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技術 高分子アクチュエーター、アクチュエーター装置、高分子アクチュエーターの製造方法及びアクチュエーター装置の製造方法

出願人 ソニー株式会社
発明者 本郷一泰福元康司木下隆
出願日 2012年5月30日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2012-123062
公開日 2013年12月12日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2013-251942
状態 未査定
技術分野 特殊な電動機、発電機
主要キーワード アクチュエーター素子 外力センサ スライド開閉式 直接駆動型 高分子アクチュエーター 正四角形状 角度差分 各高分子アクチュエータ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図る。

解決手段

対向して位置された一対の対向部と、前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とを備え、前記一対の対向部と前記折り返し部が内側から順に積層された内側電極層電解質層外側電極層によって構成された。 これにより、第1の対向部と第2の対向部にそれぞれ変位が生じて変位が加算されると共に折り返し部においても屈曲による変位が生じ、全体として大きな変位が発生し、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図る技術分野に関する。

概要

背景

電子デバイス制御装置ロボット医療機器マイクロマシン撮像装置等の各種の電子機器等の各種の分野において高分子アクチュエーターが用いられている。

このような高分子アクチュエーターは、例えば、ビデオカメラスチルカメラ等の各種の撮像装置において、レンズ光軸方向や光軸に直交する方向へ移動させるための駆動力を発生する駆動部として用いられる。この場合には、レンズ(レンズ群)が高分子アクチュエーターによって光軸方向へ移動されてフォーカシングズーミングが行われたり、レンズやCCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の撮像素子が光軸に直交する方向へ移動されてぶれ補正が行われる。

上記のような高分子アクチュエーターは、外部からの刺激、例えば、化学的刺激電気的刺激熱刺激光刺激磁気刺激等によって変位を生じるアクチュエーターであり、中でも、近年は電気的刺激によって変位を生じ駆動力を発生するタイプの研究が盛んに行われている。

このような高分子アクチュエーターはエネルギー効率が高く低コストで製造することができると言う利点があるが、一般に、変位量が小さいため、複数の高分子アクチュエーターが連結されて変位量が大きくされたアクチュエーター装置が用いられる場合も多い。

上記した高分子アクチュエーター及びアクチュエーター装置を各種の分野に用いるためには、小型化が確保された上で変位量の増大が図られることが望ましい。

そこで、従来の高分子アクチュエーター及びアクチュエーター装置として、小型化及び変位量の増大が図られたものがある(例えば、特許文献1参照)。

特許文献1に記載された高分子アクチュエーターは、一方向に延びる板状に形成され、電解質層を挟んで互いに反対側に電極層がそれぞれ設けられ、互いの電極層が電解質層の中間部において交差されるように構成されている。

各高分子アクチュエーターは電極層が長手方向における端部で接続され、隣接する高分子アクチュエーターの長手方向における各端部同士が留め具によって連結され、複数の高分子アクチュエーターが連結されたアクチュエーター装置が構成されている。

特開2007−28749号公報

概要

構造の簡素化をった上で変位量の増大をる。 対向して位置された一対の対向部と、前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とを備え、前記一対の対向部と前記折り返し部が内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された。 これにより、第1の対向部と第2の対向部にそれぞれ変位が生じて変位が加算されると共に折り返し部においても屈曲による変位が生じ、全体として大きな変位が発生し、構造の簡素化をった上で変位量の増大をる技術分野に関する。

目的

そこで、本技術高分子アクチュエーター、アクチュエーター装置、高分子アクチュエーターの製造方法及びアクチュエーター装置の製造方法は、上記した問題点を克服し、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図ることを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

対向して位置された一対の対向部と、前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とを備え、前記一対の対向部と前記折り返し部が内側から順に積層された内側電極層電解質層外側電極層によって構成された高分子アクチュエーター

請求項2

前記一対の対向部の対向方向に直交する面内において少なくとも一部が屈曲された請求項1に記載の高分子アクチュエーター。

請求項3

前記対向方向に延びる仮想軸を中心とした円環状又は環状の正多角形状に形成された請求項2に記載の高分子アクチュエーター。

請求項4

一方の前記対向部と前記折り返し部の半分の部分とによって構成された第1の積層体と、他方の前記対向部と前記折り返し部の他の半分の部分とによって構成された第2の積層体とを備え、前記一方の対向部と前記他方の対向部との間に仕切部材が配置された状態で前記第1の積層体の前記折り返し部の半分の部分と前記第2の積層体の前記折り返し部の半分の部分とが接合されて形成された請求項1に記載の高分子アクチュエーター。

請求項5

対向して位置された一対の対向部と前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とが内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーターが複数設けられ、前記複数の高分子アクチュエーターが前記一対の対向部の対向方向に並んで配置された状態で連結体によって連結されて構成されたアクチュエーター装置

請求項6

前記複数の高分子アクチュエーターの隣接する各対向部における前記折り返し部と反対側に位置する端部が前記連結体によって連結された請求項5に記載のアクチュエーター装置。

請求項7

前記連結体の厚みが前記折り返し部の厚みより薄くされた請求項6に記載のアクチュエーター装置。

請求項8

前記連結体の硬度が前記高分子アクチュエーターの硬度より小さくされた請求項6に記載のアクチュエーター装置。

請求項9

前記連結体が前記内側電極層又は前記外側電極層と同じ材料によって形成され、前記連結体によって前記複数の高分子アクチュエーターの前記各内側電極層又は前記各外側電極層が連結された請求項6に記載のアクチュエーター装置。

請求項10

前記連結体が導電性材料によって形成され、前記連結体によって前記複数の高分子アクチュエーターの前記各内側電極層又は前記各外側電極層が連結された請求項6に記載のアクチュエーター装置。

請求項11

前記連結体がフレキシブルプリント配線板によって形成された請求項10に記載のアクチュエーター装置。

請求項12

前記連結体は2枚の接続シートの各一端部が接合されて構成され、一方の前記接続シートの他端部と他方の接続シートの他端部とがそれぞれ前記各対向部にそれぞれ接合された請求項6に記載のアクチュエーター装置。

請求項13

一方の前記高分子アクチュエーターの対向部と他方の前記高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で前記連結体が各対向部に接合された請求項6に記載のアクチュエーター装置。

請求項14

順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された第1の積層体が形成され、順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された第2の積層体が形成され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の間の一部を除いた部分に仕切部材が配置された状態で前記第1の積層体と前記第2の積層体が対向して位置され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の前記仕切部材が配置されていない各部分が接合されて折り返し部として形成され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の間から前記仕切部材が取り外されて形成された高分子アクチュエーターの製造方法。

請求項15

対向して位置された一対の対向部と前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とが内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーターが複数設けられ、一方の前記高分子アクチュエーターの対向部と他方の前記高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で連結体が各対向部に接合されて形成されたアクチュエーター装置の製造方法。

技術分野

0001

本技術は高分子アクチュエーターアクチュエーター装置、高分子アクチュエーターの製造方法及びアクチュエーター装置の製造方法についての技術分野に関する。詳しくは、対向して位置された一対の対向部と一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とを順に積層された内側電極層電解質層外側電極層によって構成して構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図る技術分野に関する。

背景技術

0002

電子デバイス制御装置ロボット医療機器マイクロマシン撮像装置等の各種の電子機器等の各種の分野において高分子アクチュエーターが用いられている。

0003

このような高分子アクチュエーターは、例えば、ビデオカメラスチルカメラ等の各種の撮像装置において、レンズ光軸方向や光軸に直交する方向へ移動させるための駆動力を発生する駆動部として用いられる。この場合には、レンズ(レンズ群)が高分子アクチュエーターによって光軸方向へ移動されてフォーカシングズーミングが行われたり、レンズやCCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の撮像素子が光軸に直交する方向へ移動されてぶれ補正が行われる。

0004

上記のような高分子アクチュエーターは、外部からの刺激、例えば、化学的刺激電気的刺激熱刺激光刺激磁気刺激等によって変位を生じるアクチュエーターであり、中でも、近年は電気的刺激によって変位を生じ駆動力を発生するタイプの研究が盛んに行われている。

0005

このような高分子アクチュエーターはエネルギー効率が高く低コストで製造することができると言う利点があるが、一般に、変位量が小さいため、複数の高分子アクチュエーターが連結されて変位量が大きくされたアクチュエーター装置が用いられる場合も多い。

0006

上記した高分子アクチュエーター及びアクチュエーター装置を各種の分野に用いるためには、小型化が確保された上で変位量の増大が図られることが望ましい。

0007

そこで、従来の高分子アクチュエーター及びアクチュエーター装置として、小型化及び変位量の増大が図られたものがある(例えば、特許文献1参照)。

0008

特許文献1に記載された高分子アクチュエーターは、一方向に延びる板状に形成され、電解質層を挟んで互いに反対側に電極層がそれぞれ設けられ、互いの電極層が電解質層の中間部において交差されるように構成されている。

0009

各高分子アクチュエーターは電極層が長手方向における端部で接続され、隣接する高分子アクチュエーターの長手方向における各端部同士が留め具によって連結され、複数の高分子アクチュエーターが連結されたアクチュエーター装置が構成されている。

0010

特開2007−28749号公報

発明が解決しようとする課題

0011

ところが、特許文献1に記載された高分子アクチュエーター及びアクチュエーター装置にあっては、互いの電極層が電解質層の中間部において交差されるように構成されているため、構造が複雑であり、製造が容易でないと共に製造コストも高くなってしまう。

0012

また、留め具によって隣接する高分子アクチュエーターが連結されているため、留め具による連結状態や高分子アクチュエーターに発生する変位量によっては、留め具が高分子アクチュエーターから脱落するおそれがある。一方、留め具により隣接する高分子アクチュエーターが強固に連結されていると、高分子アクチュエーターに歪みが発生し、必要な方向への必要な変位量を確保することができなくなるおそれもある。

0013

そこで、本技術高分子アクチュエーター、アクチュエーター装置、高分子アクチュエーターの製造方法及びアクチュエーター装置の製造方法は、上記した問題点を克服し、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図ることを課題とする。

課題を解決するための手段

0014

第1に、高分子アクチュエーターは、上記した課題を解決するために、対向して位置された一対の対向部と、前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とを備え、前記一対の対向部と前記折り返し部が内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成されたものである。

0015

従って、高分子アクチュエーターにあっては、一対の対向部が折り返し部によって連結されると共に電解質層を挟んだ反対側に内側電極層と外側電極層が位置される。

0016

第2に、上記した高分子アクチュエーターにおいては、一対の対向部の対向方向に直交する面内において少なくとも一部が屈曲されることが望ましい。

0017

一対の対向部の対向方向に直交する面内において少なくとも一部が屈曲されることにより、対向方向以外の変位が各部間において互いに規制され、変位が対向方向以外に発生し難く、変位方向に発生する変位のロスが小さい。

0018

第3に、上記した高分子アクチュエーターにおいては、前記対向方向に延びる仮想軸を中心とした円環状又は環状の正多角形状に形成されることが望ましい。

0019

対向方向に延びる仮想軸を中心とした円環状又は環状の正多角形状に形成されることにより、対向方向に直交する面内における変位が高い精度で打ち消される。

0020

第4に、上記した高分子アクチュエーターにおいては、一方の前記対向部と前記折り返し部の半分の部分とによって構成された第1の積層体と、他方の前記対向部と前記折り返し部の他の半分の部分とによって構成された第2の積層体とを備え、前記一方の対向部と前記他方の対向部との間に仕切部材が配置された状態で前記第1の積層体の前記折り返し部の半分の部分と前記第2の積層体の前記折り返し部の半分の部分とが接合されて形成されることが望ましい。

0021

一方の対向部と他方の対向部との間に仕切部材が配置された状態で第1の積層体の折り返し部の半分の部分と第2の積層体の折り返し部の半分の部分とが接合されて形成されることにより、高分子アクチュエーターの形成が容易になる。

0022

第1に、アクチュエーター装置は、上記した課題を解決するために、対向して位置された一対の対向部と前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とが内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーターが複数設けられ、前記複数の高分子アクチュエーターが前記一対の対向部の対向方向に並んで配置された状態で連結体によって連結されて構成されたものである。

0023

従って、アクチュエーター装置にあっては、各高分子アクチュエーターにおいて、一対の対向部が折り返し部によって連結されると共に電解質層を挟んだ反対側に内側電極層と外側電極層が位置される。

0024

第2に、上記したアクチュエーター装置においては、前記複数の高分子アクチュエーターの隣接する各対向部における前記折り返し部と反対側に位置する端部が前記連結体によって連結されることが望ましい。

0025

複数の高分子アクチュエーターの隣接する各対向部における折り返し部と反対側に位置する端部が連結体によって連結されることにより、動作方向において変位のロスが少ない。

0026

第3に、上記したアクチュエーター装置においては、前記連結体の厚みが前記折り返し部の厚みより薄くされることが望ましい。

0027

連結体の厚みが折り返し部の厚みより薄くされることにより、アクチュエーター装置の変位時の負荷が低減される。

0028

第4に、上記したアクチュエーター装置においては、前記連結体の硬度が前記高分子アクチュエーターの硬度より小さくされることが望ましい。

0029

連結体の硬度が高分子アクチュエーターの硬度より小さくされることにより、アクチュエーター装置の変位時の負荷が一層低減される。

0030

第5に、上記したアクチュエーター装置においては、前記連結体が前記内側電極層又は前記外側電極層と同じ材料によって形成され、前記連結体によって前記複数の高分子アクチュエーターの前記各内側電極層又は前記各外側電極層が連結されることが望ましい。

0031

連結体が内側電極層又は外側電極層と同じ材料によって形成され、連結体によって複数の高分子アクチュエーターの各内側電極層又は各外側電極層が連結されることにより、連結体と電極層の接合性が高くなる。

0032

第6に、上記したアクチュエーター装置においては、前記連結体が導電性材料によって形成され、前記連結体によって前記複数の高分子アクチュエーターの前記各内側電極層又は前記各外側電極層が連結されることが望ましい。

0033

連結体が導電性材料によって形成され、連結体によって複数の高分子アクチュエーターの各内側電極層又は各外側電極層が連結されることにより、連結体によって電極層間導通性が図られる。

0034

第7に、上記したアクチュエーター装置においては、前記連結体がフレキシブルプリント配線板によって形成されることが望ましい。

0035

連結体がフレキシブルプリント配線板によって形成されることにより、連結体の良好な屈曲性と導通性が確保され、アクチュエーター装置の変位時の負荷が低減される。

0036

第8に、上記したアクチュエーター装置においては、前記連結体は2枚の接続シートの各一端部が接合されて構成され、一方の前記接続シートの他端部と他方の接続シートの他端部とがそれぞれ前記各対向部にそれぞれ接合されることが望ましい。

0037

連結体は2枚の接続シートの各一端部が接合されて構成され、一方の接続シートの他端部と他方の接続シートの他端部とがそれぞれ各対向部にそれぞれ接合されることにより、連結体の構成の簡素化及び良好な屈曲性が確保される。

0038

第9に、上記したアクチュエーター装置においては、一方の前記高分子アクチュエーターの対向部と他方の前記高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で前記連結体が各対向部に接合されることが望ましい。

0039

一方の高分子アクチュエーターの対向部と他方の高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で連結体が各対向部に接合されることにより、アクチュエーター装置の製造が容易になる。

0040

高分子アクチュエーターの製造方法は、上記した課題を解決するために、順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された第1の積層体が形成され、順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された第2の積層体が形成され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の間の一部を除いた部分に仕切部材が配置された状態で前記第1の積層体と前記第2の積層体が対向して位置され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の前記仕切部材が配置されていない各部分が接合されて折り返し部として形成され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の間から前記仕切部材が取り外されて形成されたものである。

0041

従って、高分子アクチュエーターの製造方法にあっては、一対の対向部が折り返し部によって連結されると共に電解質層を挟んだ反対側に内側電極層と外側電極層が位置される。

0042

アクチュエーター装置の製造方法は、上記した課題を解決するために、対向して位置された一対の対向部と前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とが内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーターが複数設けられ、一方の前記高分子アクチュエーターの対向部と他方の前記高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で連結体が各対向部に接合されて形成されたものである。

0043

従って、アクチュエーター装置の製造方法にあっては、各高分子アクチュエーターにおいて、一対の対向部が折り返し部によって連結されると共に電解質層を挟んだ反対側に内側電極層と外側電極層が位置される。

発明の効果

0044

本技術高分子アクチュエーターは、対向して位置された一対の対向部と、前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とを備え、前記一対の対向部と前記折り返し部が内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成されている。

0045

従って、一対の対向部にそれぞれ変位が生じて変位が加算されると共に折り返し部においても屈曲による変位が生じ、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図ることができる。

0046

請求項2に記載した技術にあっては、前記一対の対向部の対向方向に直交する面内において少なくとも一部が屈曲されている。

0047

従って、対向方向以外の変位が各部間において互いに規制され、変位が対向方向以外に発生し難く、変位方向に発生する変位のロスが小さく、変位方向の安定した動作を実現することができる。

0048

請求項3に記載した技術にあっては、前記対向方向に延びる仮想軸を中心とした円環状又は環状の正多角形状に形成されている。

0049

従って、対向方向に直交する面内における変位が高い精度で打ち消され、簡素な構造で変位方向のより安定した動作を実現することができる。

0050

請求項4に記載した技術にあっては、一方の前記対向部と前記折り返し部の半分の部分とによって構成された第1の積層体と、他方の前記対向部と前記折り返し部の他の半分の部分とによって構成された第2の積層体とを備え、前記一方の対向部と前記他方の対向部との間に仕切部材が配置された状態で前記第1の積層体の前記折り返し部の半分の部分と前記第2の積層体の前記折り返し部の半分の部分とが接合されて形成されている。

0051

従って、高分子アクチュエーターの形成が容易であり、製造コストの低減を図ることができる。

0052

本技術アクチュエーター装置は、対向して位置された一対の対向部と前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とが内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーターが複数設けられ、前記複数の高分子アクチュエーターが前記一対の対向部の対向方向に並んで配置された状態で連結体によって連結されて構成されている。

0053

従って、複数の高分子アクチュエーターにおいて、一対の対向部にそれぞれ変位が生じて変位が加算されると共に折り返し部においても屈曲による変位が生じ、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図ることができる。

0054

請求項6に記載した技術にあっては、前記複数の高分子アクチュエーターの隣接する各対向部における前記折り返し部と反対側に位置する端部が前記連結体によって連結されている。

0055

従って、動作方向において変位のロスが少なく、大きな変位量を確保することができる。

0056

請求項7に記載した技術にあっては、前記連結体の厚みが前記折り返し部の厚みより薄くされている。

0057

従って、高分子アクチュエーターの変位時の負荷が低減され、大きな変位量を確保することができる。

0058

請求項8に記載した技術にあっては、前記連結体の硬度が前記高分子アクチュエーターの硬度より小さくされている。

0059

従って、高分子アクチュエーターの変位時の負荷が一層低減され、一層大きな変位量を確保することができる。

0060

請求項9に記載した技術にあっては、前記連結体が前記内側電極層又は前記外側電極層と同じ材料によって形成され、前記連結体によって前記複数の高分子アクチュエーターの前記各内側電極層又は前記各外側電極層が連結されている。

0061

従って、連結体と内側電極層又は外側電極層との良好な接合性を確保することができる。

0062

請求項10に記載した技術にあっては、前記連結体が導電性材料によって形成され、前記連結体によって前記複数の高分子アクチュエーターの前記各内側電極層又は前記各外側電極層が連結されている。

0063

従って、連結体によってそれぞれ外側電極層間と内側電極層間の導通性が図られ、他の導通手段を設ける必要がなく、アクチュエーター装置の部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることができる。

0064

請求項11に記載した技術にあっては、前記連結体がフレキシブルプリント配線板によって形成されている。

0065

従って、連結体の良好な屈曲性と導通性を確保することができ、アクチュエーター装置の変位時の負荷が低減され大きな変位量を確保することができると共に部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることができる。

0066

請求項12に記載した技術にあっては、前記連結体は2枚の接続シートの各一端部が接合されて構成され、一方の前記接続シートの他端部と他方の接続シートの他端部とがそれぞれ前記各対向部にそれぞれ接合されている。

0067

従って、連結体の構成の簡素化及び良好な屈曲性が確保され、アクチュエーター装置の変位時の連結体からの負荷が低減され、アクチュエーター装置の大きな変位量を確保することができる。

0068

請求項13に記載した技術にあっては、一方の前記高分子アクチュエーターの対向部と他方の前記高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で前記連結体が各対向部に接合されている。

0069

従って、アクチュエーター装置の製造が容易であり、製造コストの低減を図ることができる。

0070

本技術高分子アクチュエーターの製造方法は、順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された第1の積層体が形成され、順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された第2の積層体が形成され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の間の一部を除いた部分に仕切部材が配置された状態で前記第1の積層体と前記第2の積層体が対向して位置され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の前記仕切部材が配置されていない各部分が接合されて折り返し部として形成され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の間から前記仕切部材が取り外されて形成されている。

0071

従って、一対の対向部にそれぞれ変位が生じて変位が加算されると共に折り返し部においても屈曲による変位が生じ、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図ることができる。

0072

本技術アクチュエーター装置の製造方法は、対向して位置された一対の対向部と前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とが内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーターが複数設けられ、一方の前記高分子アクチュエーターの対向部と他方の前記高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で連結体が各対向部に接合されて形成されている。

0073

従って、複数の高分子アクチュエーターにおいて、一対の対向部にそれぞれ変位が生じて変位が加算されると共に折り返し部においても屈曲による変位が生じ、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0074

以下に、本技術高分子アクチュエーター、アクチュエーター装置、高分子アクチュエーターの製造方法及びアクチュエーター装置の製造方法を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。

0075

以下の説明にあっては、高分子アクチュエーターの厚み方向を上下方向として前後上下左右の方向を示すものとする。

0076

尚、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本技術の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。

0077

[高分子アクチュエーターの構成と動作]
先ず、高分子アクチュエーターの構成と動作について説明する(図1及び図2参照)。

0078

高分子アクチュエーター1は第1の対向部2と第2の対向部3と折り返し部4によって構成されている(図1参照)。

0079

第1の対向部2と第2の対向部3は厚み方向(上下方向)において対向して位置され、第1の対向部2と第2の対向部3は同一の大きさ及び対称な形状に形成されている。厚み方向は第1の対向部2と第2の対向部3が対向する対向方向に一致されている。折り返し部4は第1の対向部2と第2の対向部3の各一端部を連結するように設けられている。

0080

高分子アクチュエーター1は第1の対向部2と第2の対向部3と折り返し部4によって側方から見て略コ字状又は略U字状に形成されている。

0081

高分子アクチュエーター1は内側から順に積層された内側電極層5と電解質層6と外側電極層7によって構成されている。内側電極層5と外側電極層7は、例えば、同じ材料によって形成されている。

0082

上記のように構成された高分子アクチュエーター1において、内側電極層5と外側電極層7に通電が行われ内側電極層5と外側電極層7の間で電位差が生じると、内側電極層5と外側電極層7の間で電解質層6を介してイオンの移動が生じる。イオンの移動が生じると、図2に示すように、内側電極層5に延びが生じ外側電極層7に縮みが生じて第1の対向部2と第2の対向部3が離隔する方向への変位が発生する。このとき第1の対向部2と第2の対向部3の内側電極層5と外側電極層7にそれぞれ伸びと縮みが生じると共に折り返し部4においても内側電極層5と外側電極層7にそれぞれ伸びと縮みが生じる。

0083

従って、異なる部分である第1の対向部2と第2の対向部3にそれぞれ変位が生じて変位が加算されると共に折り返し部4においても屈曲による変位が生じ、高分子アクチュエーター1の全体として大きな変位が発生する。

0084

このように高分子アクチュエーター1においては、全体として大きな変位が発生するため大きな駆動力を得ることができる。また、高分子アクチュエーター1は第1の対向部2と第2の対向部3が対向して位置されているため、配置スペースも小さくて済み、小型化を確保した上で高い駆動力を得ることができる。

0085

さらに、高分子アクチュエーター1は電解質層6を挟んで内側電極層5と外側電極層7が積層された構造にされているため、構造も簡素であり、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図ることができる。

0086

[高分子アクチュエーターの形状例]
次に、高分子アクチュエーターの形状例について説明する(図3乃至図11参照)。

0087

<第1の形状例>
第1の形状例に係る高分子アクチュエーター1Aは上下方向(対向方向)に延びる仮想軸Pを中心とした円環状に形成されている(図3乃至図6参照)。

0088

高分子アクチュエーター1Aは、外周部が折り返し部4として設けられていてもよく(図3及び図4参照)、また、内周部が折り返し部4として設けられていてもよい(図5及び図6参照)。

0089

円環状に形成された高分子アクチュエーター1Aにあっては、変位方向である厚み方向に直交する面内において直線形状に形成されず屈曲された形状(円形状)に形成されているため、厚み方向以外の変位が各部間において互いに規制され、変位が厚み方向以外に発生し難く、変位方向に発生する変位のロスが小さい。

0090

従って、変位方向の安定した動作を実現することができる。

0091

特に、高分子アクチュエーター1Aは円環状に形成され軸対称性に優れており、厚み方向に直交する面内における変位が高い精度で打ち消され、簡素な構造で変位方向のより安定した動作を実現することができる。

0092

また、外周部が折り返し部4として設けられた高分子アクチュエーター1A(図3及び図4参照)にあっては、内周部が上下に離隔する方向への変位が生じ、図7に示すように、高分子アクチュエーター1Aによって駆動される被駆動体100が内周側に配置され、外周側に高分子アクチュエーター1Aを保持する保持部200又は高分子アクチュエーター1Aに通電を行う通電部200が配置される。

0093

従って、外周部が折り返し部4として設けられた高分子アクチュエーター1Aにあっては、保持部200(通電部200)が被駆動体100と干渉しないため、各部の配置に関する設計が容易になる。

0094

一方、内周部が折り返し部4として設けられた高分子アクチュエーター1A(図5及び図6参照)にあっては、外周部が上下に離隔する方向への変位が生じ、図8に示すように、高分子アクチュエーター1Aによって駆動される被駆動体100が外周側に配置され、内周側に高分子アクチュエーター1Aを保持する保持部200又は高分子アクチュエーター1Aに通電を行う通電部200が配置される。

0095

従って、内周部が折り返し部4として設けられた高分子アクチュエーター1Aにあっては、被駆動体100との接続が外周側において行われるため、高分子アクチュエーター1Aに対する被駆動体100の接続部分の面積が大きくなり、被駆動体100に対する安定した動作状態が確保される。

0096

<第2の形状例>
第2の形状例に係る高分子アクチュエーター1Bは仮想軸Pを中心とした環状の正多角形状、例えば、正四角形状に形成されている(図9参照)。

0097

高分子アクチュエーター1Bは、外周部が折り返し部4として設けられていてもよく、内周部が折り返し部4として設けられていてもよい。

0098

正四角形状に形成された高分子アクチュエーター1Bにあっては、変位方向である厚み方向に直交する面内において直線形状に形成されず一部が屈曲された形状に形成されているため、厚み方向以外の変位が各部間において互いに規制され、変位が厚み方向以外に発生し難く、変位方向に発生する変位のロスが小さい。

0099

従って、変位方向の安定した動作を実現することができる。

0100

特に、高分子アクチュエーター1Bは正四角形状に形成され軸対称性に優れており、厚み方向に直交する面内における変位が高い精度で打ち消され、簡素な構造で変位方向のより安定した動作を実現することができる。

0101

尚、上記には、円環状に形成された高分子アクチュエーター1Aと正四角形状に形成された高分子アクチュエーター1Bを例として示したが、高分子アクチュエーター1は、例えば、楕円形状や長穴状等の他の環状の形状に形成されていてもよい。

0102

<第3の形状例>
第3の形状例に係る高分子アクチュエーター1Cは円弧状に形成されている(図10参照)。

0103

高分子アクチュエーター1Cは、外周部が折り返し部4として設けられていてもよく、内周部が折り返し部4として設けられていてもよい。

0104

円弧状に形成された高分子アクチュエーター1Cにあっては、変位方向である厚み方向に直交する面内において直線形状に形成されず屈曲された形状に形成されているため、厚み方向以外の変位が各部間において互いに規制され、変位が厚み方向以外に発生し難く、変位方向に発生する変位のロスが小さい。

0105

従って、変位方向の安定した動作を実現することができる。

0106

<第4の形状例>
第4の形状例に係る高分子アクチュエーター1DはL字状に形成されている(図11参照)。

0107

高分子アクチュエーター1Dは、外周部が折り返し部4として設けられていてもよく、内周部が折り返し部4として設けられていてもよい。

0108

L字状に形成された高分子アクチュエーター1Dにあっては、変位方向である厚み方向に直交する面内において直線形状に形成されず一部が屈曲された形状に形成されているため、厚み方向以外の変位が各部間において互いに規制され、変位が厚み方向以外に発生し難く、変位方向に発生する変位のロスが小さい。

0109

従って、変位方向の安定した動作を実現することができる。

0110

尚、上記には、円弧状に形成された高分子アクチュエーター1CとL字状に形成された高分子アクチュエーター1Dを例として示したが、高分子アクチュエーター1は少なくとも一部が変位方向である厚み方向に直交する面内において屈曲された形状に形成されていればよく、他の形状に形成されていてもよい。

0111

[高分子アクチュエーターの製造方法]
以下に、高分子アクチュエーター1の製造方法について説明する(図12参照)。

0112

先ず、基台50の一端部に電極層形成用の第1の調整部材51を設置する(図12(A)参照)。

0113

次に、基台50上に内側電極層5′を形成する(図12(B)参照)。内側電極層5′は高分子アクチュエーター1における内側電極層5の半部分の部分である。

0114

次いで、基台50から第1の調整部材51を取り外し、第1の調整部材51が設置されていた位置に対してずらした位置に電解層形成用の第2の調整部材52を基台50に設置し、内側電極層5′上に電解質層6′を形成する(図12(C)参照)。

0115

続いて、基台50から第2の調整部材52を取り外し、第2の調整部材52が設置されていた位置に対してずらした位置に電極層形成用の第3の調整部材53を基台50に設置し、電解質層6′上に外側電極層7′を形成する(図12(D)参照)。外側電極層7′は高分子アクチュエーター1における外側電極層7の半部分の部分である。このように外側電極層7′が形成されることにより、高分子アクチュエーター1(高分子アクチュエーター1A〜1Dを含む。以下、同じ。)の半分の部分である第1の積層体60が形成される。

0116

次に、上記と同様に内側電極層5′、電解質層6′及び外側電極層7′を形成して高分子アクチュエーター1の残りの半分の部分である第2の積層体70が形成される。

0117

次いで、第1の積層体60と第2の積層体70の内側電極層5′、5′間の電解質層6′、6′側の端部を除いた位置にシート部材54を設置し(図12(E)参照)、第1の積層体60と第2の積層体70をシート部材54を介して重ねる(図12(F)参照)。シート部材54は、例えば、フッ素樹脂等の密着性の小さい材料によって形成されている。

0118

続いて、シート部材54が設置されていない部分を、例えば、熱圧着によって圧着して接合する。

0119

最後に、シート部材54を引き出して基台50から取り出すことにより、高分子アクチュエーター1が形成される(図12(G)参照)。

0120

上記のように、高分子アクチュエーター1は同一の大きさ及び対称な形状に形成された第1の積層体60と第2の積層体70の各一部が熱圧着によって接合されて形成されるため、高分子アクチュエーター1の形成が容易であり、製造コストの低減を図ることができる。

0121

また、高分子アクチュエーター1は内側電極層5、電解質層6及び外側電極層7として形成される材料の塗布と熱圧着と言う何れも非真空の工程によって形成されるため、製造コストの低減を図ることができる。

0122

[アクチュエーター装置の構成と動作]
次に、アクチュエーター装置10の構成と動作について説明する(図13及び図14参照)。

0123

アクチュエーター装置10は複数の高分子アクチュエーター1、1、・・・が何れも弾性を有する第1の連結体11、11、・・・と第2の連結体12、12、・・・によって上下方向(対向方向)に並んだ状態で連結されて構成されている(図13参照)。尚、図13には三つの高分子アクチュエーター1、1、1が連結された例を示している(図14も同じ。)。

0124

第1の連結体11は2枚の接続シート11a、11aの各一端部が接合されて成る。第1の連結体11は接続シート11a、11aの各他端部が、隣接する高分子アクチュエーター1、1における外側電極層7、7の各先端部に接合されている。

0125

第2の連結体12は2枚の接続シート12a、12aの各一端部が接合されて成り、接続シート12aは接続シート11aより長くされている。第2の連結体12は接続シート12a、12aの各他端部が、隣接する高分子アクチュエーター1、1における内側電極層5、5の各先端部に接合されている。

0126

上記のように構成されたアクチュエーター装置10において、内側電極層5、5、5と外側電極層7、7、7に通電が行われ内側電極層5、5、5と外側電極層7、7、7の間で電位差が生じると、内側電極層5、5、5に延びが生じ外側電極層7、7、7に縮みが生じて各高分子アクチュエーター1、1、1において第1の対向部2、2、2と第2の対向部3、3、3が離隔する方向への変位が発生する。このとき折り返し部4、4、4においても内側電極層5、5、5と外側電極層7、7、7にそれぞれ伸びと縮みが生じる。

0127

このように高分子アクチュエーター1、1、1に変位が発生することにより、各高分子アクチュエーター1、1、1の変位が加算されアクチュエーター装置10に大きな変位が発生する。

0128

上記のようにアクチュエーター装置10に変位が発生するときには、各高分子アクチュエーター1、1、1の変位に追従して第1の連結体11、11、11と第2の連結体12、12、12が屈曲されて弾性変形される。従って、変位に伴って発生する第1の対向部2、2、2と第2の対向部3、3、3の各先端部の角度差分が吸収される。また、第1の連結体11、11、11と第2の連結体12、12、12によって高分子アクチュエーター1、1、1が連結されることにより、高分子アクチュエーター1、1、1の上下方向以外の変位が第1の連結体11、11、11と第2の連結体12、12、12によって規制され、高分子アクチュエーター1、1、1の上下方向において安定した動作状態を確保することができる。

0129

また、アクチュエーター装置10は、高分子アクチュエーター1、1、1の隣接する第1の対向部2、2と第2の対向部3、3における折り返し部4、4、4と反対側に位置する端部が第1の連結体11、11、11と第2の連結体12、12、12によって連結されている。

0130

従って、アクチュエーター装置10の動作方向において変位のロスが少なく、大きな変位量を確保することができる。

0131

上記のようにアクチュエーター装置10においては、全体として大きな変位が発生するため、アクチュエーター装置10の駆動力が大きくなる。また、アクチュエーター装置10は、小型かつ簡素な構造にされた高分子アクチュエーター1、1、1が連結されて構成されているため、構造の簡素化を図った上で変位量の増大を図ることができる。

0132

また、第1の連結体11と第2の連結体12はそれぞれ2枚の接続シート11a、11aの各一端部と2枚の接続シート12a、12aの各一端部とが接合され、一方の接続シート11a、11aの他端部がそれぞれ第1の対向部2と第2の対向部3に接合され、他方の接続シート12a、12aの他端部がそれぞれ第1の対向部2と第2の対向部3に接合されている。

0133

従って、第1の連結体11と第2の連結体12の構成の簡素化及び良好な屈曲性が確保され、アクチュエーター装置10の変位時の第1の連結体11と第2の連結体12からの負荷が低減され、アクチュエーター装置10の大きな変位量を確保することができる。

0134

上記した第1の連結体11と第2の連結体12は厚みが折り返し部4の厚みより薄くされることが望ましい。第1の連結体11と第2の連結体12の厚みが折り返し部4の厚みより薄くされることにより、高分子アクチュエーター1の変位時の負荷が低減され、高分子アクチュエーター1における大きな変位量を確保することができる。

0135

また、第1の連結体11と第2の連結体12は硬度が高分子アクチュエーター1の硬度より低くされることが望ましい。第1の連結体11と第2の連結体12の硬度が高分子アクチュエーター1の硬度より低くされることにより、高分子アクチュエーター1の変位時の負荷が一層低減され、高分子アクチュエーター1における一層大きな変位量を確保することができる。

0136

さらに、第1の連結体11と第2の連結体12は高分子アクチュエーター1との電気的な導通を図るために、導電性材料によって形成されることが望ましい。第1の連結体11と第2の連結体12が導電性材料によって形成されることにより、第1の連結体11と第2の連結体12によってそれぞれ外側電極層7、7間と内側電極層5、5間の導通性が図られ、他の導通手段を設ける必要がなく、アクチュエーター装置10の部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることができる。

0137

特に、第1の連結体11と第2の連結体12をフレキシブルプリント配線板によって形成することにより、第1の連結体11と第2の連結体12の良好な屈曲性と導通性を確保することができ、高分子アクチュエーター1の変位時の負荷が低減され大きな変位量を確保することができると共に部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることができる。

0138

尚、第1の連結体11は外側電極層7と同じ材料によって形成され、第2の連結体12は内側電極層5と同じ材料によって形成されていてもよい。

0139

第1の連結体11が外側電極層7と同じ材料によって形成され、又は、第2の連結体12が内側電極層5と同じ材料によって形成されることにより、それぞれ第1の連結体11と外側電極層7の良好な接合性と第2の連結体12と内側電極層5の良好な接合性を確保することができる。

0140

上記には、第1の連結体11が2枚の接続シート11a、11aによって構成され、第2の連結体12が2枚の接続シート12a、12aによって構成されて例を示したが、第1の連結体と第2の連結体はそれぞれ1枚の接続シートによって構成されていてもよい(図14参照)。

0141

尚、図14は、第2の連結体のみが1枚のシートによって構成された例を示している。第2の連結体12Aは1枚の接続シート12bによって構成され、両端部がそれぞれ隣接する高分子アクチュエーター1、1の内側電極層5、5に接合されている。

0142

このように1枚の接続シート12bによって構成された第2の連結体12Aを用いることにより、部品点数の削減による製造コストの低減を図ることができる。尚、第1の連結体が1枚の接続シートによって構成されていてもよく、また、第1の連結体と第2の連結体が共に1枚の接続シートによって構成されていてもよい。

0143

[アクチュエーター装置の変形例]
以下に、アクチュエーター装置の各変形例について説明する(図15乃至図26参照)。

0144

尚、以下に示すアクチュエーター装置の各変形例については、二つの高分子アクチュエーターが連結体によって連結された例を示す。但し、アクチュエーター装置の各変形例は、二つの高分子アクチュエーターが連結体によって連結されたものに限られることはなく、三つ以上の高分子アクチュエーターが連結体によって連結されて構成されていてもよい。

0145

<第1の変形例>
第1の変形例に係るアクチュエーター装置10Eは、高分子アクチュエーター1E、1Eが連結体13によって連結されて構成されている(図15及び図16参照)。

0146

高分子アクチュエーター1Eは第1の対向部2Eと第2の対向部3Eと折り返し部4によって構成されている。第1の対向部2Eと第2の対向部3Eは折り返し部4と反対側の端部2a、3aにおいて電解質層6Eの各先端部が互いに近付く方向へ90°屈曲されている。

0147

連結体13は2枚の接続シート13a、13aの各一端部が接合されて成る。連結体13は接続シート13aの他端部における一方の面、即ち、高分子アクチュエーター1Eに接合される面に接続端子部13b、13cが長手方向に離隔して設けられている(図17参照)。一方の接続シート13aの接続端子部13b、13cと他方の接続シート13aの接続端子部13b、13cとはそれぞれ導線13d、13eによって接続されている。

0148

連結体13には接続端子部13b、13c以外の部分に絶縁性を確保するためのマスク処理が施されている。

0149

連結体13は接続シート13a、13aの各他端部が、それぞれ下側の高分子アクチュエーター1Eにおける第2の対向部3Eの端部3aの下面と上側の高分子アクチュエーター1Eにおける第1の対向部2Eの端部2aの上面とに接合されている。このとき接続シート13a、13aの各他端部はそれぞれ端部3a、2aにおいて電解質層6Eの先端面を跨いだ状態で接合され、一方の接続シート13aの接続端子部13b、13cがそれぞれ内側電極層5Eと外側電極層7Eに接続され、他方の接続シート13aの接続端子部13b、13cがそれぞれ内側電極層5Eと外側電極層7Eに接続されている。

0150

尚、連結体13は接続シート13a、13aの各他端部が、それぞれ下側の高分子アクチュエーター1Eにおける第1の対向部2Eの端部2aの上面と上側の高分子アクチュエーター1Eにおける第2の対向部3Eの端部3aの下面とに接合されていてもよい。

0151

また、上記には、2枚の接続シート13a、13aが接合された連結体13によって高分子アクチュエーター1E、1Eが連結されたアクチュエーター装置10Eを例として示したが、図18に示すように、1枚の接続シート14aにより構成された連結体14によって高分子アクチュエーター1E、1Eが連結されてアクチュエーター装置10Eが構成されてもよい。

0152

連結体14は、図17に示すように、接続シート14aの両端部における一方の面に接続端子部14b、14c、14b、14cが長手方向に離隔して設けられ、一端部に設けられた接続端子部14b、14cと他端部に設けられた接続端子部14b、14cとがそれぞれ導線14d、14eによって接続されている。

0153

上記のように、アクチュエーター装置10Eにあっては、一つの連結体13又は一つの連結体14によって高分子アクチュエーター1E、1E間の電気的な接続が図られているため、部品点数の削減による構造の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。

0154

<第2の変形例>
第2の変形例に係るアクチュエーター装置10Fは、高分子アクチュエーター1F、1Fが連結体13によって連結されて構成されている(図19参照)。

0155

高分子アクチュエーター1Fは第1の対向部2Fと第2の対向部3Fと折り返し部4によって構成されている。第1の対向部2Fと第2の対向部3Fは折り返し部4と反対側の端部2b、3bにおいて電解質層6Fの各先端部が互いに離隔する方向へ90°屈曲されている。

0156

連結体13は接続シート13a、13aの各他端部が、それぞれ下側の高分子アクチュエーター1Fにおける第2の対向部3Fの端部3bの上面と上側の高分子アクチュエーター1Fにおける第1の対向部2Fの端部2bの下面とに接合されている。このとき接続シート13a、13aの各他端部はそれぞれ端部3b、2bにおいて電解質層6Fの先端面を跨いだ状態で接合され、一方の接続シート13aの接続端子部13b、13cがそれぞれ内側電極層5Fと外側電極層7Fに接続され、他方の接続シート13aの接続端子部13b、13cがそれぞれ内側電極層5Fと外側電極層7Fに接続されている。

0157

尚、連結体13は接続シート13a、13aの各他端部が、それぞれ下側の高分子アクチュエーター1Fにおける第1の対向部2Fの端部2bの下面と上側の高分子アクチュエーター1Fにおける第2の対向部3Fの端部3bの上面とに接合されていてもよい。

0158

また、上記には、2枚の接続シート13a、13aが接合された連結体13によって高分子アクチュエーター1F、1Fが連結されたアクチュエーター装置10Fを例として示したが、図20に示すように、1枚の接続シート14aにより構成された連結体14によって高分子アクチュエーター1F、1Fが連結されてアクチュエーター装置10Fが構成されてもよい。

0159

上記のように、アクチュエーター装置10Fにあっては、一つの連結体13又は一つの連結体14によって高分子アクチュエーター1F、1F間の電気的な接続が図られているため、部品点数の削減による構造の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。

0160

<第3の変形例>
第3の変形例に係るアクチュエーター装置10Gは、高分子アクチュエーター1G、1Gが第1の連結体11、11によって連結されて構成されている(図21及び図22参照)。

0161

高分子アクチュエーター1Gは第1の対向部2Gと第2の対向部3Gと折り返し部4によって構成されている。第1の対向部2Gと第2の対向部3Gは折り返し部4と反対側の端部2c、3cにおいて電解質層6Gの各先端部と外側電極層7Gの各先端部とにそれぞれ切欠部6a、6aと切欠部7a、7aが形成されている。切欠部6a、6aと切欠部7a、7aは上下で連通されている。

0162

内側電極層5Gの各先端部には切欠部6a、6aと切欠部7a、7aに挿入されるように下方又は上方に突出された突状部5a、5aが設けられている。突状部5a、5aと切欠部7a、7aの間には隙間が形成され両者が非接触の状態にされている。

0163

一方の第1の連結体11は接続シート11a、11aの各他端部が、それぞれ下側の高分子アクチュエーター1Gにおける内側電極層5Gの上側の突状部5aの上面と上側の高分子アクチュエーター1Gにおける内側電極層5Gの下側の突状部5aの下面とに接合されている。

0164

他方の第1の連結体11は接続シート11a、11aの各他端部が、それぞれ下側の高分子アクチュエーター1Gにおける第2の対向部3Gの端部3cに位置する外側電極層7Gの先端部の上面と上側の高分子アクチュエーター1Gにおける第1の対向部2Gの端部2cに位置する外側電極層7Gの先端部の下面とに接合されている。

0165

尚、一方の第1の連結体11は接続シート11a、11aの各他端部が、それぞれ下側の高分子アクチュエーター1Gにおける内側電極層5Gの下側の突状部5aの下面と上側の高分子アクチュエーター1Gにおける内側電極層5Gの上側の突状部5aの上面とに接合され、他方の第1の連結体11は接続シート11a、11aの各他端部が、それぞれ下側の高分子アクチュエーター1Gにおける第1の対向部2Gの端部2cに位置する外側電極層7Gの先端部の下面と上側の高分子アクチュエーター1Gにおける第2の対向部3Gの端部3cに位置する外側電極層7Gの先端部の上面とに接合されていてもよい。

0166

また、上記には、2枚の接続シート11a、11aが接合された第1の連結体11、11によって高分子アクチュエーター1G、1Gが連結されたアクチュエーター装置10Gを例として示したが、図23に示すように、1枚の接続シート11b、11bによりそれぞれ構成された第1の連結体11A、11Aによって高分子アクチュエーター1G、1Gが連結されてアクチュエーター装置10Gが構成されてもよい。

0167

さらに、アクチュエーター装置10Gは、図24に示すように、2枚の接続シート13a、13aの各一端部が接合されて成る連結体13Aによって高分子アクチュエーター1G、1Gが連結されて構成されてもよい。

0168

さらにまた、アクチュエーター装置10Gは、図25に示すように、1枚の接続シート14aにより構成された連結体14Aによって高分子アクチュエーター1G、1Gが連結されて構成されていてもよい。

0169

この場合に連結体13Aと連結体14Aは、それぞれ接続シート13a、14aの他端部における一方の面、即ち、高分子アクチュエーター1Gに接合される面に接続端子部13b、13c又は接続端子部14b、14cが長手方向に直交する幅方向に離隔して設けられている(図26参照)。一方の接続シート13a、14aの接続端子部13b、13c又は接続端子部14b、14cと他方の接続シート13a、14aの接続端子部13b、13c又は接続端子部14b、14cとはそれぞれ導線13d、13e又は導線14d、14eによって接続されている。

0170

連結体13A、14Aには接続端子部13b、13c又は接続端子部14b、14c以外の部分にそれぞれ絶縁性を確保するためのマスク処理が施されている。

0171

連結体13A、14Aは、接続端子部13b、13b、14b、14bがそれぞれ内側電極層5G、5Gの突状部5a、5aに接続され、接続端子部13c、13c、14c、14cがそれぞれ外側電極層7G、7Gにおける突状部5a、5aの側方に位置する部分に接続される。

0172

上記のように、アクチュエーター装置10Gにおいて、第1の連結体11、11又は第1の連結体11A、11Aによって高分子アクチュエーター1G、1G間の電気的な接続が図られる場合には、第1の連結体11、11と第1の連結体11A、11Aにマスク処理の必要がないため、その分、製造コストの低減を図ることができる。

0173

また、アクチュエーター装置10Gにおいて、一つの連結体13A又は一つの連結体14Aによって高分子アクチュエーター1G、1G間の電気的な接続が図られる場合には、部品点数の削減による構造の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。

0174

[アクチュエーター装置の製造方法]
以下に、アクチュエーター装置10(アクチュエーター装置10E〜10Gを含む。以下、同じ。)の製造方法について説明する(図27及び図28参照)。

0175

尚、アクチュエーター装置10の製造方法において高分子アクチュエーター1(高分子アクチュエーター1E〜1Gを含む。以下、同じ。)の製造方法は、図12に示した方法と同様であるため、以下には、高分子アクチュエーター1、1が連結されるときの製造方法についてのみ説明する。以下には、連結体14による高分子アクチュエーター1E、1Eの連結(図27参照)と連結体14による高分子アクチュエーター1F、1Fの連結(図28参照)とを例として説明する。

0176

連結体14による高分子アクチュエーター1E、1Eの連結においては、図27に示すように、下側の高分子アクチュエーター1Eの第2の対向部3Eと上側の高分子アクチュエーター1Eの第1の対向部2Eとの間に絶縁性を有するシート状の仕切部材80が配置される。

0177

また、下側の高分子アクチュエーター1Eの第2の対向部3Eの下側と上側の高分子アクチュエーター1Eの第1の対向部2Eの上側とにそれぞれ絶縁性を有するシート状の押さえ部材81、81が配置される。押さえ部材81、81は第2の対向部3Eの端部3aと第1の対向部2Eの端部2aとを除く部分に配置される。

0178

次に、連結体14の両端部をそれぞれ端部2a、3aに配置して、例えば、熱圧着することにより、連結体14の両端部をそれぞれ端部2a、3aに接合する。

0179

連結体14による高分子アクチュエーター1F、1Fの連結においては、図28に示すように、下側の高分子アクチュエーター1Fの第2の対向部3Fと上側の高分子アクチュエーター1Fの第1の対向部2Fとの間に絶縁性を有するシート状の仕切部材82が配置される。このとき仕切部材82の下面と下側の高分子アクチュエーター1Fにおける第2の対向部3Fの端部3bと間に連結体14の一端部が配置され、仕切部材82の上面と上側の高分子アクチュエーター1Fにおける第1の対向部2Fの端部2bと間に連結体14の他端部が配置される。

0180

また、下側の高分子アクチュエーター1Fの第2の対向部3Fの下側と上側の高分子アクチュエーター1Fの第1の対向部2Fの上側とにそれぞれ絶縁性を有するシート状の押さえ部材83、83が配置される。押さえ部材83、83は第2の対向部3Fの端部3bと第1の対向部2Fの端部2bにも位置される。

0181

次に、押さえ部材83、83の外側から第2の対向部3Fの端部3bと第1の対向部2Fの端部2bを介して、例えば、熱圧着することにより、連結体14の両端部をそれぞれ端部3b、2bに接合する。

0182

上記のように、アクチュエーター装置10(10E〜10Gを含む。)にあっては、連結体14(第1の連結体11、第2の連結体12、第1の連結体11A、13、13A、14Aを含む。)の高分子アクチュエーター1、1(高分子アクチュエーター1E〜1Gを含む。)の接合が、仕切部材80、90が配置された状態で、例えば、熱圧着により行われる。

0183

従って、アクチュエーター装置10の製造が容易であり、製造コストの低減を図ることができる。

0184

[その他(適用例)]
上記のように形成された高分子アクチュエーター1(高分子アクチュエーター1A〜1Gを含む。以下、同じ。)又はアクチュエーター装置10(10E〜10Gを含む。以下、同じ。)は、例えば、外力を付与した際の変形によって生じる起電力(内側電極層5(5E〜5G)と外側電極層7(7E〜7G)の間の電位差)を用いて変位量センサー外力センサーとして使用することが可能である。

0185

このとき外力によって変位を与えて生じた高分子アクチュエーター1の変形量と起電力の関係を予め測定しておくことにより、高分子アクチュエーター1に発生する起電力から変形量を容易に測定することができる。

0186

このように高分子アクチュエーター1又はアクチュエーター装置10を変位量センサーや外力センサーとして使用する例を以下に示す(図29参照)。

0187

高分子アクチュエーター1の内側電極層5と外側電極層7間に、電圧計90と駆動電源91が接続されており、スイッチ92によって切り替えが可能とされている。

0188

例えば、高分子アクチュエーター1に図示しないレンズユニット等の機構が接続されている場合に、レンズユニット等が配置された筐体の向きによって重力の方向が変化するため、高分子アクチュエーター1に付与される負荷も変化する。従って、一定の駆動電圧を供給した場合においても向きによって変位量に差分が生じてしまう。

0189

そこで、図29に示す系によって、間欠動作により負荷の大きさを起電力に基づいて随時検出することにより、変位量の差分を相殺するような電源電圧を高分子アクチュエーター1に供給し、高分子アクチュエーター1の安定した動作状態を確保することが可能になる。

0190

尚、高分子アクチュエーター1及びアクチュエーター装置10は、変位量センサーや外力センサーとしてのみ使用してもよく、また、センサーとして使用されるものとアクチュエーターとして使用されるものを組み合わせて使用することも可能である。

0191

高分子アクチュエーター1及びアクチュエーター装置10は軽量かつ駆動時の高い静音性が確保されるため、以下のような各種のアクチュエーター(駆動部)として使用することが可能である。

0192

例えば、手振れ補正機能付きの撮像装置における校正装置の駆動部、撮像装置においてレンズやレンズ群等の光学素子を移動させるための駆動機構の駆動部、撮像装置に用いられるレンズ鏡筒交換レンズ)の駆動部、光学望遠鏡の光を取り込むオートガイダの駆動部、立体視カメラ双眼鏡等の2光学系を有する光学装置レンズ駆動機構又は鏡筒の駆動部、光通信光情報処理光計測等に用いられるファイバー型波長可変フィルター波長変換ファイバー圧縮力を与える駆動部や押圧部、光軸合わせ装置の駆動部、撮像装置のシャッター機構アイリス駆動機構絞り駆動機構の駆動部に好適に用いることが可能である。

0193

また、高分子アクチュエーター1及びアクチュエーター装置10は、例えば、三次元物体撮像デバイスディスク状記録媒体用の読出光学系の焦点深度調整用デバイスの駆動部、複数のアクチュエーター素子によって駆動対象面を能動曲面としてその形状を変形させることによって所望の曲面を近似的に形成して焦点位置を容易に可変できる可変ミラーの駆動部、光ピックアップ等の磁気ヘッドの少なくとも一方を有する移動ユニット直線移動させることが可能なディスク装置の駆動部、リニアテープストレージシステム等の磁気テープヘッドアクチュエーター素子アセンブリヘッド送り機構の駆動部、電子写真方式複写機プリンターファクシミリ等に適用される画像形成装置の駆動部、磁気ヘッド部材等の搭載部材の駆動部、集束レンズ群を光軸方向へ駆動制御する光ディスク原盤露光装置の駆動部、光ヘッドを駆動するヘッド駆動手段の駆動部、記録媒体に対する情報の記録又は記録媒体に記録された情報の再生を行う情報記録再生装置の駆動部、回路遮断器配電用回路遮断器)の開閉操作の駆動部にも好適に用いることが可能である。

0194

さらに、高分子アクチュエーター1及びアクチュエーター装置10は、例えば、自動溶接ロボット産業用ロボット介護用ロボットを含むロボット又はマニピュレーターにおけるロボットアーム手首等に代表される関節機構の駆動部、直接駆動型以外の関節の駆動部、ロボットの指やハンドとして使用されるスライド開閉式チャック装置運動変換機構の駆動部、細胞微小操作微小部品組立作業等において微小対象物を任意の状態に操作するためのマイクロマニピュレーターの駆動部、開閉可能な複数のフィンガーを有する電動義手等の義肢の駆動部、ハンドリング用ロボットの駆動部、補装具の駆動部、パワースーツの駆動部に好適に用いることが可能である。

0195

[本技術]
本技術は、以下のような構成にすることもできる。

0196

(1)対向して位置された一対の対向部と、前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とを備え、前記一対の対向部と前記折り返し部が内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーター。

0197

(2)前記一対の対向部の対向方向に直交する面内において少なくとも一部が屈曲された前記(1)に記載の高分子アクチュエーター。

0198

(3)前記対向方向に延びる仮想軸を中心とした円環状又は環状の正多角形状に形成された前記(2)に記載の高分子アクチュエーター。

0199

(4)一方の前記対向部と前記折り返し部の半分の部分とによって構成された第1の積層体と、他方の前記対向部と前記折り返し部の他の半分の部分とによって構成された第2の積層体とを備え、前記一方の対向部と前記他方の対向部との間に仕切部材が配置された状態で前記第1の積層体の前記折り返し部の半分の部分と前記第2の積層体の前記折り返し部の半分の部分とが接合されて形成された前記(1)から前記(3)の何れかに記載の高分子アクチュエーター。

0200

(5)対向して位置された一対の対向部と前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とが内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーターが複数設けられ、前記複数の高分子アクチュエーターが前記一対の対向部の対向方向に並んで配置された状態で連結体によって連結されて構成されたアクチュエーター装置。

0201

(6)前記複数の高分子アクチュエーターの隣接する各対向部における前記折り返し部と反対側に位置する端部が前記連結体によって連結された前記(5)に記載のアクチュエーター装置。

0202

(7)前記連結体の厚みが前記折り返し部の厚みより薄くされた前記(6)に記載のアクチュエーター装置。

0203

(8)前記連結体の硬度が前記高分子アクチュエーターの硬度より小さくされた前記(6)又は前記(7)に記載のアクチュエーター装置。

0204

(9)前記連結体が前記内側電極層又は前記外側電極層と同じ材料によって形成され、前記連結体によって前記複数の高分子アクチュエーターの前記各内側電極層又は前記各外側電極層が連結された前記(6)から前記(8)の何れかに記載のアクチュエーター装置。

0205

(10)前記連結体が導電性材料によって形成され、前記連結体によって前記複数の高分子アクチュエーターの前記各内側電極層又は前記各外側電極層が連結された前記(6)から前記(9)の何れかに記載のアクチュエーター装置。

0206

(11)前記連結体がフレキシブルプリント配線板によって形成された前記(10)に記載のアクチュエーター装置。

0207

(12)前記連結体は2枚の接続シートの各一端部が接合されて構成され、一方の前記接続シートの他端部と他方の接続シートの他端部とがそれぞれ前記各対向部にそれぞれ接合された前記(6)から前記(11)の何れかに記載のアクチュエーター装置。

0208

(13)一方の前記高分子アクチュエーターの対向部と他方の前記高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で前記連結体が各対向部に接合された前記(6)から前記(12)の何れかに記載のアクチュエーター装置。

0209

(14)順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された第1の積層体が形成され、順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された第2の積層体が形成され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の間の一部を除いた部分に仕切部材が配置された状態で前記第1の積層体と前記第2の積層体が対向して位置され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の前記仕切部材が配置されていない各部分が接合されて折り返し部として形成され、前記第1の積層体と前記第2の積層体の間から前記仕切部材が取り外されて形成された高分子アクチュエーターの製造方法。

0210

(15)対向して位置された一対の対向部と前記一対の対向部の各一端部を連結する折り返し部とが内側から順に積層された内側電極層と電解質層と外側電極層によって構成された高分子アクチュエーターが複数設けられ、一方の前記高分子アクチュエーターの対向部と他方の前記高分子アクチュエーターの対向部との間に仕切部材が配置された状態で連結体が各対向部に接合されて形成されたアクチュエーター装置の製造方法。

0211

上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本技術を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図面の簡単な説明

0212

図2乃至図29と共に本技術高分子アクチュエーター、アクチュエーター装置、高分子アクチュエーターの製造方法及びアクチュエーター装置の製造方法の実施の形態を示すものであり、本図は、高分子アクチュエーターの拡大断面図である。
高分子アクチュエーターの動作状態を示す概念図である。
円環状に形成された高分子アクチュエーターの例を示す拡大斜視図である。
図3のIV−IV線に沿う断面図である。
円環状に形成された高分子アクチュエーターの別の例を示す拡大斜視図である。
図5のVI−VI線に沿う断面図である。
折り返し部が外周部に設けられた高分子アクチュエーターの動作状態を示す概念図である。
折り返し部が内周部に設けられた高分子アクチュエーターの動作状態を示す概念図である。
四角形状に形成された高分子アクチュエーターの例を示す拡大平面図である。
円弧状に形成された高分子アクチュエーターの例を示す拡大平面図である。
L字状に形成された高分子アクチュエーターの例を示す拡大平面図である。
高分子アクチュエーターの製造方法を示す概念図である。
アクチュエーター装置を示す拡大断面図である。
アクチュエーター装置の別の例を示す拡大断面図である。
図16と共に第1の変形例に係るアクチュエーター装置を示すものであり、本図は、斜視図である。
側面図である。
第1の変形例に係るアクチュエーター装置に用いられる連結体の端部を示す拡大斜視図である。
第1の変形例に係るアクチュエーター装置において1枚の連結体が用いられた例を示す斜視図である。
第2の変形例に係るアクチュエーター装置を示す斜視図である。
第2の変形例に係るアクチュエーター装置において1枚の連結体が用いられた例を示す斜視図である。
図22と共に第3の変形例に係るアクチュエーター装置を示すものであり、本図は、高分子アクチュエーターを示す斜視図である。
斜視図である。
第3の変形例に係るアクチュエーター装置において1枚の接続シートによって構成された2枚の連結体が用いられた例を示す斜視図である。
第3の変形例に係るアクチュエーター装置において2枚の接続シートによって構成された1枚の連結体が用いられた例を示す斜視図である。
第3の変形例に係るアクチュエーター装置において1枚の連結体が用いられた例を示す斜視図である。
第3の変形例に係るアクチュエーター装置に用いられる連結体の端部を示す拡大斜視図である。
アクチュエーター装置の製造方法の一例を示す拡大断面図である。
アクチュエーター装置の製造方法の別の例を示す拡大断面図である。
高分子アクチュエーターがセンサーとして用いられる場合の概念図である。

0213

1…高分子アクチュエーター、2…第1の対向部、3…第2の対向部、4…折り返し部、5…内側電極層、6…電解質層、7…外側電極層、1A…高分子アクチュエーター、1B…高分子アクチュエーター、1C…高分子アクチュエーター、1D…高分子アクチュエーター、60…第1の積層体、70…第2の積層体、10…アクチュエーター装置、11…第1の連結体、12…第2の連結体、11A…第1の連結体、10E…アクチュエーター装置、1E…高分子アクチュエーター、2E…第1の対向部、3E…第2の対向部、5E…内側電極層、6E…電解質層、7E…外側電極層、13…連結体、14…連結体、10F…アクチュエーター装置、1F…高分子アクチュエーター、2F…第1の対向部、3F…第2の対向部、5F…内側電極層、6F…電解質層、7F…外側電極層、10G…アクチュエーター装置、1G…高分子アクチュエーター、2G…第1の対向部、3G…第2の対向部、5G…内側電極層、6G…電解質層、7G…外側電極層、13…連結体、14A…連結体、80…仕切部材、82…仕切部材

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