３はゲル状であるので、接する導電性高分子膜１，２とは接合しておらず、互いに摺動することが可能となっている。
【００３１】
本第１実施形態の実施例としては、厚さ１５μｍの第１及び第２導電性高分子膜１，２を使用した。ここで、第１及び第２導電性高分子膜１，２の他の寸法は、共に長さは３７ｍｍ、幅は５ｍｍのものを一例として使用した。また、厚さ３０μｍの電解質托体層３を使用した。
【００３２】
複数の（例えば図１Ａでは３個の）変位機構６が、第１導電性高分子膜１の外側面１ａに設けて、全ての変位機構６，…，６が一斉にほぼ同時に駆動可能としている。変位機構６は、アーム部材の一例としての、一対の変位アーム部材４と、ベース部材の一例としての変位ベース部材５とで構成している。変位アーム部材４と変位ベース部材５とは、互いに接触しても弾性変形又は塑性変形せず、駆動力を確実に発生させる程度に剛性を有するものである。変位アーム部材４及び変位ベース部材５の材質としては、耐腐食性が条件である。そこで、これらの材質としては、電解質托体層３を構成するイオン液体はアクリル系を溶融するので、軽量なアクリル樹脂は使用できない。また、金属も耐腐食性の観点から好ましくない。そこで、変位アーム部材４及び変位ベース部材５の材質としては、一例として、腐食性も考慮し、また軽量で加工し易い材質として、チーク材がある。摩擦係数が低いことも望ましいので、テフロン（登録商標）も使用できるが、この場合には、簡単な形状である、変位アーム部材４又は変位ベース部材５を選定することが好ましい。なお、加工性やコストの観点で、やむを得ず金属を使用する場合には、変位アーム部材４は板金加工が有望で、図１Ｄなどの形状が適している。
【００３３】
変位アーム部材４は、大略９０度に屈曲したＬ字形状の板部材をしており、根元側の短い板状の第１アーム部４ａと先端側の長い板状の第２アーム部４ｂとを有する。
【００３４】
ここでは、変位ベース部材５の両端に、変位アーム部材４，４を設けたものを一例として使用している。各変位アーム部材４は前記したようにＬ字形状をしており、根元側の短い第１アーム部４ａと先端側の長い第２アーム部４ｂとを有する、所謂、テコの原理で根元側の第１アーム部４ａの変位量を先端側の第２アーム部４ｂでの大きな変位量に拡大可能なものである。
【００３５】
変位ベース部材５は、長手方向の両端部５ａ，５ｂを、上下に傾斜面を有して中央部が湾曲して突出した凸部で構成している板部材である。
【００３６】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１アーム部４ａの先端が、第１導電性高分子膜１に接合されている。ここでは、導電性高分子膜１にその幅方向沿いに溝部１ｃを設け、溝部１ｃにアーム部４ａの先端（下端）の一部が埋め込まれた（例えば、嵌め込まれた）構成としているが、さらに、柔軟な接着材料で接合することも可能である。柔軟な接着剤とは、例えばエポキシ樹脂系の接着剤が使用できる。
【００３７】
ここで、各変位アーム部材４は、先端側の長い第２アーム部４ｂが浮いた状態で第１導電性高分子膜１に接合しているが、根元側の短い第１アーム部４ａを接合する第１導電性高分子膜１上の溝部１ｃが第１導電性高分子膜１の外側面１ａに対して斜めに設けることで、前記した接合を実現可能としている。
【００３８】
また、一対のアーム部材４，４が嵌め込まれる導電性高分子膜１の溝部１ｃ，１ｃの位置は、変位ベース部材５の両端部５ａ，５ｂの凸部先端の下方で、凸部先端よりもやや内向き（変位ベース部材５の中心部５ｃ側）に入り込んだ位置となっている。よって、溝部１ｃ，１ｃに一対の第１アーム部４ａ，４ａの下端がそれぞれ嵌め込まれると、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第２アーム部４ｂ，４ｂが、それぞれの先端から第１アーム部４ａ，４ａとの連結部に向けて第１導電性高分子膜１側に傾斜した傾斜面をそれぞれ形成するようになる。
【００３９】
変位ベース部材５は、第１導電性高分子膜１上に載置され、接合はしていない。そして、一対の変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端の近傍部分が、変位ベース部材５の両端部５ａ，５ｂで接している。変位ベース５部材は、例えば摩擦抵抗の少なく、耐腐食性の高い材料として、テフロン（登録商標）を使用することが望ましい。
【００４０】
このように構成しているため、第１導電性高分子膜１が収縮する場合（図１Ａの矢印１００の方向に移動する場合）には、第１導電性高分子膜１と変位ベース部材５との接触面は互いに摺動するが、各変位アーム部材４のアーム部４ａの先端は、第１導電性高分子膜１の溝部１ｃに嵌め込まれているため、第１導電性高分子膜１により移動する。すなわち、第１導電性高分子膜１の収縮（図１Ａの矢印１００の方向の移動）に伴い、溝部１ｃと溝部１ｃとの間隔が、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂ間の間隔よりも小さくなる。すると、変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端近傍の部分と、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂとの接触部分が支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端が互いに近づく方向に回動する。言い換えれば、支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４，４の第２アーム部４ｂ，４ｂの対向する先端が互いに遠ざかる方向（図１Ａの矢印１０１の方向）に回動する。逆に、第１導電性高分子膜１の伸張（図１Ａの矢印１００の方向とは逆方向の移動）に伴い、溝部１ｃと溝部１ｃとの間隔が、収縮していた場合の間隔よりも大きくなる。すると、変位アーム部材４，４のアーム部４ａ，４ａの先端近傍の部分と、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂとの接触部分が支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端が互いに遠ざかる方向に回動する。言い換えれば、支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４，４の第２アーム部４ｂ，４ｂの対向する先端が互いに近づく方向（図１Ａの矢印１０１とは逆方向）に回動する。
【００４１】
（導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変形例）
図１Ｃは、前記第１実施形態の変形例として、第１及び第２導電性高分子膜１，２の長手方向の両端部に、テンション用支持面４０，４０に一端が接続されたテンション用バネ４１，４１の他端を連結し、テンション用バネ４１，４１で第１及び第２導電性高分子膜１，２の両端部をテンション用支持面４０，４０に向けて引っ張ることにより、第１及び第２導電性高分子膜１，２を展張状態に保持するようにしたものである。
【００４２】
なお、各テンション用支持面４０は、実際には、前記導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置を搭載する機器のケースであってもよい。或いは、第１及び第２導電性高分子膜１，２を環状に配置した場合には、テンション用支持面４０，４０が同一の部材の表裏面で構成したり、又は、テンション用支持面４０を配置することなく、１つ又は複数のテンション用バネ４１の一端を第１及び第２導電性高分子膜１，２の一方の端部に連結し、前記１つ又は複数のテンション用バネ４１の他端を第１及び第２導電性高分子膜１，２の他方の端部に連結するようにしてもよい。テンション用バネ４１により導電性高分子膜１，２を引っ張ることにより、変位機構６を確実に動作させることが可能である。テンション用バネが無い場合には、導電性高分子膜１，２がたるんだ状況になる場合があり、導電性高分子膜１，２への電圧印加によって生じる収縮分が、導電性高分子膜１，２のたるんだ分に吸収されてしまい、変位機構６を動作させることができないことがある。テンション用バネ４１には、そのような状態を防止して変位機構６を確実に動作させることができるといった大きな効果がある。
【００４３】
（変位機構の変形例）
前記変位機構６は、前記した構成に限定されるものではなく、下記のように、種々の態様で実施できる。
【００４４】
例えば、図１Ｄに示すように、各変位アーム部材４は、大略９０度に屈曲したＬ字形状の板部材に限定されるものではなく、屈曲部分が湾曲した変位アーム部材４Ｄでもよい。この変形例では、変位ベース部材５の両端部５ａ，５ｂの凸部の曲率が所定の値に形成し難い場合に、変位アーム部材４Ｄを湾曲した形状とすることで、スムーズな駆動を発揮させることができる。
【００４５】
また、図１Ｅに示すように、各変位アーム部材４の第１アーム部４ａと第２アーム部４ｂとの屈曲角度は９０度に限らず、鋭角でもよい。この変形例では、図１Ｃと異なり、変位アーム部材４の屈曲部が、直角に近い角度ではなく、鋭角になっており、変位ベース部材５の端部５ａ，５ｂと第１導電性高分子膜１の外側面１ａとの間に、変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端が第１導電性高分子膜１の外側面１ａに対して鋭角に挿入されて溝部１ｃ，１ｃ内に嵌め込まれるので、変位アーム部材４，４が第１導電性高分子膜１により確実に保持される。
【００４６】
また、図１Ｆに示すように、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａに対する第２アーム部４ｂ，４ｂの屈曲方向は、第２アーム部４ｂ，４ｂの先端同士が互いに対向する方向ではなく、第２アーム部４ｂ，４ｂの先端同士が相反する方向に向けられ、かつ、第１アーム部４ａ，４ａに対して第２アーム部４ｂ，４ｂが鈍角に屈曲していてもよい。この場合、第１アーム部４ａ，４ａ同士の間隔を小さくするため、変位ベース部材５を図１Ａの場合よりも短くしている。この例では、第１導電性高分子膜１が収縮する場合ではなく、第１導電性高分子膜１が伸張する場合（図１Ｆの矢印１０２の方向に移動する場合）に、溝部１ｃと溝部１ｃとの間隔が、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂ間の間隔よりも大きくなる。すると、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５Ｆの両端部５ａ、５ｂとの接触部分を支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａの先端が互いに遠ざかる方向（図１Ｆの矢印１０３の方向）に回動する。逆に、第１導電性高分子膜１が収縮する場合（図１Ｆの矢印１０２の方向とは逆方向に移動する場合）には、溝部１ｃと溝部１ｃとの間隔が、伸張していた場合の間隔よりも小さくなる。すると、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５Ｆの両端部５ａ、５ｂとの接触部分を支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａの先端が互いに近づく方向（図１Ｆの矢印１０３の方向とは逆方向）に回動する。
【００４７】
この図１Ｆの変形例では、図１Ｅの変形例とは逆に、各変位アーム部材４Ｆの屈曲が鈍角になっており、変位ベース部材５の、第１導電性高分子膜１の長手方向と同方向の長さを短くすることができる。また、第１導電性高分子膜１の伸縮と各変位アーム部材４Ｆの上下の動きに関して、他の変位アーム部材４とは逆方向の動作を行わせることができる。
【００４８】
また、図１Ｇに示すように、変位機構６は、２本の変位アーム部材４，４で構成するものに限らず、１本の変位アーム部材４Ｇで構成するようにしてもよい。この場合、変位ベース部材５Ｇの一方の端部５ｂは前記変位ベース部材５と同じであるが、他方の端部の下面には、第１導電性高分子膜１の外側面１ａの係止溝１ｄに係止する係止突起５ｄを有して、変位ベース部材５Ｇが第１導電性高分子膜１の外側面１ａに係止されている。これにより、第１導電性高分子膜１が収縮する場合（図１Ｇの矢印１００の方向に移動する場合）に、溝部１ｃと係止溝１ｄとの間隔が、変位ベース部材５Ｇの一端部５ｂと係止突起５ｄと間の間隔よりも小さくなる。すると、変位アーム部材４Ｇの第１アーム部４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５Ｇの一端部５ｂとの接触部分を支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４Ｇの第１アーム部４ａの先端が係止突起５ｄ側に向く方向（図１Ｆの矢印１０１の方向）に時計回りに回動する。逆に、第１導電性高分子膜１が伸張する場合（図１Ｇの矢印１００の方向とは逆方向に移動する場合）に、溝部１ｃと係止溝１ｄとの間隔が、収縮していた場合の間隔よりも大きくなる。すると、変位アーム部材４Ｇの第１アーム部４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５Ｇの一端部５ｂとの接触部分を支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４Ｇの第１アーム部４ａの先端が係止突起５ｄ側から離れる方向（図１Ｆの矢印１０１の方向とは逆方向）に反時計回りに回動する。
【００４９】
この図１Ｇの変形例では、変位アーム部材４Ｇが、片側だけの場合であり、変位ベース部材５Ｇを第１導電性高分子膜１に係止突起５ｄと係止溝部１ｄとで固定する必要があるが、変位アーム部材４Ｇは１個のみで駆動することができて、構造が簡単なものとなる。また、変位アーム部材４Ｇの第２アーム部４ｂの長さを他のアーム部材４の第２アーム部４ｂの長さよりも長くすることができて、駆動変位を長くすることも可能である。
【００５０】
また、図１Ｈに示すように、てこの支点として機能する、アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂとの接触部分は、図１Ａに示すように凸部と平面とが単に接触するものに限らず、係合構造としてもよい。すなわち、各アーム部材４Ｈの第１アーム部４ａ，４ａの先端付近に係合突起４ｈ，４ｈを形成し、変位ベース部材５Ｈの両端部５ａ、５ｂには、係合突起４ｈ，４ｈが回動自在に係合する係合凹部５ｈ，５ｈを備えるようにしてもよい。この変形例では、変位アーム部材４Ｈと変位ベース部材５Ｈとの接触部分を強化することができ、支点が容易に外れないため、変位アーム部材４Ｈの動作をより確実に行うことができる。
【００５１】
また、図１Ｉに示すように、てこの支点として機能する、アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂとの接触部分を、別の係合構造としてもよい。すなわち、各アーム部材４Ｉの第１アーム部４ａ，４ａの先端付近に係合凹部４ｉ，４ｉを形成し、変位ベース部材５Ｉの両端部５ａ、５ｂには、係合凹部４ｉ，４ｉが回動自在に係合する係合突起５ｉ，５ｉを備えるようにしてもよい。この変形例では、変位アーム部材４Ｉと変位ベース部材５Ｉとの接触部分を強化することができ、支点が容易に外れないため、変位アーム部材４Ｉの動作をより確実に行うことができる。
【００５２】
（導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作）
図２の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、図１Ａ及び図１Ｂの第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置へ可変直流電源４２から電圧を印加したりしなかったりするときの動作の一例を示す、図１ＡのＡ−Ａ線の断面図である。図２の（Ａ）は、可変直流電源４２から正電圧（例えば、＋１Ｖ）を第１導電性高分子膜１に印加した状態、図２の（Ｂ）は、可変直流電源４２から電圧を第１及び第２導電性高分子膜１，２に印加する前の状態（電圧を第１及び第２導電性高分子膜１，２に印加していない状態）、及び、図２の（Ｃ）は、可変直流電源４２から負電圧（例えば、−１Ｖ）を第１導電性高分子膜１に印加した状態をそれぞれ示している。
【００５３】
図２の（Ａ）及び図２の（Ｃ）に示すように、第１導電性高分子膜１と第２導電性高分子膜２との間に電位差を与え、酸化還元反応を発生させることにより、第１導電性高分子膜１が膨張或いは収縮し、第２導電性高分子膜２が収縮或いは膨張する。すると、各変位アーム部材４は、第１導電性高分子膜１の膜厚方向（Ｚ方向）に、収縮或いは伸張する（ここでは、各変位アーム部材４自体が収縮或いは伸張するのではなく、第１導電性高分子膜１の膜厚方向（Ｚ方向）に対して、突出する量が減少或いは増加することを、「収縮或いは伸張する」と称している。）。
【００５４】
まず、図２の（Ｂ）と（Ｃ）では、各部の寸法を示している。図２の（Ｂ）は、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂに設けられた変位アーム部材４の第１アーム部４ａの先端の外側縁部４ｃを基点に寸法を示している。すなわち、外側縁部４ｃから変位ベース部材５の中心部５ｃまでを長さＬとし、外側縁部４ｃから、対向する変位ベース部材４の両端部の屈曲部分の外側端面までを２Ｌとする。図２の（Ｃ）は、変位アーム部材４のアームの長さを示しているが、短い方の第１アーム部４ａが変位ベース部材５に接する部分（支点部分）から第１導電性高分子膜１の外側面１ａまでの長さをｍ、長い方の第２アーム部２ｂの長さをｎとし、その比をＸ＝ｎ／ｍと表現して、拡大率と呼ぶ。
【００５５】
図２の（Ｂ）は、第１及び第２導電性高分子膜１と２との間に電位差が無い場合を示している。電位差が無い場合、変位アーム部材４の第２アーム部４ｂは、少し上昇している。この上昇分については図２の（Ｃ）を用いて説明する。
【００５６】
図２の（Ｃ）において、電位差としては−１Ｖを第１導電性高分子膜１に印加している。この電位差では、第１導電性高分子膜１側に−１Ｖの負電圧、第２導電性高分子膜２側を０Ｖとして印加しており、この状態で、変位アーム部材４の第２アーム部４ｂが、変位ベース部材５に接するように、第２アーム部４ｂが最も縮んでいる（実際には、第２アーム部４ｂ自体が縮むのではなく、第２アーム部４ｂが変位ベース部材５の上面沿いに配置された状態となっている）。
【００５７】
これに対して、図２の（Ｂ）では、第１及び第２導電性高分子膜１と２の間には電位差は無いが、図２の（Ｃ）と比し、１Ｖ増加することになる。この１Ｖ増加分により第１導電性高分子膜１が収縮した変位量δ分だけ、各変位アーム部材４が、拡大率×変位量＝Ｘ・δだけ、変位ベース部材５の膜厚方向に変位ベース部材５から突出している。
【００５８】
さらに、図２の（Ａ）では、図２の（Ｂ）と比して＋１Ｖの正電圧が第１導電性高分子膜１に印加されており、図２の（Ｃ）とは逆電位で、第１導電性高分子膜１は、さらにδだけ収縮する。つまり、図２の（Ｃ）と比して、変位アーム部材４はＸ・２δだけ、変位ベース部材５の厚さ方向に変位ベース部材５から突出する。
【００５９】
本実施形態では、これらの変位アーム部材４の突出を適宜活用して、ブレーキとして機能させることを考えるものである。
【００６０】
（導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置）
次に、前述した変位機構６の変位アーム部材４の突出動作を活用する導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を説明する。図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を示し、図２と同様に、図１Ａに示したＡ−Ａ線の断面図である。図１Ａに示す変位機構６，６，６に対して、変位機構６，６，６と第２導電性高分子膜２の外側から、絶縁性の柔軟な帯状ケーシング７によって、変位機構６，６，６と第１導電性高分子膜１と電解質托体層３と第２導電性高分子膜２とを包含するように覆い、かつ帯状ケーシング７の外面側は摩擦係数を高くしている。帯状ケーシング７の外面側の摩擦係数を高くするため、例えば、アルミナコーティングを行なっている。よりコストダウンするためには、帯状ケーシング７の表面を一気にプラズマ処理する方法もある。別の例としては、帯状ケーシング７の表面を、サンドペーパ等で表面粗さを高くする機械的な処理方法で仕上げることもできる。また、帯状ケーシング７の具体的な一例としては、テフロン（登録商標）の薄膜が適している。テフロン（登録商標）の薄膜であれば、耐腐食性も高く、厚さ５０μｍ程度以下になれば、フレキシブルなシートとして使用できて、好ましい。
【００６１】
前記帯状ケーシング７で覆われた３個の変位機構６，６，６は、一定の間隙を有して相対的に駆動する一対の対向する第１及び第２ブレーキ固体面８ａ，８ｂの間に挿入して、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２として使用する。すなわち、第１及び第２導電性高分子膜１，２に可変直流電源４２から電荷を加えて、第１導電性高分子膜１の伸張及び収縮に伴い、各変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端を第１導電性高分子膜１の膜厚方向に進退させる（各変位機構６を収縮及び伸張させる）ことによって、駆動する第１ブレーキ固体面８ａに帯状ケーシング７を接触させ、ブレーキとして作用させる。ここでは、一方のブレーキ固体面（第２ブレーキ固体面）８ｂに変位機構６，６，６が支持されており、変位機構６，６，６の変位により、他方のブレーキ固体面（第１ブレーキ固体面）８ａに帯状ケーシング７を介して接触させてブレーキ動作させるか、又は、ブレーキ固体面８ａから帯状ケーシング７を離してブレーキ動作を解除させるようにするものである。電圧の印加に関しては、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃが対応している。つまり、図３Ｂは第１及び第２導電性高分子膜１と２に電位差が無く、図３Ｃが各変位アーム部材４が最も縮んだ状態である。逆に、図２の（Ａ）と大きく異なるのが、図３Ａである。図２の（Ａ）では各変位アーム部材４は、第１導電性高分子膜１の収縮する変位量２δに応じて、Ｘ・２δだけ突出している。しかしながら、図３Ａにおいては、ブレーキ固体面８ａがブレーキ固体面８ｂから一定の間隙を有して存在するため、各変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端が帯状ケーシング７を介してブレーキ固体面８ａに接する時点から、各変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端の突出量がブレーキ固体面８ａで規制されて各変位アーム部材４の変位は一定となる。このとき、各変位アーム部材４の変位が一定となり、各変位アーム部材４が移動できずに規制される結果、第１導電性高分子膜１の収縮も停止されてしまい、第１導電性高分子膜１内の歪が増加することになる。図２の（Ａ）に対して、変位量α分だけ、第１導電性高分子膜１の変位は小さくなり、印加電圧がゼロ時点からの変位量はＸ・２δではなく、Ｘ・（２δ−α）と少し小さくなる。そして、後述するように、変位量αに相当する歪が第１導電性高分子膜１に生じて、弾性係数から算出される応力が生じることになる。
【００６２】
（レンズフォルダへの応用例）
具体的な動作について、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２をレンズフォルダへ応用した一例について、図４Ａ〜図４Ｆ、図５、図６を用いて示す。
【００６３】
図４Ａ及び図４Ｂは、ボイスコイルモータ駆動形式の小型レンズフォルダ駆動装置の断面図である。固定された円筒状のマグネット９に対面して円筒状のコイル１０が設置され、コイル１０は円筒状のレンズフォルダ１１と接続されている。コイル１０への通電により生じる電場とマグネット９の作用で、レンズフォルダ１１は、図４Ａの矢印で示す上下に移動する。マグネット９とコイル１０との間隙に、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を設ける。アクチュエータ２０は、図４Ｃに示すように、大略Ｃ字状を形成している。ここで、図４Ｃは、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２の断面図であり、前記変位機構６を円周上に１２個等間隔に並べて配置し、１２個の変位機構６，…，６と第１導電性高分子膜１と電解質托体層３と第２導電性高分子膜２とを帯状ケーシング７で包むように覆い、全体として、大略Ｃ字状を形成している。ここでは、各変位機構６を半径方向に拡大して図示している。
【００６４】
なお、９ａはヨークである。すなわち、例えば、図３Ａ〜図３Ｃでの一方のブレーキ固体面８ｂがマグネット９に、他方のブレーキ固体面８ａがコイル１０に対応すると考える。
【００６５】
この構成により、例えばレンズフォルダ１１の移動時にレンズフォルダ１１を停止させたい位置で早期にレンズフォルダ１１を固定したい場合、又はレンズフォルダ１１を移動した後に所定の位置でレンズフォルダ１１の停止を維持する場合、又は、コイル１０への通電をオフにしてもレンズフォルダ１１を所定の位置に固定したい場合には、第１及び第２導電性高分子膜１と２に通電することで各変位アーム部材４を突出させて、マグネット９とコイル１０との間隙を帯状ケーシング７を介して埋める。このように動作することにより、レンズフォルダ１１にブレーキを掛けることができる。逆に、第１及び第２導電性高分子膜１と２に対する通電をオフにすることで各変位アーム部材４での突出を無くし、マグネット９とコイル１０との間隙をあけて、レンズフォルダ１１に対するブレーキを解除して、レンズフォルダ１１を移動可能な状態とする。図４Ａは、第１及び第２導電性高分子膜１と２への通電前の様子であり、図４Ｂは第１及び第２導電性高分子膜１と２への通電後の様子である。ここで、例えば、コイル１０の外径は１２ｍｍである。
【００６６】
図４Ｄにおいて、帯状ケーシング７の両端を、テンション用接続バネ４１で結合している。図１Ｃでも両端部をテンション用バネ４１で引っ張る構成を示しているが、図４Ｄでは、円環状をした帯状ケーシング７において初めて実現できる構成である。なお、円環状とは、完全に円ではなくても、楕円、或いは、摩擦係数の低い多角形の周囲に帯状ケーシング７を巻き付けたような場合にも有効である。ここで、摩擦係数の低いとは、例えば、０．２以下が望ましい。多角形の場合には、角部の曲率が大きく影響するため、摩擦係数を低くするのが好ましい。
【００６７】
さらに、図４Ｅでは、同じく円環状において、帯状ケーシング７の両端部を接続用部材４３で完全に結合している。テンション用接続バネ４１と異なり、接続用部材４３には弾性は無いが、第１及び第２導電性高分子膜１，２自体が弾性体であるので、接続する際にテンションがあれば、十分に同様な効果が得られる。
【００６８】
なお、図４Ｄ及び図４Ｅの両方において、帯状ケーシング７の両端部を接合する際には、単に表面を覆っている帯状ケーシング７のみの接着ではなく、第１及び第２導電性高分子膜１，２が確実に結合するように接続することが必要となる。
【００６９】
また、図４Ｆはボイスコイルモータ駆動形式の小型レンズフォルダ全体の斜視図であり、図４Ｂに示したＢ−Ｂ線の断面図である。レンズフォルダ１１はほぼ円筒形状をしており、レンズフォルダ１１の中心軸と同心状に、帯状ケーシング７と、マグネット９と、そしてコイル１０とが環状に配置されている。この図４Ｄでは、マグネット９の磁力線を集中させるためのヨーク９ａは省略して図示している。なお、図４Ｄでは、マグネット９とコイル１０とは円筒状をしたものを使用しているが、円周方向に複数に分割されているものでも同様な効果がある。
【００７０】
以下、実施例について説明する。
【００７１】
（実施例１）
第１及び第２導電性高分子膜１，２の材料は、ポリピロールであり、寸法は、共に長さは３７ｍｍ、幅は５ｍｍ、厚さ１５μｍのものを使用した。
【００７２】
電解質托体層３の材料は、イオン液体として前述した１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム又はビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドであり、このイオン液体をゲル化したものを使用し、寸法は、長さは３７ｍｍ、幅は５ｍｍ、厚さ３０μｍの使用した。
【００７３】
第１導電性高分子膜１は、前述したように長さ３７ｍｍ、幅は５ｍｍのものを使用した。つまり、コイル１０の外径が１２ｍｍであり、この外径１２ｍｍから算出される周囲長さが約３７．７ｍｍであるため、帯状ケーシング７含めて、端部が離れた構成であることが分かる。
【００７４】
一方、マグネット９とコイル１０の間隙は、５００μｍである。ここで、厚さ１５μｍの第１及び第２導電性高分子膜１，２を使用し、厚さ３０μｍの電解質托体層３を使用するように設計しており、変位アーム部材４及び変位ベース部材５の厚さを各々１００μｍとした場合、図４Ｃの状態での変位アーム部材４の高さは２００μｍ、帯状ケーシング７の厚さを２０μｍとすると、帯状ケーシング７を含む変位機構６の幅は３００μｍとなる。よって、ブレーキ機能における設計上の余裕を２００μｍとすると、マグネット９とコイル１０の間隙は、５００μｍとなる。
【００７５】
図４Ａと図４Ｂでの導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２の変位量について述べる。第１導電性高分子膜１は、ポリピロールの場合で、±１Ｖの電圧の印加により約１％の変位が可能である。つまり、長さ３７ｍｍを使用しており、±１Ｖの電圧の印加により３７０μｍ伸縮する。図４Ｃに示したように１２個の変位機構６をほぼ均等に配置しており、１個の変位機構６当たりの図２の（Ｂ）での長さＬをＬ＝１．２ｍｍとした。また、変位アーム部材４の拡大率Ｘは、Ｘ＝２０とした。図２の（Ｃ）でのｎ＝１．２ｍｍ、ｍ＝６０μｍである。つまり、電圧印加により、Ｌ＝１．２ｍｍが１％変位することで、図２の（Ａ）での２δ＝１２μｍ、つまりＸ・２δ＝２４０μｍとなり、変位アーム部材４は２４０μｍだけ突出することが可能ある。従って、図４Ｃに示した導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２におけるマグネット９とコイル１０の間隙（言い換えれば、マグネット９に導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２が支持されている場合、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２とコイル１０との間隙）を、設計上の余裕も考慮して２００μｍとしているが、その間隙を、変位アーム部材４が２４０μｍ、つまり４０μｍを残して突出することで埋めることが可能となる。
【００７６】
次に、図５と図６を用いて、上述の４０μｍの変位量に相当する応力に関して説明する。図５は、横軸に変位量、縦軸に応力を示している。横軸で変位量がゼロの位置から、変位アーム部材４の突出を開始して、２００μｍに到達する。２００μｍに到達すると、変位アーム部材４は、帯状ケーシング７を介して、コイル１０の固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）に衝突しているため、コイル１０の固体面に衝突した以降は、変位アーム部材４は変位できない（変位アーム部材４は２００μｍの間隙以上に変位できない）。一方、第１導電性高分子膜１は電圧印加によって継続して２４０μｍ相当まで収縮しようと変形する。その結果、第１導電性高分子膜１には、４０μｍ相当分の変位量だけ伸張するのに必要な応力が働くことになる。具体的には、各々の変位アーム部材４は拡大率がＸ＝２０であり、４０μｍ突出するための第１導電性高分子膜１上での変位量は、４０／２０＝２μｍである。図３Ａではα＝２μｍとなる。Ｌ＝１．２ｍｍに対して２μｍは、０．１７％歪に相当する。
【００７７】
一方、図６は、横軸に歪率を、縦軸は応力である。図６は、所謂、引張試験により弾性係数を求める特性であり、この場合はポリピロールを使用して、第１導電性高分子膜１の特性グラフの一例として示している。ここで、上述の０．１７％歪に相当する値は、応力で２．０ＭＰａに相当する値であり（図５に示したように、変位アーム部材４上では、拡大率の逆数から、２．０／２０＝０．１ＭＰａに相当し）、単位換算して、２０４ｇｒ／ｍｍ２である。そして、第１導電性高分子膜１の膜断面積が１５μｍ×５ｍｍから、１５ｇｒの力が発生できる。したがって、図５に示したように、２００μｍまで突出した変位アーム部材４が、帯状ケーシング７を介して、固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）に衝突した後は、残り４０μｍの歪に相当する反力が１５ｇｒ、つまり拡大率Ｘ＝２０から、１５／２０＝０．７５ｇｒの力が、各変位アーム部材４の第１アーム部の先端から固体壁（ブレーキ固体面８ｂに相当）に加えられることになる。
【００７８】
以上のように、図４Ａに示した第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２をレンズフォルダ駆動装置のブレーキ装置へ応用した場合、マグネット９とコイル１０の５００μｍの間隙に挿入された３００μｍ厚さの導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２の第１導電性高分子膜１に電圧を印加することで、−１Ｖから＋１Ｖに応じて、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２とコイル１０との間の２００μｍの隙間を埋めた上に、さらに０．７５ｇｒの力でブレーキ機能を実現することが可能である。なお、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２では、変位アーム部材４は計２４個有するので、０．７５ｇｒ×２４＝１８ｇｒのブレーキ力が働く。なお、帯状ケーシング７の外側表面は摩擦係数が高く、一例として摩擦係数μ＝０．７の材料を使用した場合には、マグネット９、或いはコイル１０の移動方向に対して１８ｇｒ×０．７＝約１３ｇｒのブレーキ力が達成できる。なお、レンズフォルダ１１とコイル１０の総重量は通常、５ｇｒ以下であり、十分なブレーキ力が得られる。
【００７９】
なお、図３Ａ或いは図３Ｂに示したように、固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）からの衝撃が発生した際にも、各変位アーム部材４を介して、第１導電性高分子膜１に衝撃が伝播する。第１導電性高分子膜１は、例えば固有振動数が４０〜６０Ｈｚ程度の特性を有することが多く、緩衝材としての優れた機能を保有している。その結果、急激なブレーキ機能又はブレーキ時の固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）の振動、さらにブレーキする以前の固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）の大きな動きによる衝撃も想定されるが、それらの衝撃を第１導電性高分子膜１で吸収することが可能である点も、重要な特徴である。
【００８０】
導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２では、マグネット９とコイル１０との両側のどちらのブレーキ固体面（ブレーキ固体面８ａ及びブレーキ固体面８ｂに相当）からの衝撃にも対応できる。特に、図４Ａのように複数のレンズを有するレンズフォルダ１１等の光学部品は従来、落下等の衝撃に弱かった。ところが、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２の構成によって、小型で衝撃に強いブレーキ機能を実現できる。
【００８１】
以上のように、第１実施形態によれば、第１導電性高分子膜１の収縮方向及び膨張（伸張）方向の双方向において各変位機構６が収縮及び伸張する（各変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端が第１導電性高分子膜１の膜厚方向に進退する）構成により、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化が可能な導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を得ることができる。
【００８２】
また、柔軟な帯状ケーシング７による摩擦係数が高い構成として、例えばアルミナ、シリカ、又は、ジルコンサンドなどのモース硬度３以上の固い無機研磨剤等を使用することにより、高いブレーキ性能が実現可能な導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を得ることができる。
【００８３】
（第２実施形態）
図７Ａ〜図９は、本発明にかかる第２実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの一例を示す図である。なお、前述した第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８４】
第２実施形態の実施例でも、第１実施形態と同じく第１及び第２導電性高分子膜１，２は、厚さ１５μｍ、幅は５ｍｍのもの、電解質托体層３は厚さ３０μｍの寸法のものを一例として使用した。
【００８５】
図７Ａに示したように、第１導電性高分子膜１と第２導電性高分子膜２とが電解質托体層３を介して接続されるように面対向しているが、第２導電性高分子膜２を対称面に、第２導電性高分子膜２の両面に、第３導電性高分子膜の一例として機能する第１導電性高分子膜１と電解質托体層（第２電解質托体層）３を設けて導電性高分子アクチュエータ２０Ａを構成しており、さらに両方の第１導電性高分子膜１，１の外側面において、複数の変位機構６，…，６を設けてある点が、図１Ａの第１実施形態と異なる点である。各変位機構６は、一対の変位アーム部材４，４と変位ベース部材５とで構成している点は同じである。なお、説明の都合上、第１実施形態と同じ位置に配置された第１導電性高分子膜（図７Ａの上側の第１導電性高分子膜）１に配置された変位機構６を第１変位機構６と呼び、第１実施形態には無かった第３導電性高分子膜の一例として機能する第１導電性高分子膜（図７Ａの下側の第１導電性高分子膜）１に配置された変位機構６を第２変位機構６と呼ぶこともある。
【００８６】
図７Ｂは、図７Ａに示した第１及び第２導電性高分子膜１と２、及び電解質托体層３を分解して示した図である。各変位アーム部材４は、両側の第１導電性高分子膜１，１にそれぞれ接合されている点、及び、２枚の第１導電性高分子膜１，１及び第２導電性高分子膜２とに電圧をそれぞれ印加するための可変直流電源４２を２個配置している点（図８Ａ及び図８Ｂ参照）以外は、第１実施形態と同じである。
【００８７】
次に、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとしての機能を説明する。図８Ａ及び図８Ｂには、第２実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａを示しており、図７Ａに示したＡ−Ａ線沿いの断面図である。図８Ａの上下両側の変位機構６，６，６と第１導電性高分子膜１，１と電解質托体層３，３と第２導電性高分子膜２とを柔軟な帯状ケーシング７で包含するように覆っている。電圧の印加に関しては、第１実施形態での図３Ａ及び図３Ｂに対して、図８Ａ及び図８Ｂが対応している。つまり、図８Ｂは、第１及び第２導電性高分子膜１と２に電位差が無く、図３Ｃに相当する変位アーム部材４が最も縮んだ状態は使用していない。したがって、第１実施形態と異なる点は、両側の第１導電性高分子膜１，１に電圧印加しており、変位アーム部材４，…，４のそれぞれは、両側の第１導電性高分子膜１，１のそれぞれ収縮する変位量δに応じて、Ｘ・δだけ突出するが、両側に変位アーム部材４，…，４が配置されているので、ブレーキ固体面８ａと導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとの間隙に対して、２・Ｘ・δだけ変位できる。つまり、図３Ｃに相当する逆電位の−１Ｖを第１導電性高分子膜１に印加せずとも、十分な変位量が実現できることになる。
【００８８】
次に、図８Ａと図８Ｂにて、変位について説明する。βは変位アーム部材４，…，４がブレーキ固体面８ａに衝突した後の仮想的な変位量で、第１実施形態でのαに相当するが、値は異なるので記号を区別して使用する。その衝突の結果、ブレーキ固体面８ａへの変位アーム部材４，…，４の衝突までに、片側の第１導電性高分子膜１の収縮する変位量（２δ−β）に対して、片側の変位アーム部材４では、拡大率を考慮したＸ・（２δ−β）−Ｘ・δ＝Ｘ・（δ−β）だけ変位する。両端では、２・Ｘ・（δ−β）だけ変位する。
【００８９】
因みに、第１実施形態では、−１Ｖ電位から＋１Ｖ電位までで、Ｘ・（２δ−α）の変位量であった。
【００９０】
これらの定式化から、第２実施形態では、第１実施形態と比して、ブレーキ固体面８ａまでの間隙が同じ寸法Ｇと仮定した場合には、第２実施形態では、Ｇ＝２・Ｘ・（δ−β）、第１実施形態ではＧ＝Ｘ・（２δ−α）となる。つまり、Ｇが同じ値の下では、β＝α／２となり、第２実施形態の方が、第１実施形態と比して、衝突後の変位量が１／２に減少し、その分だけ、ブレーキ固体面８ａへの力も１／２に減少することが予測できる。
【００９１】
具体的には、第１実施形態で示した図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃと同じボイスコイルモータ駆動形式の小型レンズフォルダを使用して説明する。図９には、図４Ｃに相当するが、第２実施形態での断面を示している。図９は、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの断面図であるが、変位機構６を半径方向に拡大図示している。第１導電性高分子膜１としては、一例として、前述したように長さ３７ｍｍ、幅は５ｍｍのものを使用している。また、マグネット９とコイル１０の間隙は、３００μｍである。ここで、厚さ１５μｍの第１及び第２導電性高分子膜１，２を使用し、厚さ３０μｍの電解質托体層３とで設計しており、変位アーム部材４、及び変位ベース部材５の厚さを各々１００μｍとした場合、図４Ｃ状態での変位アーム部材４の高さは２００μｍ、帯状ケーシング７の厚さを２０μｍとすると、帯状ケーシング７を含む変位機構６の幅は５４５μｍとなる。よって、ブレーキ機能における間隙を設計上の余裕も考慮して２００μｍとすると、マグネット９とコイル１０の間隙は、７４５μｍとなる。なお、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの両側に間隙を有する場合は、間隙は各々１００μｍである。
【００９２】
第１導電性高分子膜１は、ポリピロールの場合で、±１Ｖの電圧印加により約１％変位が可能であるが、第２実施形態では０Ｖ〜１Ｖのみの印加であるから、約．０．５％の変位となる。つまり、長さ３７ｍｍの第１導電性高分子膜１を使用しており、＋１Ｖの電圧印加により、第１導電性高分子膜１は１８５μｍ伸縮する。図４Ｃと同様に、図９に示したように１２個の小型の変位機構６，…，６をほぼ均等に円周状に配置しており、１個の変位機構６当たりの図２の（Ｂ）での長さＬはＬ＝１．２ｍｍであり、変位アーム部材４の拡大率ＸもＸ＝２０と同じとした。つまり、電圧印加により、Ｌ＝１．２ｍｍが０．５％変位することで、δ＝６μｍ、つまりＸ・δ＝１２０μｍとなり、片側の変位アーム部材４は１２０μｍだけ突出することになる。したがって、図９に示したブレーキ機構におけるマグネット９とコイル１０の間隙を、設計上の余裕も考慮して２００μｍとしているが、その間隙を片側の変位アーム部材４が１２０μｍ、つまり２０μｍを残して突出することで埋めることが可能となる。
【００９３】
次に、前述の図６を用いて、上述の２０μｍの変位量に相当する応力に関して説明する。第１実施形態と同様に考えると、第１導電性高分子膜１には２０μｍ相当分の変位量だけ伸張するのに必要な応力が働くことになる。具体的には、各々の変位アーム部材４は拡大率がＸ＝２０であり、２０μｍの突出するための第１導電性高分子膜１上での変位量は、２０／２０＝１μｍである。図８Ａでのα＝１μｍとなる。Ｌ＝１．２ｍｍに対して１μｍは、０．０８３％歪に相当する。一方、図６は、横軸に歪率を、縦軸に応力をとっており、０．０８３％歪相当は、応力で１．０ＭＰａ相当であり、単位換算して、１０２ｇｒ／ｍｍ２である。そして、第１導電性高分子膜１の膜断面積が１５μｍ×５ｍｍから、７．７ｇｒの力が発生できる。したがって、１００μｍまで突出した変位アーム部材４がブレーキ固体面８ａに衝突した後は、残り２０μｍの歪に相当する反力として７．７ｇｒの力が、つまり拡大率Ｘ＝２０から、７．７／２０＝０．３９ｇｒの力が、変位アーム部材４の各先端から固体壁（ブレーキ固体面８ａに相当）に加えられることを意味する。さらに、変位アーム部材４は計２４個有するので、０．３９ｇｒ×２４＝９．４ｇｒのブレーキ力が働く。そして、帯状ケーシング７の外側表面の摩擦係数μ＝０．７の材料を使用した場合に、マグネット９、或いはコイル１０の移動方向に対して９．４ｇｒ×０．７＝約６．６ｇｒのブレーキ力が達成できる。なお、レンズフォルダ１１とコイル１０の総重量は通常、５ｇｒ以下であり、ブレーキ機能は実現できる。
【００９４】
以上のように、第１実施形態と異なり、第２実施形態ではブレーキ機能を発現していない際に非ブレーキ時に通電が不要である。ブレーキ固体面８ａと導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとの間隙が設計上の余裕から決定されることが大きい中、小型の変位機構６，…，６を導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの両面に配置することで、片側の第１導電性高分子膜１の変位量が少なくても、ブレーキに至るに必要な変位量を実現することができ、かつ非ブレーキ時での省エネ効果がある点が、特徴的である。
【００９５】
なお、ブレーキ力が不足する場合には、第１導電性高分子膜１の変位量を増加させることが望ましく、そのために印加電圧を上昇させる必要がある。第１及び第２導電性高分子膜１と２の耐久性の範囲での制御が要求される。
【００９６】
最後に、逆説的な説明になるが、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、ブレーキ機能を発現している際に＋１Ｖの印加電圧を掛けているが、これに限らず、逆に、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとブレーキ固体面８ａ，８ｂ（コイル１０とマグネット９とに相当。）との間隙を無くすように配置してブレーキ機能時には印加電圧をゼロにする（図１２Ａ参照）。一方、図８Ｂに相当する非ブレーキ時には、−１Ｖを印加して導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとブレーキ固体面８ａ，８ｂ（コイル１０とマグネット９とに相当。）との間に間隙を形成する（図１２Ｂ参照）制御方法もある。具体的には、ブレーキ固体面８ａのみ、又は、ブレーキ固体面８ａ及びブレーキ固体面８ｂの両方に導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの変位機構６が帯状ケーシング７を介して接触している際に、印加電圧がゼロとなるように変位量を設計している。このとき、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａは、ブレーキ固体面８ａに対向するブレーキ固体面８ｂに支持されるか、又は、ブレーキ固体面８ａ及び８ｂ以外の他の支持部材により、ブレーキ固体面８ａ及びブレーキ固体面８ｂとの間に支持されるようにする。
【００９７】
この構成においては、同じ第２実施形態であっても印加電圧の制御方法を変更するだけで、非ブレーキ時にのみ電圧印加が必要で、ブレーキ時に電圧ゼロが実現できる。つまり、レンズフォルダ１１等の保持には、駆動時と同様にコイル１０に非常に多くの電流が必要であり、また装置全体の電源オフ後の搬送時にもレンズフォルダ１１が衝撃に強い第１導電性高分子膜１に保持されていることが望ましく、かつ、それらの時間帯が非常に長時間を占有することが多い。したがって、このようなケースでは、省エネ効果がさらに大きいことが予測できる。このように、変位機構６を導電性高分子アクチュエータ２０Ａの両面に配置して、かつ非ブレーキ時に電圧印加する方法により、ブレーキ時あるいは搬送時に、電源オフできるブレーキ機能が実現できる。すなわち、レンズなどの光学部品を駆動しない状態が長時間継続するケースでは有効であり、例えば、商品として輸送したり保管する際は勿論、ユーザが使用する際の多くの場合、例えば撮影時の合焦時、又は、タイマー撮影時など、レンズなどの光学部品の位置を固定する場合には、消費電力が発生しない方が省エネとなるためである。
【００９８】
以上のように、第２実施形態によれば、２枚の第１導電性高分子膜１，１のそれぞれの収縮方向或いは膨張方向において各変位機構６の変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端が各第１導電性高分子膜１の膜厚方向に対して進退する（各変位機構６を収縮及び伸張する）構成により、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化が可能なことに加えて、大きな変位量で駆動が可能な導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａを得ることができる。
【００９９】
また、柔軟な帯状ケーシング７による摩擦係数が高い構成により、大きな変位量で駆動する際にも、高いブレーキ性能が実現可能な導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａを得ることができる。
【０１００】
また、ブレーキ固体面８ａのみ、又は、ブレーキ固体面８ａ及びブレーキ固体面８ｂの両方に導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの各変位機構６が帯状ケーシング７を介して接触してブレーキが機能している際に電位差を与える必要がない構成により、大きな変位量で駆動する際にも省電力である導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａを得ることができる。なお、第２実施形態で実現した、ブレーキが機能している際に電位差を与える必要がない構成に関して、第１導電性高分子膜１への印加電圧と変位量、或いは変位機構６の設置間隔又は拡大率を適切に設けることで、第１実施形態でも実現可能である。
【０１０１】
なお、図１０Ａ及び図１０Ｂには、本発明の前記第１実施形態或いは前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータ２０，２０Ａを用いたブレーキ装置１２，１２Ａをレンズフォルダ１１へ応用した際の、レンズフォルダ１１を搭載した携帯電話１２及びデジタルカメラ１３を示す図である。
【０１０２】
なお、本発明は、円筒状のブレーキ構成でなくとも、例えば図１１に示したような直線状の帯状ケーシング７で覆われた前記第１又は第２実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０，２０Ａを用いたブレーキ装置１２，１２Ａを１個又は複数個使用する方法もある。レンズフォルダ１１は光学部品の性質上、円筒であることが多く、マグネット９及びコイル１０も円筒となるが、帯状ケーシング７で覆われた前記第１又は第２実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０，２０Ａを用いたブレーキ装置１２，１２Ａは、平板型で直線状でも、前記した環状のものとまったく同様に機能する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
なお、前記様々な実施形態のうち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。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明に係る導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置は、間隙を有して相対的に駆動する固体面の間に挿入して使用し、電荷を加えて膜厚方向に収縮及び伸張することによって、駆動する固体面にブレーキとして作用させるもので、導電性高分子膜の弾性により衝撃吸収が可能で、導電性高分子膜が薄く、軽く、静かに伸縮することから、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化、省電力化が実現できるものであり、レンズフォルダの駆動部（駆動装置）のブレーキ装置として好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の部分的な外観を示す斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の一部を分解した状態を示す斜視図である。
【図１Ｃ】本発明の前記第１実施形態の変形例における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の部分的な外観を示す斜視図である。
【図１Ｄ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｅ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｆ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｇ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｈ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｉ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図２】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す図１ＡのＡ−Ａ線の断面図であり、（Ａ）は、可変直流電源から正電圧を第１導電性高分子膜に印加した状態、（Ｂ）は、可変直流電源から電圧を第１及び第２導電性高分子膜に印加する前の状態、及び、（Ｃ）は、可変直流電源から負電圧を第１導電性高分子膜に印加した状態をそれぞれ示す図である。
【図３Ａ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す部分断面図である。
【図４Ｂ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す部分断面図である。
【図４Ｃ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す断面図である。
【図４Ｅ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す一部断面図である。
【図４Ｆ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す斜視図である。
【図５】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置における変位アーム部材の変位動作の一例であって、横軸に変位量、縦軸に応力を示すグラフである。
【図６】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置における導電性高分子膜の特性の一例であって、横軸に歪率を、縦軸は応力を示すグラフである。
【図７Ａ】本発明の第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の部分的な外観を示す斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の一部分解した外観を示す斜視図である。
【図８Ａ】本発明の前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図８Ｂ】本発明の前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図９】本発明の前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す部分断面図である。
【図１０Ａ】本発明の前記第１実施形態或いは前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへ応用した際の、レンズフォルダを搭載した携帯電話を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明の前記第１実施形態或いは前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへ応用した際の、レンズフォルダを搭載したデジタルカメラを示す斜視図である。
【図１１】本発明の前記第１実施形態或いは前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへ応用した際の、平板型で直線状の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を示す斜視図である。
【図１２Ａ】本発明の前記第２実施形態の変形例における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図１２Ｂ】本発明の前記第２実施形態の前記変形例における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図１３】特許文献１の従来のレンズフォルダの駆動装置の一例を示す斜視図である。
【図１４】特許文献２の従来のレンズフォルダの駆動装置の別の例を示す斜視図である。
【図１５】特許文献３の従来のレンズフォルダの駆動装置のさらに別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１ 第１導電性高分子膜
１ａ 外側面
１ｃ 溝部
１ｄ 係止溝
２ 第２導電性高分子膜
３ 電解質托体層
４，４Ｄ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ 変位アーム部材
４ａ 第１アーム部
４ｂ 第２アーム部
４ｃ 第１アーム部の先端の外側縁部
４ｈ 係合突起
４ｉ 係合凹部
５，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ，５Ｉ 変位ベース部材
５ａ，５ｂ 端部
５ｃ 中心部
５ｄ 係止突起
５ｈ 係合凹部
５ｉ 係合突起
６ 変位機構
７ 帯状ケーシング
８ａ，８ｂ ブレーキ固体面
９ マグネット
９ａ ヨーク
１０ コイル
１１ レンズフォルダ
１２，１２Ａ 導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置
２０，２０Ａ 導電性高分子アクチュエータ
４０ テンション用支持面
４１ テンション用バネ
４２ 可変直流電源
４３ 接続用部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会において、モバイル機器は進歩してきており、特に携帯電話などのカメラ機能を有するモバイル機器は、数多く普及してきている。モバイル機器は、小型、軽量、及び、静音であることを筆頭に、省電力駆動が必要条件であり、落下衝撃等の耐久性にも高い性能が求められている。なお、カメラ機能の実現には、光学部品としてレンズが欠かせない。オートフォーカス、あるいはズーム機能を有するカメラは、複数のレンズからなる光学系全体と、フォーカス用レンズ単体（又はレンズ群）フォルダ、あるいはズーム用レンズ単体（又はレンズ群）フォルダとを光軸方向に移動する。カメラは、前記レンズフォルダを保持及び駆動するための装置が設けられている。
【０００３】
しかしながら、前記レンズは落下衝撃に対して非常に弱い材料であり、また合焦のために高精度の位置決めが求められる。このため、モバイル機器の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置は、耐衝撃吸収性を有する精密駆動性能が求められる。また、小型、軽量、静音、省電力であることが導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置に求められる。
【０００４】
図１３に、従来のレンズフォルダの駆動装置の一例を示す。従来の駆動装置は、ステッピングモータ５０１３により、ウォームギア５０１４を回転させて、ウォームギア５０１４に係合した係合部材５０１５を介してレンズ５００６の駆動と停止をさせ、ステッピングモータ５０１３により、モータ自身にレンズ５００６のホールド機能を持たせている。あるいは、従来の別の駆動装置としては、伝達系としてバックラッシュが防止できかつ非通電時に動かないウォームギア５０１４を用いて、高精度の位置決めを実現している（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、図１４に示すようにボイスコイル５１０４を用いてレンズ鏡筒５１０３を駆動し、高速の駆動が可能なものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
また、図１５に示すように、ドラム５２１９に、電気活性ポリマー５２３０により駆動するアクチュエータ５２２３によって、摩擦材５２２１が設けられたブレーキシュー５２２０が、ドラム５２１９に押圧されてブレーキ機能が実行されるものがある（例えば特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０４５０６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２８００３１号公報
【特許文献３】特許第４０６８０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した構成の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置にも課題がある。
【０００９】
特許文献１は、ウォームギア５０１４を用いたレンズ駆動であるが、ウォームギア５０１４が大きいので装置が大型化し、軽量化も困難であるという問題があった。
【００１０】
特許文献２は、ボイスコイル５１０４を用いたレンズ駆動によって、レンズ鏡筒５１０３をバネ部材を用いて支持する構造であるので、小型、静音が図れるが、その姿勢差によりレンズの移動距離が変化してしまい、制御が困難となる。また、レンズの保持には、ボイスコイル５１０４に連続通電が必要で、消費電力が高いという問題があった。レンズ駆動装置としては、小型化、静音化、駆動速度の点においてボイスコイルが注目されている。レンズ駆動装置の保持装置は、高速駆動の障害にならず、外力による衝撃を吸収でき、小型化が可能な、例えば自転車のシューブレーキのような構成が望まれるが、シューを駆動させるメカニズムが別途必要である課題は、上述の特許文献１と同様の大型化の課題を有する。
【００１１】
特許文献３は、電気活性ポリマー５２３０により、摩擦材５２２２１が設けられたブレーキシュー５２２０を駆動して、ブレーキ機能を働かせるものである。このため、静音化が図られるが、ブレーキシュー５２２０を移動させるには、電気活性ポリマー５２３０には大きな体積変化が必要条件となる。また、そのためには、電気活性ポリマー５２３０の長手方向に十分な大きさが必要であり、ドラム５２１９内に納めるには寸法的に限界があり、逆に、電気活性ポリマー５２３０に大きな体積変化を起こさせるために数ｋＶ以上の高電圧を掛けることが必要となり、家電機器としての小型化又は安全性確保には不適切である。
【００１２】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化、省電力化が実現できる導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記の問題を解決するためになされたものであり、以下のように構成する。
本発明の第１態様によれば、第１導電性高分子膜と第２導電性高分子膜とが第１電解質托体層を介して接続されるように面対向させ、前記第１導電性高分子膜の外側面に、第１ブレーキ固体面に対向しかつ前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第１変位機構を設けて、
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えて前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮させることにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第１ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なうことを特徴とする導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
よって、本発明によれば、例えば間隙を有して相対的に駆動する第１ブレーキ固体面と第２ブレーキ固体面との間に挿入して使用し、電荷を加えて導電性高分子膜の膜厚方向に前記第１変位機構が収縮及び伸張することによって、駆動するブレーキ固体面にブレーキとして作用させる導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置に関するもので、導電性高分子膜が薄いことから、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化、省電力化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
以下、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細を説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１６】
本発明の第１態様によれば、第１導電性高分子膜と第２導電性高分子膜とが第１電解質托体層を介して接続されるように面対向させ、前記第１導電性高分子膜の外側面に、第１ブレーキ固体面に対向しかつ前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第１変位機構を設けて、
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えて前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮させることにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第１ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なうことを特徴とする導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００１７】
本発明の第２態様によれば、前記第１変位機構は、一端が前記第１導電性高分子膜の溝部に嵌め込まれた第１アーム部と、前記第１アーム部に対して屈曲して連結された第２アーム部とを有する板状のアーム部材と、前記第１導電性高分子膜の前記外側面に摺動可能に載置され、一端部に前記アーム部材の前記第１アーム部が常時接触し、接触部分が支点となって前記アーム部材が支点回りに回動して、前記第２アーム部の先端が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に進退して、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の前記膜厚方向に伸縮する、第１の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、第１導電性高分子膜の収縮方向及び膨張方向の双方向において第１変位機構が収縮及び伸張する構成により、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化が可能な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、前記第２導電性高分子膜において、前記第１導電性高分子膜とは反対側に第２電解質托体層を介して接続される第３導電性高分子膜を有し、前記第３導電性高分子膜の外側面に、第２ブレーキ固体面に対向しかつ前記第３導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第２変位機構を設けて、
前記第３導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第３導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記第２変位機構が前記第３導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第２ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なう、第１又は２の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、第１及び第３導電性高分子膜の収縮方向及び膨張方向の双方向において変位機構が収縮及び伸張する構成により、大きな変位量で駆動が可能な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、前記第１変位機構と前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の外側に設けられて、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜と前記第１電解質托体層と前記第１変位機構とを包含する、帯状ケーシングを備える、第１又は２の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、前記第１変位機構と前記第１導電性高分子膜と前記第２変位機構と前記第３導電性高分子膜の外側に設けられて、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜と前記第３導電性高分子膜と前記第１電解質托体層と前記第２電解質托体層と前記第１変位機構と前記第２変位機構とを包含する、帯状ケーシングを備える、第３の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、帯状ケーシングによる構成により、高いブレーキ性能が実現可能な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００２１】
本発明の第６態様によれば、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張することにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の前記膜厚方向に収縮する、第１，２，及び４の態様のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００２２】
本発明の第７態様によれば、前記第３導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第３導電性高分子膜が膨張することにより、前記第２変位機構が前記第３導電性高分子膜の前記膜厚方向に収縮する、第３又は５の態様に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００２３】
本発明の第８態様によれば、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差が無い状態で前記帯状ケーシングを介して前記第１変位機構は前記第１ブレーキ固体面に接触してブレーキ動作を行なう一方、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に収縮して前記第１ブレーキ固体面から離れてブレーキ動作解除を行なう、第１，２，４，及び６の態様のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、ブレーキが機能している際に電位差を与える必要がない構成により、省電力な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００２４】
本発明の第９態様によれば、前記変位機構を複数個、環状に配置されて、前記酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記全ての変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記ブレーキ固体面に接離する、第１〜８の態様のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
このような構成によれば、複数の前記変位機構の全てが、前記ブレーキ固体面にほぼ同時にかつほぼ均一に接触押圧することが可能となるブレーキ機能が実現できる構成により、効果的な導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を得ることができる。
【００２５】
本発明の第１０態様によれば、前記第１導電性高分子膜及び前記第２導電性高分子膜の両端部に張力を付与して前記第１導電性高分子膜及び前記第２導電性高分子膜を展張状態に保持するバネをさらに備える、第１〜９の態様のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を提供する。
【００２６】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１Ａ〜図３Ｃは、本発明における第１実施形態の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置における変位機構６の図である。図１Ａは、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を構成する変位機構６が３個配置された状態の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの３個の変位機構６のうちの１個の変位機構６などを分解した状態を示す斜視図である。
【００２８】
図１Ａにおいて、第１及び第２導電性高分子膜１，２は、それぞれ、酸化還元反応に伴って膨張収縮変形する導電性高分子より構成している。各導電性高分子の形状は、矩形、例えば長方形の伸縮体である。第１及び第２導電性高分子膜１，２を構成する導電性高分子は、ポリピロール、又は、ポリアニリン等が利用可能であるが、ポリピロールは変位量が大きい点で望ましい。ポリピロールの導電性高分子は、１．５Ｖ〜５．０Ｖの比較的低電圧で筋肉に匹敵するような応力を発生することから、人工筋肉としての実用化が期待されている。
【００２９】
第１及び第２導電性高分子膜１，２の厚みは、それぞれ５μｍから３０μｍ程度であるのが望ましい。材質にも大きく依存するが、５μｍより薄いと強度的に弱く、３０μｍより厚いと内部までイオンの出入りが困難となり、発生変位量が小さくなり、同時に動作速度も低下する。
【００３０】
そして、第１導電性高分子膜１と第２導電性高分子膜２とが、ゲル状のイオン液体である電解質托体層（第１電解質托体層）３を介して接続されるように、面対向して配置されて、導電性高分子アクチュエータ２０を構成している。なお、液体若しくはゲル状の電解質托体層３としては、室温で溶融している塩として定義されるイオン液体が使用される。イオン液体は、新たな機能性液体として注目されているが、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム又はビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドが知られており、陽イオンと陰イオンとの電荷が非局在化することで、両者間のクーロン力が小さく、室温において液体状態となり得る。イオン液体は、蒸気圧が低く蒸発損失がほとんど無く、難燃性であり、熱・酸化安定性に優れるものが多く、潤滑性能も高い。このイオン液体を絶縁シートに塗布して、電解質托体層３として使用する、或いは、イオン液体自身をゲル化することによって、電解質托体層３を形成させる。電解質托体層３の厚みは、５μｍから５０μｍ程度が望ましい。電解質托体層３の厚みが５０μｍより厚いと導電性高分子膜１と２が離れて、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置全体が必要以上に、厚くなる。逆に、電解質托体層３の厚みが５μｍより薄過ぎると、電解質托体層３中に含まれるイオンが少なくなり、駆動力あるいは変位量が低下する。ここで、電解質托体層３はゲル状であるので、接する導電性高分子膜１，２とは接合しておらず、互いに摺動することが可能となっている。
【００３１】
本第１実施形態の実施例としては、厚さ１５μｍの第１及び第２導電性高分子膜１，２を使用した。ここで、第１及び第２導電性高分子膜１，２の他の寸法は、共に長さは３７ｍｍ、幅は５ｍｍのものを一例として使用した。また、厚さ３０μｍの電解質托体層３を使用した。
【００３２】
複数の（例えば図１Ａでは３個の）変位機構６が、第１導電性高分子膜１の外側面１ａに設けて、全ての変位機構６，…，６が一斉にほぼ同時に駆動可能としている。変位機構６は、アーム部材の一例としての、一対の変位アーム部材４と、ベース部材の一例としての変位ベース部材５とで構成している。変位アーム部材４と変位ベース部材５とは、互いに接触しても弾性変形又は塑性変形せず、駆動力を確実に発生させる程度に剛性を有するものである。変位アーム部材４及び変位ベース部材５の材質としては、耐腐食性が条件である。そこで、これらの材質としては、電解質托体層３を構成するイオン液体はアクリル系を溶融するので、軽量なアクリル樹脂は使用できない。また、金属も耐腐食性の観点から好ましくない。そこで、変位アーム部材４及び変位ベース部材５の材質としては、一例として、腐食性も考慮し、また軽量で加工し易い材質として、チーク材がある。摩擦係数が低いことも望ましいので、テフロン（登録商標）も使用できるが、この場合には、簡単な形状である、変位アーム部材４又は変位ベース部材５を選定することが好ましい。なお、加工性やコストの観点で、やむを得ず金属を使用する場合には、変位アーム部材４は板金加工が有望で、図１Ｄなどの形状が適している。
【００３３】
変位アーム部材４は、大略９０度に屈曲したＬ字形状の板部材をしており、根元側の短い板状の第１アーム部４ａと先端側の長い板状の第２アーム部４ｂとを有する。
【００３４】
ここでは、変位ベース部材５の両端に、変位アーム部材４，４を設けたものを一例として使用している。各変位アーム部材４は前記したようにＬ字形状をしており、根元側の短い第１アーム部４ａと先端側の長い第２アーム部４ｂとを有する、所謂、テコの原理で根元側の第１アーム部４ａの変位量を先端側の第２アーム部４ｂでの大きな変位量に拡大可能なものである。
【００３５】
変位ベース部材５は、長手方向の両端部５ａ，５ｂを、上下に傾斜面を有して中央部が湾曲して突出した凸部で構成している板部材である。
【００３６】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１アーム部４ａの先端が、第１導電性高分子膜１に接合されている。ここでは、導電性高分子膜１にその幅方向沿いに溝部１ｃを設け、溝部１ｃにアーム部４ａの先端（下端）の一部が埋め込まれた（例えば、嵌め込まれた）構成としているが、さらに、柔軟な接着材料で接合することも可能である。柔軟な接着剤とは、例えばエポキシ樹脂系の接着剤が使用できる。
【００３７】
ここで、各変位アーム部材４は、先端側の長い第２アーム部４ｂが浮いた状態で第１導電性高分子膜１に接合しているが、根元側の短い第１アーム部４ａを接合する第１導電性高分子膜１上の溝部１ｃが第１導電性高分子膜１の外側面１ａに対して斜めに設けることで、前記した接合を実現可能としている。
【００３８】
また、一対のアーム部材４，４が嵌め込まれる導電性高分子膜１の溝部１ｃ，１ｃの位置は、変位ベース部材５の両端部５ａ，５ｂの凸部先端の下方で、凸部先端よりもやや内向き（変位ベース部材５の中心部５ｃ側）に入り込んだ位置となっている。よって、溝部１ｃ，１ｃに一対の第１アーム部４ａ，４ａの下端がそれぞれ嵌め込まれると、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第２アーム部４ｂ，４ｂが、それぞれの先端から第１アーム部４ａ，４ａとの連結部に向けて第１導電性高分子膜１側に傾斜した傾斜面をそれぞれ形成するようになる。
【００３９】
変位ベース部材５は、第１導電性高分子膜１上に載置され、接合はしていない。そして、一対の変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端の近傍部分が、変位ベース部材５の両端部５ａ，５ｂで接している。変位ベース５部材は、例えば摩擦抵抗の少なく、耐腐食性の高い材料として、テフロン（登録商標）を使用することが望ましい。
【００４０】
このように構成しているため、第１導電性高分子膜１が収縮する場合（図１Ａの矢印１００の方向に移動する場合）には、第１導電性高分子膜１と変位ベース部材５との接触面は互いに摺動するが、各変位アーム部材４のアーム部４ａの先端は、第１導電性高分子膜１の溝部１ｃに嵌め込まれているため、第１導電性高分子膜１により移動する。すなわち、第１導電性高分子膜１の収縮（図１Ａの矢印１００の方向の移動）に伴い、溝部１ｃと溝部１ｃとの間隔が、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂ間の間隔よりも小さくなる。すると、変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端近傍の部分と、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂとの接触部分が支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端が互いに近づく方向に回動する。言い換えれば、支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４，４の第２アーム部４ｂ，４ｂの対向する先端が互いに遠ざかる方向（図１Ａの矢印１０１の方向）に回動する。逆に、第１導電性高分子膜１の伸張（図１Ａの矢印１００の方向とは逆方向の移動）に伴い、溝部１ｃと溝部１ｃとの間隔が、収縮していた場合の間隔よりも大きくなる。すると、変位アーム部材４，４のアーム部４ａ，４ａの先端近傍の部分と、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂとの接触部分が支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端が互いに遠ざかる方向に回動する。言い換えれば、支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４，４の第２アーム部４ｂ，４ｂの対向する先端が互いに近づく方向（図１Ａの矢印１０１とは逆方向）に回動する。
【００４１】
（導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変形例）
図１Ｃは、前記第１実施形態の変形例として、第１及び第２導電性高分子膜１，２の長手方向の両端部に、テンション用支持面４０，４０に一端が接続されたテンション用バネ４１，４１の他端を連結し、テンション用バネ４１，４１で第１及び第２導電性高分子膜１，２の両端部をテンション用支持面４０，４０に向けて引っ張ることにより、第１及び第２導電性高分子膜１，２を展張状態に保持するようにしたものである。
【００４２】
なお、各テンション用支持面４０は、実際には、前記導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置を搭載する機器のケースであってもよい。或いは、第１及び第２導電性高分子膜１，２を環状に配置した場合には、テンション用支持面４０，４０が同一の部材の表裏面で構成したり、又は、テンション用支持面４０を配置することなく、１つ又は複数のテンション用バネ４１の一端を第１及び第２導電性高分子膜１，２の一方の端部に連結し、前記１つ又は複数のテンション用バネ４１の他端を第１及び第２導電性高分子膜１，２の他方の端部に連結するようにしてもよい。テンション用バネ４１により導電性高分子膜１，２を引っ張ることにより、変位機構６を確実に動作させることが可能である。テンション用バネが無い場合には、導電性高分子膜１，２がたるんだ状況になる場合があり、導電性高分子膜１，２への電圧印加によって生じる収縮分が、導電性高分子膜１，２のたるんだ分に吸収されてしまい、変位機構６を動作させることができないことがある。テンション用バネ４１には、そのような状態を防止して変位機構６を確実に動作させることができるといった大きな効果がある。
【００４３】
（変位機構の変形例）
前記変位機構６は、前記した構成に限定されるものではなく、下記のように、種々の態様で実施できる。
【００４４】
例えば、図１Ｄに示すように、各変位アーム部材４は、大略９０度に屈曲したＬ字形状の板部材に限定されるものではなく、屈曲部分が湾曲した変位アーム部材４Ｄでもよい。この変形例では、変位ベース部材５の両端部５ａ，５ｂの凸部の曲率が所定の値に形成し難い場合に、変位アーム部材４Ｄを湾曲した形状とすることで、スムーズな駆動を発揮させることができる。
【００４５】
また、図１Ｅに示すように、各変位アーム部材４の第１アーム部４ａと第２アーム部４ｂとの屈曲角度は９０度に限らず、鋭角でもよい。この変形例では、図１Ｃと異なり、変位アーム部材４の屈曲部が、直角に近い角度ではなく、鋭角になっており、変位ベース部材５の端部５ａ，５ｂと第１導電性高分子膜１の外側面１ａとの間に、変位アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端が第１導電性高分子膜１の外側面１ａに対して鋭角に挿入されて溝部１ｃ，１ｃ内に嵌め込まれるので、変位アーム部材４，４が第１導電性高分子膜１により確実に保持される。
【００４６】
また、図１Ｆに示すように、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａに対する第２アーム部４ｂ，４ｂの屈曲方向は、第２アーム部４ｂ，４ｂの先端同士が互いに対向する方向ではなく、第２アーム部４ｂ，４ｂの先端同士が相反する方向に向けられ、かつ、第１アーム部４ａ，４ａに対して第２アーム部４ｂ，４ｂが鈍角に屈曲していてもよい。この場合、第１アーム部４ａ，４ａ同士の間隔を小さくするため、変位ベース部材５を図１Ａの場合よりも短くしている。この例では、第１導電性高分子膜１が収縮する場合ではなく、第１導電性高分子膜１が伸張する場合（図１Ｆの矢印１０２の方向に移動する場合）に、溝部１ｃと溝部１ｃとの間隔が、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂ間の間隔よりも大きくなる。すると、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５Ｆの両端部５ａ、５ｂとの接触部分を支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａの先端が互いに遠ざかる方向（図１Ｆの矢印１０３の方向）に回動する。逆に、第１導電性高分子膜１が収縮する場合（図１Ｆの矢印１０２の方向とは逆方向に移動する場合）には、溝部１ｃと溝部１ｃとの間隔が、伸張していた場合の間隔よりも小さくなる。すると、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５Ｆの両端部５ａ、５ｂとの接触部分を支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４Ｆ，４Ｆの第１アーム部４ａ，４ａの先端が互いに近づく方向（図１Ｆの矢印１０３の方向とは逆方向）に回動する。
【００４７】
この図１Ｆの変形例では、図１Ｅの変形例とは逆に、各変位アーム部材４Ｆの屈曲が鈍角になっており、変位ベース部材５の、第１導電性高分子膜１の長手方向と同方向の長さを短くすることができる。また、第１導電性高分子膜１の伸縮と各変位アーム部材４Ｆの上下の動きに関して、他の変位アーム部材４とは逆方向の動作を行わせることができる。
【００４８】
また、図１Ｇに示すように、変位機構６は、２本の変位アーム部材４，４で構成するものに限らず、１本の変位アーム部材４Ｇで構成するようにしてもよい。この場合、変位ベース部材５Ｇの一方の端部５ｂは前記変位ベース部材５と同じであるが、他方の端部の下面には、第１導電性高分子膜１の外側面１ａの係止溝１ｄに係止する係止突起５ｄを有して、変位ベース部材５Ｇが第１導電性高分子膜１の外側面１ａに係止されている。これにより、第１導電性高分子膜１が収縮する場合（図１Ｇの矢印１００の方向に移動する場合）に、溝部１ｃと係止溝１ｄとの間隔が、変位ベース部材５Ｇの一端部５ｂと係止突起５ｄと間の間隔よりも小さくなる。すると、変位アーム部材４Ｇの第１アーム部４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５Ｇの一端部５ｂとの接触部分を支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４Ｇの第１アーム部４ａの先端が係止突起５ｄ側に向く方向（図１Ｆの矢印１０１の方向）に時計回りに回動する。逆に、第１導電性高分子膜１が伸張する場合（図１Ｇの矢印１００の方向とは逆方向に移動する場合）に、溝部１ｃと係止溝１ｄとの間隔が、収縮していた場合の間隔よりも大きくなる。すると、変位アーム部材４Ｇの第１アーム部４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５Ｇの一端部５ｂとの接触部分を支点となり、この支点回りに、てこの原理により、変位アーム部材４Ｇの第１アーム部４ａの先端が係止突起５ｄ側から離れる方向（図１Ｆの矢印１０１の方向とは逆方向）に反時計回りに回動する。
【００４９】
この図１Ｇの変形例では、変位アーム部材４Ｇが、片側だけの場合であり、変位ベース部材５Ｇを第１導電性高分子膜１に係止突起５ｄと係止溝部１ｄとで固定する必要があるが、変位アーム部材４Ｇは１個のみで駆動することができて、構造が簡単なものとなる。また、変位アーム部材４Ｇの第２アーム部４ｂの長さを他のアーム部材４の第２アーム部４ｂの長さよりも長くすることができて、駆動変位を長くすることも可能である。
【００５０】
また、図１Ｈに示すように、てこの支点として機能する、アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂとの接触部分は、図１Ａに示すように凸部と平面とが単に接触するものに限らず、係合構造としてもよい。すなわち、各アーム部材４Ｈの第１アーム部４ａ，４ａの先端付近に係合突起４ｈ，４ｈを形成し、変位ベース部材５Ｈの両端部５ａ、５ｂには、係合突起４ｈ，４ｈが回動自在に係合する係合凹部５ｈ，５ｈを備えるようにしてもよい。この変形例では、変位アーム部材４Ｈと変位ベース部材５Ｈとの接触部分を強化することができ、支点が容易に外れないため、変位アーム部材４Ｈの動作をより確実に行うことができる。
【００５１】
また、図１Ｉに示すように、てこの支点として機能する、アーム部材４，４の第１アーム部４ａ，４ａの先端付近の部分と、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂとの接触部分を、別の係合構造としてもよい。すなわち、各アーム部材４Ｉの第１アーム部４ａ，４ａの先端付近に係合凹部４ｉ，４ｉを形成し、変位ベース部材５Ｉの両端部５ａ、５ｂには、係合凹部４ｉ，４ｉが回動自在に係合する係合突起５ｉ，５ｉを備えるようにしてもよい。この変形例では、変位アーム部材４Ｉと変位ベース部材５Ｉとの接触部分を強化することができ、支点が容易に外れないため、変位アーム部材４Ｉの動作をより確実に行うことができる。
【００５２】
（導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作）
図２の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、図１Ａ及び図１Ｂの第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置へ可変直流電源４２から電圧を印加したりしなかったりするときの動作の一例を示す、図１ＡのＡ−Ａ線の断面図である。図２の（Ａ）は、可変直流電源４２から正電圧（例えば、＋１Ｖ）を第１導電性高分子膜１に印加した状態、図２の（Ｂ）は、可変直流電源４２から電圧を第１及び第２導電性高分子膜１，２に印加する前の状態（電圧を第１及び第２導電性高分子膜１，２に印加していない状態）、及び、図２の（Ｃ）は、可変直流電源４２から負電圧（例えば、−１Ｖ）を第１導電性高分子膜１に印加した状態をそれぞれ示している。
【００５３】
図２の（Ａ）及び図２の（Ｃ）に示すように、第１導電性高分子膜１と第２導電性高分子膜２との間に電位差を与え、酸化還元反応を発生させることにより、第１導電性高分子膜１が膨張或いは収縮し、第２導電性高分子膜２が収縮或いは膨張する。すると、各変位アーム部材４は、第１導電性高分子膜１の膜厚方向（Ｚ方向）に、収縮或いは伸張する（ここでは、各変位アーム部材４自体が収縮或いは伸張するのではなく、第１導電性高分子膜１の膜厚方向（Ｚ方向）に対して、突出する量が減少或いは増加することを、「収縮或いは伸張する」と称している。）。
【００５４】
まず、図２の（Ｂ）と（Ｃ）では、各部の寸法を示している。図２の（Ｂ）は、変位ベース部材５の両端部５ａ、５ｂに設けられた変位アーム部材４の第１アーム部４ａの先端の外側縁部４ｃを基点に寸法を示している。すなわち、外側縁部４ｃから変位ベース部材５の中心部５ｃまでを長さＬとし、外側縁部４ｃから、対向する変位ベース部材４の両端部の屈曲部分の外側端面までを２Ｌとする。図２の（Ｃ）は、変位アーム部材４のアームの長さを示しているが、短い方の第１アーム部４ａが変位ベース部材５に接する部分（支点部分）から第１導電性高分子膜１の外側面１ａまでの長さをｍ、長い方の第２アーム部２ｂの長さをｎとし、その比をＸ＝ｎ／ｍと表現して、拡大率と呼ぶ。
【００５５】
図２の（Ｂ）は、第１及び第２導電性高分子膜１と２との間に電位差が無い場合を示している。電位差が無い場合、変位アーム部材４の第２アーム部４ｂは、少し上昇している。この上昇分については図２の（Ｃ）を用いて説明する。
【００５６】
図２の（Ｃ）において、電位差としては−１Ｖを第１導電性高分子膜１に印加している。この電位差では、第１導電性高分子膜１側に−１Ｖの負電圧、第２導電性高分子膜２側を０Ｖとして印加しており、この状態で、変位アーム部材４の第２アーム部４ｂが、変位ベース部材５に接するように、第２アーム部４ｂが最も縮んでいる（実際には、第２アーム部４ｂ自体が縮むのではなく、第２アーム部４ｂが変位ベース部材５の上面沿いに配置された状態となっている）。
【００５７】
これに対して、図２の（Ｂ）では、第１及び第２導電性高分子膜１と２の間には電位差は無いが、図２の（Ｃ）と比し、１Ｖ増加することになる。この１Ｖ増加分により第１導電性高分子膜１が収縮した変位量δ分だけ、各変位アーム部材４が、拡大率×変位量＝Ｘ・δだけ、変位ベース部材５の膜厚方向に変位ベース部材５から突出している。
【００５８】
さらに、図２の（Ａ）では、図２の（Ｂ）と比して＋１Ｖの正電圧が第１導電性高分子膜１に印加されており、図２の（Ｃ）とは逆電位で、第１導電性高分子膜１は、さらにδだけ収縮する。つまり、図２の（Ｃ）と比して、変位アーム部材４はＸ・２δだけ、変位ベース部材５の厚さ方向に変位ベース部材５から突出する。
【００５９】
本実施形態では、これらの変位アーム部材４の突出を適宜活用して、ブレーキとして機能させることを考えるものである。
【００６０】
（導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置）
次に、前述した変位機構６の変位アーム部材４の突出動作を活用する導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を説明する。図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を示し、図２と同様に、図１Ａに示したＡ−Ａ線の断面図である。図１Ａに示す変位機構６，６，６に対して、変位機構６，６，６と第２導電性高分子膜２の外側から、絶縁性の柔軟な帯状ケーシング７によって、変位機構６，６，６と第１導電性高分子膜１と電解質托体層３と第２導電性高分子膜２とを包含するように覆い、かつ帯状ケーシング７の外面側は摩擦係数を高くしている。帯状ケーシング７の外面側の摩擦係数を高くするため、例えば、アルミナコーティングを行なっている。よりコストダウンするためには、帯状ケーシング７の表面を一気にプラズマ処理する方法もある。別の例としては、帯状ケーシング７の表面を、サンドペーパ等で表面粗さを高くする機械的な処理方法で仕上げることもできる。また、帯状ケーシング７の具体的な一例としては、テフロン（登録商標）の薄膜が適している。テフロン（登録商標）の薄膜であれば、耐腐食性も高く、厚さ５０μｍ程度以下になれば、フレキシブルなシートとして使用できて、好ましい。
【００６１】
前記帯状ケーシング７で覆われた３個の変位機構６，６，６は、一定の間隙を有して相対的に駆動する一対の対向する第１及び第２ブレーキ固体面８ａ，８ｂの間に挿入して、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２として使用する。すなわち、第１及び第２導電性高分子膜１，２に可変直流電源４２から電荷を加えて、第１導電性高分子膜１の伸張及び収縮に伴い、各変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端を第１導電性高分子膜１の膜厚方向に進退させる（各変位機構６を収縮及び伸張させる）ことによって、駆動する第１ブレーキ固体面８ａに帯状ケーシング７を接触させ、ブレーキとして作用させる。ここでは、一方のブレーキ固体面（第２ブレーキ固体面）８ｂに変位機構６，６，６が支持されており、変位機構６，６，６の変位により、他方のブレーキ固体面（第１ブレーキ固体面）８ａに帯状ケーシング７を介して接触させてブレーキ動作させるか、又は、ブレーキ固体面８ａから帯状ケーシング７を離してブレーキ動作を解除させるようにするものである。電圧の印加に関しては、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃが対応している。つまり、図３Ｂは第１及び第２導電性高分子膜１と２に電位差が無く、図３Ｃが各変位アーム部材４が最も縮んだ状態である。逆に、図２の（Ａ）と大きく異なるのが、図３Ａである。図２の（Ａ）では各変位アーム部材４は、第１導電性高分子膜１の収縮する変位量２δに応じて、Ｘ・２δだけ突出している。しかしながら、図３Ａにおいては、ブレーキ固体面８ａがブレーキ固体面８ｂから一定の間隙を有して存在するため、各変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端が帯状ケーシング７を介してブレーキ固体面８ａに接する時点から、各変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端の突出量がブレーキ固体面８ａで規制されて各変位アーム部材４の変位は一定となる。このとき、各変位アーム部材４の変位が一定となり、各変位アーム部材４が移動できずに規制される結果、第１導電性高分子膜１の収縮も停止されてしまい、第１導電性高分子膜１内の歪が増加することになる。図２の（Ａ）に対して、変位量α分だけ、第１導電性高分子膜１の変位は小さくなり、印加電圧がゼロ時点からの変位量はＸ・２δではなく、Ｘ・（２δ−α）と少し小さくなる。そして、後述するように、変位量αに相当する歪が第１導電性高分子膜１に生じて、弾性係数から算出される応力が生じることになる。
【００６２】
（レンズフォルダへの応用例）
具体的な動作について、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２をレンズフォルダへ応用した一例について、図４Ａ〜図４Ｆ、図５、図６を用いて示す。
【００６３】
図４Ａ及び図４Ｂは、ボイスコイルモータ駆動形式の小型レンズフォルダ駆動装置の断面図である。固定された円筒状のマグネット９に対面して円筒状のコイル１０が設置され、コイル１０は円筒状のレンズフォルダ１１と接続されている。コイル１０への通電により生じる電場とマグネット９の作用で、レンズフォルダ１１は、図４Ａの矢印で示す上下に移動する。マグネット９とコイル１０との間隙に、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を設ける。アクチュエータ２０は、図４Ｃに示すように、大略Ｃ字状を形成している。ここで、図４Ｃは、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２の断面図であり、前記変位機構６を円周上に１２個等間隔に並べて配置し、１２個の変位機構６，…，６と第１導電性高分子膜１と電解質托体層３と第２導電性高分子膜２とを帯状ケーシング７で包むように覆い、全体として、大略Ｃ字状を形成している。ここでは、各変位機構６を半径方向に拡大して図示している。
【００６４】
なお、９ａはヨークである。すなわち、例えば、図３Ａ〜図３Ｃでの一方のブレーキ固体面８ｂがマグネット９に、他方のブレーキ固体面８ａがコイル１０に対応すると考える。
【００６５】
この構成により、例えばレンズフォルダ１１の移動時にレンズフォルダ１１を停止させたい位置で早期にレンズフォルダ１１を固定したい場合、又はレンズフォルダ１１を移動した後に所定の位置でレンズフォルダ１１の停止を維持する場合、又は、コイル１０への通電をオフにしてもレンズフォルダ１１を所定の位置に固定したい場合には、第１及び第２導電性高分子膜１と２に通電することで各変位アーム部材４を突出させて、マグネット９とコイル１０との間隙を帯状ケーシング７を介して埋める。このように動作することにより、レンズフォルダ１１にブレーキを掛けることができる。逆に、第１及び第２導電性高分子膜１と２に対する通電をオフにすることで各変位アーム部材４での突出を無くし、マグネット９とコイル１０との間隙をあけて、レンズフォルダ１１に対するブレーキを解除して、レンズフォルダ１１を移動可能な状態とする。図４Ａは、第１及び第２導電性高分子膜１と２への通電前の様子であり、図４Ｂは第１及び第２導電性高分子膜１と２への通電後の様子である。ここで、例えば、コイル１０の外径は１２ｍｍである。
【００６６】
図４Ｄにおいて、帯状ケーシング７の両端を、テンション用接続バネ４１で結合している。図１Ｃでも両端部をテンション用バネ４１で引っ張る構成を示しているが、図４Ｄでは、円環状をした帯状ケーシング７において初めて実現できる構成である。なお、円環状とは、完全に円ではなくても、楕円、或いは、摩擦係数の低い多角形の周囲に帯状ケーシング７を巻き付けたような場合にも有効である。ここで、摩擦係数の低いとは、例えば、０．２以下が望ましい。多角形の場合には、角部の曲率が大きく影響するため、摩擦係数を低くするのが好ましい。
【００６７】
さらに、図４Ｅでは、同じく円環状において、帯状ケーシング７の両端部を接続用部材４３で完全に結合している。テンション用接続バネ４１と異なり、接続用部材４３には弾性は無いが、第１及び第２導電性高分子膜１，２自体が弾性体であるので、接続する際にテンションがあれば、十分に同様な効果が得られる。
【００６８】
なお、図４Ｄ及び図４Ｅの両方において、帯状ケーシング７の両端部を接合する際には、単に表面を覆っている帯状ケーシング７のみの接着ではなく、第１及び第２導電性高分子膜１，２が確実に結合するように接続することが必要となる。
【００６９】
また、図４Ｆはボイスコイルモータ駆動形式の小型レンズフォルダ全体の斜視図であり、図４Ｂに示したＢ−Ｂ線の断面図である。レンズフォルダ１１はほぼ円筒形状をしており、レンズフォルダ１１の中心軸と同心状に、帯状ケーシング７と、マグネット９と、そしてコイル１０とが環状に配置されている。この図４Ｄでは、マグネット９の磁力線を集中させるためのヨーク９ａは省略して図示している。なお、図４Ｄでは、マグネット９とコイル１０とは円筒状をしたものを使用しているが、円周方向に複数に分割されているものでも同様な効果がある。
【００７０】
以下、実施例について説明する。
【００７１】
（実施例１）
第１及び第２導電性高分子膜１，２の材料は、ポリピロールであり、寸法は、共に長さは３７ｍｍ、幅は５ｍｍ、厚さ１５μｍのものを使用した。
【００７２】
電解質托体層３の材料は、イオン液体として前述した１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム又はビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドであり、このイオン液体をゲル化したものを使用し、寸法は、長さは３７ｍｍ、幅は５ｍｍ、厚さ３０μｍの使用した。
【００７３】
第１導電性高分子膜１は、前述したように長さ３７ｍｍ、幅は５ｍｍのものを使用した。つまり、コイル１０の外径が１２ｍｍであり、この外径１２ｍｍから算出される周囲長さが約３７．７ｍｍであるため、帯状ケーシング７含めて、端部が離れた構成であることが分かる。
【００７４】
一方、マグネット９とコイル１０の間隙は、５００μｍである。ここで、厚さ１５μｍの第１及び第２導電性高分子膜１，２を使用し、厚さ３０μｍの電解質托体層３を使用するように設計しており、変位アーム部材４及び変位ベース部材５の厚さを各々１００μｍとした場合、図４Ｃの状態での変位アーム部材４の高さは２００μｍ、帯状ケーシング７の厚さを２０μｍとすると、帯状ケーシング７を含む変位機構６の幅は３００μｍとなる。よって、ブレーキ機能における設計上の余裕を２００μｍとすると、マグネット９とコイル１０の間隙は、５００μｍとなる。
【００７５】
図４Ａと図４Ｂでの導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２の変位量について述べる。第１導電性高分子膜１は、ポリピロールの場合で、±１Ｖの電圧の印加により約１％の変位が可能である。つまり、長さ３７ｍｍを使用しており、±１Ｖの電圧の印加により３７０μｍ伸縮する。図４Ｃに示したように１２個の変位機構６をほぼ均等に配置しており、１個の変位機構６当たりの図２の（Ｂ）での長さＬをＬ＝１．２ｍｍとした。また、変位アーム部材４の拡大率Ｘは、Ｘ＝２０とした。図２の（Ｃ）でのｎ＝１．２ｍｍ、ｍ＝６０μｍである。つまり、電圧印加により、Ｌ＝１．２ｍｍが１％変位することで、図２の（Ａ）での２δ＝１２μｍ、つまりＸ・２δ＝２４０μｍとなり、変位アーム部材４は２４０μｍだけ突出することが可能ある。従って、図４Ｃに示した導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２におけるマグネット９とコイル１０の間隙（言い換えれば、マグネット９に導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２が支持されている場合、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２とコイル１０との間隙）を、設計上の余裕も考慮して２００μｍとしているが、その間隙を、変位アーム部材４が２４０μｍ、つまり４０μｍを残して突出することで埋めることが可能となる。
【００７６】
次に、図５と図６を用いて、上述の４０μｍの変位量に相当する応力に関して説明する。図５は、横軸に変位量、縦軸に応力を示している。横軸で変位量がゼロの位置から、変位アーム部材４の突出を開始して、２００μｍに到達する。２００μｍに到達すると、変位アーム部材４は、帯状ケーシング７を介して、コイル１０の固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）に衝突しているため、コイル１０の固体面に衝突した以降は、変位アーム部材４は変位できない（変位アーム部材４は２００μｍの間隙以上に変位できない）。一方、第１導電性高分子膜１は電圧印加によって継続して２４０μｍ相当まで収縮しようと変形する。その結果、第１導電性高分子膜１には、４０μｍ相当分の変位量だけ伸張するのに必要な応力が働くことになる。具体的には、各々の変位アーム部材４は拡大率がＸ＝２０であり、４０μｍ突出するための第１導電性高分子膜１上での変位量は、４０／２０＝２μｍである。図３Ａではα＝２μｍとなる。Ｌ＝１．２ｍｍに対して２μｍは、０．１７％歪に相当する。
【００７７】
一方、図６は、横軸に歪率を、縦軸は応力である。図６は、所謂、引張試験により弾性係数を求める特性であり、この場合はポリピロールを使用して、第１導電性高分子膜１の特性グラフの一例として示している。ここで、上述の０．１７％歪に相当する値は、応力で２．０ＭＰａに相当する値であり（図５に示したように、変位アーム部材４上では、拡大率の逆数から、２．０／２０＝０．１ＭＰａに相当し）、単位換算して、２０４ｇｒ／ｍｍ２である。そして、第１導電性高分子膜１の膜断面積が１５μｍ×５ｍｍから、１５ｇｒの力が発生できる。したがって、図５に示したように、２００μｍまで突出した変位アーム部材４が、帯状ケーシング７を介して、固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）に衝突した後は、残り４０μｍの歪に相当する反力が１５ｇｒ、つまり拡大率Ｘ＝２０から、１５／２０＝０．７５ｇｒの力が、各変位アーム部材４の第１アーム部の先端から固体壁（ブレーキ固体面８ｂに相当）に加えられることになる。
【００７８】
以上のように、図４Ａに示した第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２をレンズフォルダ駆動装置のブレーキ装置へ応用した場合、マグネット９とコイル１０の５００μｍの間隙に挿入された３００μｍ厚さの導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２の第１導電性高分子膜１に電圧を印加することで、−１Ｖから＋１Ｖに応じて、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２とコイル１０との間の２００μｍの隙間を埋めた上に、さらに０．７５ｇｒの力でブレーキ機能を実現することが可能である。なお、導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２では、変位アーム部材４は計２４個有するので、０．７５ｇｒ×２４＝１８ｇｒのブレーキ力が働く。なお、帯状ケーシング７の外側表面は摩擦係数が高く、一例として摩擦係数μ＝０．７の材料を使用した場合には、マグネット９、或いはコイル１０の移動方向に対して１８ｇｒ×０．７＝約１３ｇｒのブレーキ力が達成できる。なお、レンズフォルダ１１とコイル１０の総重量は通常、５ｇｒ以下であり、十分なブレーキ力が得られる。
【００７９】
なお、図３Ａ或いは図３Ｂに示したように、固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）からの衝撃が発生した際にも、各変位アーム部材４を介して、第１導電性高分子膜１に衝撃が伝播する。第１導電性高分子膜１は、例えば固有振動数が４０〜６０Ｈｚ程度の特性を有することが多く、緩衝材としての優れた機能を保有している。その結果、急激なブレーキ機能又はブレーキ時の固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）の振動、さらにブレーキする以前の固体面（ブレーキ固体面８ａに相当）の大きな動きによる衝撃も想定されるが、それらの衝撃を第１導電性高分子膜１で吸収することが可能である点も、重要な特徴である。
【００８０】
導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２では、マグネット９とコイル１０との両側のどちらのブレーキ固体面（ブレーキ固体面８ａ及びブレーキ固体面８ｂに相当）からの衝撃にも対応できる。特に、図４Ａのように複数のレンズを有するレンズフォルダ１１等の光学部品は従来、落下等の衝撃に弱かった。ところが、第１実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２の構成によって、小型で衝撃に強いブレーキ機能を実現できる。
【００８１】
以上のように、第１実施形態によれば、第１導電性高分子膜１の収縮方向及び膨張（伸張）方向の双方向において各変位機構６が収縮及び伸張する（各変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端が第１導電性高分子膜１の膜厚方向に進退する）構成により、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化が可能な導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を得ることができる。
【００８２】
また、柔軟な帯状ケーシング７による摩擦係数が高い構成として、例えばアルミナ、シリカ、又は、ジルコンサンドなどのモース硬度３以上の固い無機研磨剤等を使用することにより、高いブレーキ性能が実現可能な導電性高分子アクチュエータ２０を用いたブレーキ装置１２を得ることができる。
【００８３】
（第２実施形態）
図７Ａ〜図９は、本発明にかかる第２実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの一例を示す図である。なお、前述した第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８４】
第２実施形態の実施例でも、第１実施形態と同じく第１及び第２導電性高分子膜１，２は、厚さ１５μｍ、幅は５ｍｍのもの、電解質托体層３は厚さ３０μｍの寸法のものを一例として使用した。
【００８５】
図７Ａに示したように、第１導電性高分子膜１と第２導電性高分子膜２とが電解質托体層３を介して接続されるように面対向しているが、第２導電性高分子膜２を対称面に、第２導電性高分子膜２の両面に、第３導電性高分子膜の一例として機能する第１導電性高分子膜１と電解質托体層（第２電解質托体層）３を設けて導電性高分子アクチュエータ２０Ａを構成しており、さらに両方の第１導電性高分子膜１，１の外側面において、複数の変位機構６，…，６を設けてある点が、図１Ａの第１実施形態と異なる点である。各変位機構６は、一対の変位アーム部材４，４と変位ベース部材５とで構成している点は同じである。なお、説明の都合上、第１実施形態と同じ位置に配置された第１導電性高分子膜（図７Ａの上側の第１導電性高分子膜）１に配置された変位機構６を第１変位機構６と呼び、第１実施形態には無かった第３導電性高分子膜の一例として機能する第１導電性高分子膜（図７Ａの下側の第１導電性高分子膜）１に配置された変位機構６を第２変位機構６と呼ぶこともある。
【００８６】
図７Ｂは、図７Ａに示した第１及び第２導電性高分子膜１と２、及び電解質托体層３を分解して示した図である。各変位アーム部材４は、両側の第１導電性高分子膜１，１にそれぞれ接合されている点、及び、２枚の第１導電性高分子膜１，１及び第２導電性高分子膜２とに電圧をそれぞれ印加するための可変直流電源４２を２個配置している点（図８Ａ及び図８Ｂ参照）以外は、第１実施形態と同じである。
【００８７】
次に、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとしての機能を説明する。図８Ａ及び図８Ｂには、第２実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａを示しており、図７Ａに示したＡ−Ａ線沿いの断面図である。図８Ａの上下両側の変位機構６，６，６と第１導電性高分子膜１，１と電解質托体層３，３と第２導電性高分子膜２とを柔軟な帯状ケーシング７で包含するように覆っている。電圧の印加に関しては、第１実施形態での図３Ａ及び図３Ｂに対して、図８Ａ及び図８Ｂが対応している。つまり、図８Ｂは、第１及び第２導電性高分子膜１と２に電位差が無く、図３Ｃに相当する変位アーム部材４が最も縮んだ状態は使用していない。したがって、第１実施形態と異なる点は、両側の第１導電性高分子膜１，１に電圧印加しており、変位アーム部材４，…，４のそれぞれは、両側の第１導電性高分子膜１，１のそれぞれ収縮する変位量δに応じて、Ｘ・δだけ突出するが、両側に変位アーム部材４，…，４が配置されているので、ブレーキ固体面８ａと導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとの間隙に対して、２・Ｘ・δだけ変位できる。つまり、図３Ｃに相当する逆電位の−１Ｖを第１導電性高分子膜１に印加せずとも、十分な変位量が実現できることになる。
【００８８】
次に、図８Ａと図８Ｂにて、変位について説明する。βは変位アーム部材４，…，４がブレーキ固体面８ａに衝突した後の仮想的な変位量で、第１実施形態でのαに相当するが、値は異なるので記号を区別して使用する。その衝突の結果、ブレーキ固体面８ａへの変位アーム部材４，…，４の衝突までに、片側の第１導電性高分子膜１の収縮する変位量（２δ−β）に対して、片側の変位アーム部材４では、拡大率を考慮したＸ・（２δ−β）−Ｘ・δ＝Ｘ・（δ−β）だけ変位する。両端では、２・Ｘ・（δ−β）だけ変位する。
【００８９】
因みに、第１実施形態では、−１Ｖ電位から＋１Ｖ電位までで、Ｘ・（２δ−α）の変位量であった。
【００９０】
これらの定式化から、第２実施形態では、第１実施形態と比して、ブレーキ固体面８ａまでの間隙が同じ寸法Ｇと仮定した場合には、第２実施形態では、Ｇ＝２・Ｘ・（δ−β）、第１実施形態ではＧ＝Ｘ・（２δ−α）となる。つまり、Ｇが同じ値の下では、β＝α／２となり、第２実施形態の方が、第１実施形態と比して、衝突後の変位量が１／２に減少し、その分だけ、ブレーキ固体面８ａへの力も１／２に減少することが予測できる。
【００９１】
具体的には、第１実施形態で示した図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃと同じボイスコイルモータ駆動形式の小型レンズフォルダを使用して説明する。図９には、図４Ｃに相当するが、第２実施形態での断面を示している。図９は、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの断面図であるが、変位機構６を半径方向に拡大図示している。第１導電性高分子膜１としては、一例として、前述したように長さ３７ｍｍ、幅は５ｍｍのものを使用している。また、マグネット９とコイル１０の間隙は、３００μｍである。ここで、厚さ１５μｍの第１及び第２導電性高分子膜１，２を使用し、厚さ３０μｍの電解質托体層３とで設計しており、変位アーム部材４、及び変位ベース部材５の厚さを各々１００μｍとした場合、図４Ｃ状態での変位アーム部材４の高さは２００μｍ、帯状ケーシング７の厚さを２０μｍとすると、帯状ケーシング７を含む変位機構６の幅は５４５μｍとなる。よって、ブレーキ機能における間隙を設計上の余裕も考慮して２００μｍとすると、マグネット９とコイル１０の間隙は、７４５μｍとなる。なお、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの両側に間隙を有する場合は、間隙は各々１００μｍである。
【００９２】
第１導電性高分子膜１は、ポリピロールの場合で、±１Ｖの電圧印加により約１％変位が可能であるが、第２実施形態では０Ｖ〜１Ｖのみの印加であるから、約．０．５％の変位となる。つまり、長さ３７ｍｍの第１導電性高分子膜１を使用しており、＋１Ｖの電圧印加により、第１導電性高分子膜１は１８５μｍ伸縮する。図４Ｃと同様に、図９に示したように１２個の小型の変位機構６，…，６をほぼ均等に円周状に配置しており、１個の変位機構６当たりの図２の（Ｂ）での長さＬはＬ＝１．２ｍｍであり、変位アーム部材４の拡大率ＸもＸ＝２０と同じとした。つまり、電圧印加により、Ｌ＝１．２ｍｍが０．５％変位することで、δ＝６μｍ、つまりＸ・δ＝１２０μｍとなり、片側の変位アーム部材４は１２０μｍだけ突出することになる。したがって、図９に示したブレーキ機構におけるマグネット９とコイル１０の間隙を、設計上の余裕も考慮して２００μｍとしているが、その間隙を片側の変位アーム部材４が１２０μｍ、つまり２０μｍを残して突出することで埋めることが可能となる。
【００９３】
次に、前述の図６を用いて、上述の２０μｍの変位量に相当する応力に関して説明する。第１実施形態と同様に考えると、第１導電性高分子膜１には２０μｍ相当分の変位量だけ伸張するのに必要な応力が働くことになる。具体的には、各々の変位アーム部材４は拡大率がＸ＝２０であり、２０μｍの突出するための第１導電性高分子膜１上での変位量は、２０／２０＝１μｍである。図８Ａでのα＝１μｍとなる。Ｌ＝１．２ｍｍに対して１μｍは、０．０８３％歪に相当する。一方、図６は、横軸に歪率を、縦軸に応力をとっており、０．０８３％歪相当は、応力で１．０ＭＰａ相当であり、単位換算して、１０２ｇｒ／ｍｍ２である。そして、第１導電性高分子膜１の膜断面積が１５μｍ×５ｍｍから、７．７ｇｒの力が発生できる。したがって、１００μｍまで突出した変位アーム部材４がブレーキ固体面８ａに衝突した後は、残り２０μｍの歪に相当する反力として７．７ｇｒの力が、つまり拡大率Ｘ＝２０から、７．７／２０＝０．３９ｇｒの力が、変位アーム部材４の各先端から固体壁（ブレーキ固体面８ａに相当）に加えられることを意味する。さらに、変位アーム部材４は計２４個有するので、０．３９ｇｒ×２４＝９．４ｇｒのブレーキ力が働く。そして、帯状ケーシング７の外側表面の摩擦係数μ＝０．７の材料を使用した場合に、マグネット９、或いはコイル１０の移動方向に対して９．４ｇｒ×０．７＝約６．６ｇｒのブレーキ力が達成できる。なお、レンズフォルダ１１とコイル１０の総重量は通常、５ｇｒ以下であり、ブレーキ機能は実現できる。
【００９４】
以上のように、第１実施形態と異なり、第２実施形態ではブレーキ機能を発現していない際に非ブレーキ時に通電が不要である。ブレーキ固体面８ａと導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとの間隙が設計上の余裕から決定されることが大きい中、小型の変位機構６，…，６を導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの両面に配置することで、片側の第１導電性高分子膜１の変位量が少なくても、ブレーキに至るに必要な変位量を実現することができ、かつ非ブレーキ時での省エネ効果がある点が、特徴的である。
【００９５】
なお、ブレーキ力が不足する場合には、第１導電性高分子膜１の変位量を増加させることが望ましく、そのために印加電圧を上昇させる必要がある。第１及び第２導電性高分子膜１と２の耐久性の範囲での制御が要求される。
【００９６】
最後に、逆説的な説明になるが、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、ブレーキ機能を発現している際に＋１Ｖの印加電圧を掛けているが、これに限らず、逆に、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとブレーキ固体面８ａ，８ｂ（コイル１０とマグネット９とに相当。）との間隙を無くすように配置してブレーキ機能時には印加電圧をゼロにする（図１２Ａ参照）。一方、図８Ｂに相当する非ブレーキ時には、−１Ｖを印加して導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａとブレーキ固体面８ａ，８ｂ（コイル１０とマグネット９とに相当。）との間に間隙を形成する（図１２Ｂ参照）制御方法もある。具体的には、ブレーキ固体面８ａのみ、又は、ブレーキ固体面８ａ及びブレーキ固体面８ｂの両方に導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの変位機構６が帯状ケーシング７を介して接触している際に、印加電圧がゼロとなるように変位量を設計している。このとき、導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａは、ブレーキ固体面８ａに対向するブレーキ固体面８ｂに支持されるか、又は、ブレーキ固体面８ａ及び８ｂ以外の他の支持部材により、ブレーキ固体面８ａ及びブレーキ固体面８ｂとの間に支持されるようにする。
【００９７】
この構成においては、同じ第２実施形態であっても印加電圧の制御方法を変更するだけで、非ブレーキ時にのみ電圧印加が必要で、ブレーキ時に電圧ゼロが実現できる。つまり、レンズフォルダ１１等の保持には、駆動時と同様にコイル１０に非常に多くの電流が必要であり、また装置全体の電源オフ後の搬送時にもレンズフォルダ１１が衝撃に強い第１導電性高分子膜１に保持されていることが望ましく、かつ、それらの時間帯が非常に長時間を占有することが多い。したがって、このようなケースでは、省エネ効果がさらに大きいことが予測できる。このように、変位機構６を導電性高分子アクチュエータ２０Ａの両面に配置して、かつ非ブレーキ時に電圧印加する方法により、ブレーキ時あるいは搬送時に、電源オフできるブレーキ機能が実現できる。すなわち、レンズなどの光学部品を駆動しない状態が長時間継続するケースでは有効であり、例えば、商品として輸送したり保管する際は勿論、ユーザが使用する際の多くの場合、例えば撮影時の合焦時、又は、タイマー撮影時など、レンズなどの光学部品の位置を固定する場合には、消費電力が発生しない方が省エネとなるためである。
【００９８】
以上のように、第２実施形態によれば、２枚の第１導電性高分子膜１，１のそれぞれの収縮方向或いは膨張方向において各変位機構６の変位アーム部材４の第２アーム部４ｂの先端が各第１導電性高分子膜１の膜厚方向に対して進退する（各変位機構６を収縮及び伸張する）構成により、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化が可能なことに加えて、大きな変位量で駆動が可能な導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａを得ることができる。
【００９９】
また、柔軟な帯状ケーシング７による摩擦係数が高い構成により、大きな変位量で駆動する際にも、高いブレーキ性能が実現可能な導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａを得ることができる。
【０１００】
また、ブレーキ固体面８ａのみ、又は、ブレーキ固体面８ａ及びブレーキ固体面８ｂの両方に導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａの各変位機構６が帯状ケーシング７を介して接触してブレーキが機能している際に電位差を与える必要がない構成により、大きな変位量で駆動する際にも省電力である導電性高分子アクチュエータ２０Ａを用いたブレーキ装置１２Ａを得ることができる。なお、第２実施形態で実現した、ブレーキが機能している際に電位差を与える必要がない構成に関して、第１導電性高分子膜１への印加電圧と変位量、或いは変位機構６の設置間隔又は拡大率を適切に設けることで、第１実施形態でも実現可能である。
【０１０１】
なお、図１０Ａ及び図１０Ｂには、本発明の前記第１実施形態或いは前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータ２０，２０Ａを用いたブレーキ装置１２，１２Ａをレンズフォルダ１１へ応用した際の、レンズフォルダ１１を搭載した携帯電話１２及びデジタルカメラ１３を示す図である。
【０１０２】
なお、本発明は、円筒状のブレーキ構成でなくとも、例えば図１１に示したような直線状の帯状ケーシング７で覆われた前記第１又は第２実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０，２０Ａを用いたブレーキ装置１２，１２Ａを１個又は複数個使用する方法もある。レンズフォルダ１１は光学部品の性質上、円筒であることが多く、マグネット９及びコイル１０も円筒となるが、帯状ケーシング７で覆われた前記第１又は第２実施形態の導電性高分子アクチュエータ２０，２０Ａを用いたブレーキ装置１２，１２Ａは、平板型で直線状でも、前記した環状のものとまったく同様に機能する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
なお、前記様々な実施形態のうち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。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明に係る導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置は、間隙を有して相対的に駆動する固体面の間に挿入して使用し、電荷を加えて膜厚方向に収縮及び伸張することによって、駆動する固体面にブレーキとして作用させるもので、導電性高分子膜の弾性により衝撃吸収が可能で、導電性高分子膜が薄く、軽く、静かに伸縮することから、小型で衝撃に強く、軽量化、静音化、省電力化が実現できるものであり、レンズフォルダの駆動部（駆動装置）のブレーキ装置として好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の部分的な外観を示す斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の一部を分解した状態を示す斜視図である。
【図１Ｃ】本発明の前記第１実施形態の変形例における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の部分的な外観を示す斜視図である。
【図１Ｄ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｅ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｆ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｇ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｈ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図１Ｉ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の変位機構の変形例を示す断面図である。
【図２】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す図１ＡのＡ−Ａ線の断面図であり、（Ａ）は、可変直流電源から正電圧を第１導電性高分子膜に印加した状態、（Ｂ）は、可変直流電源から電圧を第１及び第２導電性高分子膜に印加する前の状態、及び、（Ｃ）は、可変直流電源から負電圧を第１導電性高分子膜に印加した状態をそれぞれ示す図である。
【図３Ａ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す部分断面図である。
【図４Ｂ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す部分断面図である。
【図４Ｃ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す断面図である。
【図４Ｅ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す一部断面図である。
【図４Ｆ】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す斜視図である。
【図５】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置における変位アーム部材の変位動作の一例であって、横軸に変位量、縦軸に応力を示すグラフである。
【図６】本発明の前記第１実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置における導電性高分子膜の特性の一例であって、横軸に歪率を、縦軸は応力を示すグラフである。
【図７Ａ】本発明の第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の部分的な外観を示す斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の一部分解した外観を示す斜視図である。
【図８Ａ】本発明の前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図８Ｂ】本発明の前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図９】本発明の前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへの応用を示す部分断面図である。
【図１０Ａ】本発明の前記第１実施形態或いは前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへ応用した際の、レンズフォルダを搭載した携帯電話を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明の前記第１実施形態或いは前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへ応用した際の、レンズフォルダを搭載したデジタルカメラを示す斜視図である。
【図１１】本発明の前記第１実施形態或いは前記第２実施形態における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置のレンズフォルダへ応用した際の、平板型で直線状の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置を示す斜視図である。
【図１２Ａ】本発明の前記第２実施形態の変形例における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図１２Ｂ】本発明の前記第２実施形態の前記変形例における導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置の動作を示す断面図である。
【図１３】特許文献１の従来のレンズフォルダの駆動装置の一例を示す斜視図である。
【図１４】特許文献２の従来のレンズフォルダの駆動装置の別の例を示す斜視図である。
【図１５】特許文献３の従来のレンズフォルダの駆動装置のさらに別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１ 第１導電性高分子膜
１ａ 外側面
１ｃ 溝部
１ｄ 係止溝
２ 第２導電性高分子膜
３ 電解質托体層
４，４Ｄ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ 変位アーム部材
４ａ 第１アーム部
４ｂ 第２アーム部
４ｃ 第１アーム部の先端の外側縁部
４ｈ 係合突起
４ｉ 係合凹部
５，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ，５Ｉ 変位ベース部材
５ａ，５ｂ 端部
５ｃ 中心部
５ｄ 係止突起
５ｈ 係合凹部
５ｉ 係合突起
６ 変位機構
７ 帯状ケーシング
８ａ，８ｂ ブレーキ固体面
９ マグネット
９ａ ヨーク
１０ コイル
１１ レンズフォルダ
１２，１２Ａ 導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置
２０，２０Ａ 導電性高分子アクチュエータ
４０ テンション用支持面
４１ テンション用バネ
４２ 可変直流電源
４３ 接続用部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電性高分子膜と第２導電性高分子膜とが第１電解質托体層を介して接続されるように面対向させ、前記第１導電性高分子膜の外側面に、第１ブレーキ固体面に対向しかつ前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第１変位機構を設けて、
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えて前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮させることにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第１ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なうことを特徴とする導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項２】
前記第１変位機構は、一端が前記第１導電性高分子膜の溝部に嵌め込まれた第１アーム部と、前記第１アーム部に対して屈曲して連結された第２アーム部とを有する板状のアーム部材と、前記第１導電性高分子膜の前記外側面に摺動可能に載置され、一端部に前記アーム部材の前記第１アーム部が常時接触し、接触部分が支点となって前記アーム部材が支点回りに回動して、前記第２アーム部の先端が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に進退して、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の前記膜厚方向に伸縮する、請求項１に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項３】
前記第２導電性高分子膜において、前記第１導電性高分子膜とは反対側に第２電解質托体層を介して接続される第３導電性高分子膜を有し、前記第３導電性高分子膜の外側面に、第２ブレーキ固体面に対向しかつ前記第３導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第２変位機構を設けて、
前記第３導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第３導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記第２変位機構が前記第３導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第２ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なう、請求項１又は２に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項４】
前記第１変位機構と前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の外側に設けられて、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜と前記第１電解質托体層と前記第１変位機構とを包含する、帯状ケーシングを備える、請求項１又は２に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項５】
前記第１変位機構と前記第１導電性高分子膜と前記第２変位機構と前記第３導電性高分子膜の外側に設けられて、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜と前記第３導電性高分子膜と前記第１電解質托体層と前記第２電解質托体層と前記第１変位機構と前記第２変位機構とを包含する、帯状ケーシングを備える、請求項３に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項６】
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張することにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の前記膜厚方向に収縮する、請求項１，２，及び４のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項７】
前記第３導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第３導電性高分子膜が膨張することにより、前記第２変位機構が前記第３導電性高分子膜の前記膜厚方向に収縮する、請求項３又は５に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項８】
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差が無い状態で前記帯状ケーシングを介して前記第１変位機構は前記第１ブレーキ固体面に接触してブレーキ動作を行なう一方、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に収縮して前記第１ブレーキ固体面から離れてブレーキ動作解除を行なう、請求項１，２，４，及び６のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項９】
前記変位機構を複数個、環状に配置されて、前記酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記全ての変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記ブレーキ固体面に接離する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項１０】
前記第１導電性高分子膜及び前記第２導電性高分子膜の両端部に張力を付与して前記第１導電性高分子膜及び前記第２導電性高分子膜を展張状態に保持するバネをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項１】
第１導電性高分子膜と第２導電性高分子膜とが第１電解質托体層を介して接続されるように面対向させ、前記第１導電性高分子膜の外側面に、第１ブレーキ固体面に対向しかつ前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第１変位機構を設けて、
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えて前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮させることにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第１ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なうことを特徴とする導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項２】
前記第１変位機構は、一端が前記第１導電性高分子膜の溝部に嵌め込まれた第１アーム部と、前記第１アーム部に対して屈曲して連結された第２アーム部とを有する板状のアーム部材と、前記第１導電性高分子膜の前記外側面に摺動可能に載置され、一端部に前記アーム部材の前記第１アーム部が常時接触し、接触部分が支点となって前記アーム部材が支点回りに回動して、前記第２アーム部の先端が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に進退して、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の前記膜厚方向に伸縮する、請求項１に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項３】
前記第２導電性高分子膜において、前記第１導電性高分子膜とは反対側に第２電解質托体層を介して接続される第３導電性高分子膜を有し、前記第３導電性高分子膜の外側面に、第２ブレーキ固体面に対向しかつ前記第３導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮駆動可能な第２変位機構を設けて、
前記第３導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第３導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記第２変位機構が前記第３導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記第２ブレーキ固体面に接離し、ブレーキ動作又はブレーキ動作解除を行なう、請求項１又は２に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項４】
前記第１変位機構と前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の外側に設けられて、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜と前記第１電解質托体層と前記第１変位機構とを包含する、帯状ケーシングを備える、請求項１又は２に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項５】
前記第１変位機構と前記第１導電性高分子膜と前記第２変位機構と前記第３導電性高分子膜の外側に設けられて、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜と前記第３導電性高分子膜と前記第１電解質托体層と前記第２電解質托体層と前記第１変位機構と前記第２変位機構とを包含する、帯状ケーシングを備える、請求項３に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項６】
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張することにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の前記膜厚方向に収縮する、請求項１，２，及び４のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項７】
前記第３導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第３導電性高分子膜が膨張することにより、前記第２変位機構が前記第３導電性高分子膜の前記膜厚方向に収縮する、請求項３又は５に記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項８】
前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差が無い状態で前記帯状ケーシングを介して前記第１変位機構は前記第１ブレーキ固体面に接触してブレーキ動作を行なう一方、前記第１導電性高分子膜と前記第２導電性高分子膜の間に電位差を与えることにより、酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記第１変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に収縮して前記第１ブレーキ固体面から離れてブレーキ動作解除を行なう、請求項１，２，４，及び６のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項９】
前記変位機構を複数個、環状に配置されて、前記酸化還元反応により前記第１導電性高分子膜が膨張或いは収縮することにより、前記全ての変位機構が前記第１導電性高分子膜の膜厚方向に伸縮して前記ブレーキ固体面に接離する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【請求項１０】
前記第１導電性高分子膜及び前記第２導電性高分子膜の両端部に張力を付与して前記第１導電性高分子膜及び前記第２導電性高分子膜を展張状態に保持するバネをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１つに記載の導電性高分子アクチュエータを用いたブレーキ装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図１Ｈ】
【図１Ｉ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図４Ｆ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図１Ｈ】
【図１Ｉ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図４Ｆ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１５９７８０（Ｐ２０１０−１５９７８０Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８０４（Ｐ２００９−８０４）
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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