(57)【要約】【課題】  配線構造が簡単で、耐久性が高く、期待通りの駆動力および変形量を得ることが可能な高分子アクチュエータを提供すること。【解決手段】  フレキシブルシート６にＵ字形状からなる切欠孔６Ａとこの切欠孔６Ａ内に舌状の撓曲部６Ｂを形成し、アクチュエータ素子１を撓曲部６Ｂに固定する。アクチュエータ素子１は撓曲部６Ｂとともに変形するようになるため、高い耐久性を備えることが可能となる。また撓曲部６Ｂとアクチュエータ素子１との間を、弾性を有する接着剤で固定することにより、期待通りの駆動力および変形量を得ることが可能となる。さらにフレキシブルシート６には導電路８Ａ，８Ｂを一体的に形成することにより、配線構造を簡単にすることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられた電界に応じて内部のイオンが移動する電解質層と、前記電解質層の一方の面に設けられた第１の電極層と、他方の面に設けられた第２の電極層とが積層されたアクチュエータ素子と、前記アクチュエータ素子が設けられるフレキシブルシートとを備えた高分子アクチュエータにおいて、
前記フレキシブルシートには切欠孔と前記切欠孔の一端から前記切欠孔内に突出する撓曲部とが形成されており、前記アクチュエータ素子が前記撓曲部に設けられていることを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項２】
前記フレキシブルシートには、前記第１の電極層および第２の電極層に接続される導体路が形成されている請求項１記載の高分子アクチュエータ。
【請求項３】
前記撓曲部が突出する方向を縦方向、前記縦方向と直交する方向を横方向としたときに、
撓曲部の縦方向の縦寸法と、前記アクチュエータ素子の縦方向の縦寸法とが異なる寸法で形成される請求項１または２記載の高分子アクチュエータ。
【請求項４】
前記撓曲部の基端部側の横方向の横寸法が、前記撓曲部全体の縦寸法よりも長い寸法で形成される請求項３記載の高分子アクチュエータ。
【請求項５】
前記アクチュエータ素子が、前記撓曲部の一部に設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の高分子アクチュエータ。
【請求項６】
前記撓曲部の前記横方向の中心を前記縦方向に通る仮想線を中心線としたときに、前記アクチュエータ素子が前記中心線に対して左右対称となるように設けられている請求項３ないし５のいずれかに記載の高分子アクチュエータ。
【請求項７】
前記撓曲部の前記横方向の中心を前記縦方向に通る仮想線を中心線としたときに、前記アクチュエータ素子が前記中心線に対して左右非対称となるように形成されている請求項３ないし５のいずれかに記載の高分子アクチュエータ。
【請求項８】
前記アクチュエータ素子とフレキシブルシートとの間が弾性を有する接着剤を介して接合されている請求項１ないし７のいずれかに記載の高分子アクチュエータ。
【請求項９】
前記接着剤が前記撓曲部の基端部側にのみ設けられており、前記撓曲部の基端部と前記アクチュエータ素子の基端部側の端部との間が前記接着剤により接合されている請求項８記載の高分子アクチュエータ。
【請求項１０】
前記接着剤が、前記撓曲部の中央部を除く基端部と先端部に設けられており、前記撓曲部の基端部と前記アクチュエータ素子の基端部側の端部との間、および前記撓曲部の先端部と前記アクチュエータ素子の先端部側の端部との間が、前記接着剤により接合されている請求項９記載の高分子アクチュエータ。
【請求項１１】
前記接着剤が、ハイドロゲル又は導電シリコーンである請求項８ないし１０のいずれかに記載の高分子アクチュエータ。
【請求項１２】
前記撓曲部に補強部材が設けられる請求項１ないし１１のいずれかに記載の高分子アクチュエータ。
【請求項１３】
前記フレキシブルシートが、ポリイミドフィルムまたはＰＥＴフィルムで形成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載の高分子アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極間に電位差を与えると変形を生じるアクチュエータに係り、特に電界によるイオンの移動に伴い変形を生じる高分子アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子アクチュエータの１つとして、イオン交換樹脂層と、このイオン交換樹脂層の表面に相互に絶縁状態で形成された金属電極層とを備えたイオン伝導アクチュエータが知られている（例えば、下記特許文献１）。この高分子アクチュエータは、金属電極層の間に電位差をかけて、イオン交換樹脂層に湾曲及び変形を生じさせることで、アクチュエータとして機能させるというものである。
【０００３】
また、イオン液体とカーボンナノチューブで構成したゲルを電極層に用いるアクチュエータも知られている（例えば、下記特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−２３５０６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１７６４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、高分子アクチュエータは、比較的柔らかく、脆い素材で形成されているため、高分子アクチュエータを積層体だけで駆動する場合すると、耐久性が低く動作寿命が短いという難点があった。
【０００５】
また設計通りに高分子アクチュエータを変形させることが難しく、期待通りの駆動力および変形量を得にくいという問題がある。さらに、高分子アクチュエータでは配線構造が複雑化しやすいという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、優れた耐久性を有し且つ動作寿命の長い高分子アクチュエータを提供することを目的としている。
【０００７】
また本発明は、配線構造が簡単で、且つ設計自由度が大きくなることで、期待通りの駆動力および変形量が得やすい高分子アクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、与えられた電界に応じて内部のイオンが移動する電解質層と、前記電解質層の一方の面に設けられた第１の電極層と、他方の面に設けられた第２の電極層とが積層されたアクチュエータ素子と、前記アクチュエータ素子が設けられるフレキシブルシートとを備えた高分子アクチュエータにおいて、
前記フレキシブルシートには切欠孔と前記切欠孔の一端から前記切欠孔内に突出する撓曲部とが形成されており、前記アクチュエータ素子が前記撓曲部に設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、フレキシブルシート上の切欠孔内に形成された撓曲部にアクチュエータ素子を接合するという簡単な構成であるため、低コストで安定的に動作する高分子アクチュエータとすることができる。さらには、従来に比較して、優れた耐久性を有し且つ動作寿命の長い高分子アクチュエータとすることができる。
【００１０】
上記において、前記フレキシブルシートには、前記第１の電極層および第２の電極層に接続される導体路が形成されているものが好ましい。
【００１１】
上記手段では、フレキシブルシートに配線パターンとを一体化することにより、配線構造を簡単とすることができる。
【００１２】
上記においては、前記撓曲部が突出する方向を縦方向、前記縦方向と直交する方向を横方向としたときに、
撓曲部の縦方向の縦寸法と、前記アクチュエータ素子の縦方向の縦寸法とが異なる寸法で形成されるものである。
【００１３】
または、前記撓曲部の基端部側の横方向の横寸法が、前記撓曲部全体の縦寸法よりも長い寸法で形成されるものである。
【００１４】
あるいは、前記アクチュエータ素子が、前記撓曲部の一部に設けられている。
さらには、前記撓曲部の前記横方向の中心を前記縦方向に通る仮想線を中心線としたときに、前記アクチュエータ素子が前記中心線に対して左右対称となるように設けられている。
【００１５】
あるいは、前記撓曲部の前記横方向の中心を前記縦方向に通る仮想線を中心線としたときに、前記アクチュエータ素子が前記中心線に対して左右非対称となるように形成される。
【００１６】
上記各手段では、アクチュエータ特性の調整または制御を低コストで行うことが可能となる。
【００１７】
上記においては、前記アクチュエータ素子とフレキシブルシートとの間が弾性を有する接着剤を介して接合されているものが好ましい。
【００１８】
上記手段では、変形する際にアクチュエータ素子と一体に固定されたフレキシブルシートとの間に弾性によるズレを生じさせることが可能となるため、変形時の動作をスムーズに行わせることができる。
【００１９】
さらに、前記接着剤が前記撓曲部の基端部側にのみ設けられており、前記撓曲部の基端部と前記アクチュエータ素子の基端部側の端部との間が前記接着剤により接合されているものが好ましい。
【００２０】
上記においては、前記接着剤が、前記撓曲部の中央部を除く基端部と先端部に設けられており、前記撓曲部の基端部と前記アクチュエータ素子の基端部側の端部との間、および前記撓曲部の先端部と前記アクチュエータ素子の先端部側の端部との間が、前記接着剤により接合されているものが好ましい。
【００２１】
上記手段においても、アクチュエータ素子を拘束することなく変形させることが可能となるため、変形時の動作をスムーズに行わせることができる。
【００２２】
この場合、前記接着剤が、ハイドロゲル又は導電シリコーンであるものが好ましい。
また前記撓曲部に補強部材が設けられるものとすることができる。
【００２３】
上記手段では、フレキシブルシートを薄型化しても撓曲部として必要な弾性や強度を調整することができる。
【００２４】
また上記においては、前記フレキシブルシートが、ポリイミドフィルムまたはＰＥＴフィルムで形成されているものが好ましい。
【００２５】
これらのフィルムシートは、撓曲部として必要な可撓性および絶縁性の機能を有するため、薄手のフィルムシートを使用することにより薄型の高分子アクチュエータを構成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の高分子アクチュエータでは、優れた耐久性を有し且つ動作寿命の長い高分子アクチュエータとすることができる。また配線構造が簡単で、且つ期待通りの駆動力および変形量を得ることが可能となる。
【００２７】
さらに、様々な特性を有するアクチュエータの調整または制御を低コストで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る高分子アクチュエータについて説明する。
図１は本発明の高分子アクチュエータの基本原理を説明するアクチュエータ素子の断面図であり、（Ａ）は非駆動状態、（Ｂ）は駆動状態を示している。
【００２９】
以下の実施の形態に示す本発明のアクチュエータ素子１は、イオン交換樹脂を用いた高分子型である。図１（Ａ）に示すアクチュエータ素子１は、電解質層４と、この電解質層４の一方の面に設けられた第１の電極層２と、電解質層４の他方の面に設けられた第２の電極層３とが、重ねられて構成される。
【００３０】
電解質層４は、イオン交換が可能な電解質層であり、陽イオン交換樹脂に電解質である電解液が含浸されたものである。陽イオン交換樹脂は、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基やカルボキシル基などの親水性官能基が導入されたものである。電解液は、塩を含有する分極性有機溶媒やイオン性液体などである。電解質層４内では、陰イオンが陽イオン交換樹脂内に結合し、陽イオンのみが自由に移動できる状態である。第１の電極層２および第２の電極層３は、前記陽イオン交換樹脂に電解液を含浸した電解質層４の表面（表層）に、金などの導電性材料をスパッタやメッキすることで形成されている。
【００３１】
図１（Ｂ）に示すように、第１の電極層２が陽極側になり第２の電極層３が陰極側となるように、電解質層４に電界が与えられると、電解質層４内の陽イオンおよび極性分子が陰極側である第２の電極層３へ移動する。その結果、第２の電極層３側において電解質層４の体積が膨張し、曲げ応力が発生して、アクチュエータ素子１に曲げが発生する。
【００３２】
次に、上記アクチュエータ素子１を用いたアクチュエータについて説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態としてのアクチュエータの基本構成を示し、（Ａ）はアクチュエータの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線におけるアクチュエータの矢視断面図、図３はアクチュエータ素子とフレキシブルシートとの接合状態を示すアクチュエータの断面図であり、（Ａ）はアクチュエータ素子の全面が接合される場合、（Ｂ）は基端部のみが接合される場合、（Ｃ）は基端部と先端部とが接合される場合を示している。
【００３３】
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、高分子アクチュエータ１０Ａは、上述のアクチュエータ素子１と、フレキシブルシート６と、フレキシブルシート６に形成された導電路８とを有して形成されている。
【００３４】
フレキシブルシート６は、例えばポリイミド、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）など可撓性および絶縁性を有する薄手のフィルムシートで形成されている。フレキシブルシート６には略Ｕ字形状に切り欠かれて形成された切欠孔６Ａが設けられている。切欠孔６Ａには、一方の端部から他方の端部に向かって突出する舌状の撓曲部６Ｂが一体形成されている。そして、撓曲部６Ｂの根元部分には基端部６Ｂ１が設けられ、撓曲部６Ｂの先端部６Ｂ２は切欠孔６Ａの他方の端部に対向している。したがって、撓曲部６Ｂは、基端部６Ｂ１を支点として先端部６Ｂ２が板厚方向に撓み変形可能な状態で片持ち支持されている。なお、撓曲部６ＢのＹ方向およびＸ方向の縦寸法および横寸法は、それぞれアクチュエータ素子１の長手方向（Ｙ方向）の縦寸法およびこれと直交するＸ方向の横寸法とほぼ同じ寸法で形成されている。
【００３５】
図３（Ａ）に示すように、アクチュエータ素子１はこの撓曲部６Ｂの上に固定されている。すなわち、アクチュエータ素子１の第２の電極層３の全面が、撓曲部６Ｂを形成するフレキシブルシート６の上面に接着剤１１を用いて固着されている。接着剤１１は、接着後に弾性を発揮するものが好ましく、例えばハイドロゲル、導電アクチュエータなどの導電ポリマーなどの使用が考えられる。アクチュエータ素子１が撓み変形するときには、平面方向に沿うズレがアクチュエータ素子１と撓曲部６Ｂとの間に生じるが、弾性を有する接着剤１１を用いて接合した場合には、接着後の動作においてもこのようなズレを許容することができる。このため、アクチュエータ素子１が変形しょうとする動作が、撓曲部６Ｂによって拘束することが少なくなるため、撓曲部６Ｂ上に固着されたアクチュエータ素子１が容易に変形することが可能となる。よって、図３（Ａ）に示す構成では、所望の変形量および駆動力を得ることが可能なアクチュエータとすることができる。
【００３６】
また図３（Ｂ）に示すように、アクチュエータ素子１が、撓曲部６Ｂの基端部６Ｂ１でのみフレキシブルシート６素子と直接接合され、先端部６Ｂ２はフレキシブルシート６素子に接合されないようにした構成であってもよい。図３（Ｂ）に示す構成では、先端部６Ｂ２において、アクチュエータ素子１が撓曲部６Ｂからの拘束力を受けないため、先端部６Ｂ２ほど曲がり易くすることが可能である。このため、図３（Ｂ）に示す構成でも所望の変形量および駆動力を得ることが可能なアクチュエータとすることができる。
【００３７】
あるいは図３（Ｃ）に示すように、撓曲部６Ｂは基端部６Ｂ１と先端部６Ｂ２の両端においてのみフレキシブルシート６と接合され、撓曲部６Ｂの中間部分はフレキシブルシート６に接合されていない構成とすることもできる。
【００３８】
図３（Ｃ）に示す構成では、アクチュエータ素子１は、基端部６Ｂ１と先端部６Ｂ２の両端においてのみ撓曲部６Ｂからの拘束力を受け、基端部６Ｂ１と先端部６Ｂ２との間の中央部は拘束されない構成である。このため、アクチュエータ素子１の変形動作が、撓曲部６Ｂ全体によって妨げられることなく、その一部によって部分的にのみ拘束されるため、図３（Ａ）に比較して変形させ易くすることができる。よって、この図３（Ｃ）に示す構成によっても、所望の変形量および駆動力を得ることが可能なアクチュエータとすることができる。
【００３９】
導電路８は、フレキシブルシート６の表面および裏面に、スクリーン印刷またはエッチングなどの手段を駆使することにより一体形成されている。これにより、配線構造を簡単にすることが可能とされている。導電路８はフレキシブルシート６の表面または裏面を通り、その先端は撓曲部６Ｂまで達している。フレキシブルシート６の表面に配線された導電路８Ａは、アクチュエータ素子１の上面に形成された第１の電極層２に導通接続される。またフレキシブルシート６の裏面に配線された導電路８Ｂは、撓曲部６Ｂに形成されたスルーホール６ａを介して表面に達し、アクチュエータ素子１の下面に形成された第２の電極層３に導通接続される。
【００４０】
このため、導電路８Ａ，８Ｂ間に所定の電圧を印加して第１の電極層２と第２の電極層３との間に電界を与えると、図２（Ｂ）に点線で示すように、アクチュエータ素子１が基端部６Ｂ１側を支点として先端部６Ｂ２側が撓み変形し、変形させられる。このとき、フレキシブルシート６の一部で形成される撓曲部６Ｂも前記アクチュエータ素子１とともに一体的に変形する。
【００４１】
この実施の形態では、フレキシブルシート６の撓曲部６Ｂにアクチュエータ素子１を変形可能な状態で固定し、且つアクチュエータ素子１の第１，第２の電極層２，３に接続するための導電路８Ａ，８Ｂをフレキシブルシート６に一体的に形成するようにしたため、小型で且つ薄型のアクチュエータとすることができ、さらには配線構造を簡素化することができる。
【００４２】
次に、上記のような基本的構成を備えたアクチュエータの他の実施の形態について説明する。
【００４３】
図４および図５は本発明の第２の実施の形態を示す高分子アクチュエータの断面図を示し、図４はアクチュエータ素子よりも撓曲部の方が長い場合、図５はアクチュエータ素子よりも撓曲部の方が短い場合を示している。
【００４４】
図４に示す高分子アクチュエータ１０Ｂでは、フレキシブルシート６側の撓曲部６Ｂの長手方向（Ｙ方向）の縦寸法Ｌ２が、アクチュエータ素子１の縦寸法Ｌ１よりも長く形成されている点で上記基本構成と相違する。
【００４５】
図４に示す高分子アクチュエータ１０Ｂでは、アクチュエータ素子１が変形するときには、第２の電極層３の外面に伸び又は縮みが発生するが、フレキシブルシート６の撓曲部６Ｂに対して第２の電極層３の全面が接合されているため、前記撓曲部６Ｂが第２の電極層３の変形動作を拘束する。このため、この高分子アクチュエータ１０Ｂでは、アクチュエータ全体の変形量および発生する駆動力を低く抑えることができる。
【００４６】
これとは逆に、図５の実施の形態に示す高分子アクチュエータ１０Ｃでは、アクチュエータ素子１の長手方向（Ｙ方向）の縦寸法Ｌ１が、フレキシブルシート６側の撓曲部６Ｂの縦寸法Ｌ２よりも長く形成されている点で上記基本構成と相違する。
【００４７】
図５に示す高分子アクチュエータ１０Ｃでも、アクチュエータ素子１が変形するときに、一方の基端部６Ｂ１はアクチュエータ素子１の第２の電極層３が変形しようとする力を、これに接合されている撓曲部６Ｂの基端部が拘束するが、他方の先端部６Ｂ２は第２の電極層３は撓曲部６Ｂとが接合されていないため、アクチュエータ素子１は先端ほど自由に変形することが可能である。このため、この高分子アクチュエータ１０Ｃでは、先端部６Ｂ２を大きな変形量および駆動力で変形させることができる。
【００４８】
このように、本発明の高分子アクチュエータでは、アクチュエータ素子１の縦寸法Ｌ１とフレキシブルシート６側の撓曲部６Ｂの縦寸法Ｌ２と調整することにより、変形量や発生する駆動力を制御することが可能となる。
【００４９】
図６（Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明の第３の実施の形態を示すアクチュエータの平面図である。
【００５０】
図６（Ａ）ないし（Ｃ）に示す各高分子アクチュエータ１０Ｄでは、いずれも撓曲部６Ｂの基端部６Ｂ１側の長手方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向の横寸法Ｗ２を、アクチュエータ素子１の横寸法Ｗ１よりも幅広く形成した点で上記基本構成と相違している。
【００５１】
図６（Ａ）に示す高分子アクチュエータ１０Ｄは、基端部６Ｂ１と先端部６Ｂ２の横寸法が共に同じ横寸法Ｗ２からなる撓曲部６Ｂであり、アクチュエータ素子１は撓曲部６Ｂと同じような形状であるが、それよりも小さな面積（略相似形）で形成されている。また図６（Ｂ）に示す高分子アクチュエータ１０Ｅは、基端部６Ｂ１の横寸法が、先端部６Ｂ２の横寸法よりも幅広い略三角形状の撓曲部６Ｂとして形成されている。さらに図６（Ｃ）に示す高分子アクチュエータ１０Ｆは、撓曲部６Ｂの縦寸法Ｌ２が、アクチュエータ素子１の縦寸法Ｌ１よりも短く形成されている。
【００５２】
図６（Ａ）に示す高分子アクチュエータ１０Ｄでは、アクチュエータ素子１の動作と共に変位するフレキシブルシート６の撓曲部６Ｂが、アクチュエータ素子１のＹ方向の全長より長いため、アクチュエータ素子１の板厚方向の動作長（変位量）が大きくなる。また、アクチュエータ素子１の面積が少なくて済むので低コスト化が図れる。さらにアクチュエータ素子１自体が駆動される対象（被動作物品）に直接触れない状態（先端部６Ｂ２のみが触れる状態）で駆動することができるため、耐久性が向上し、被動作物との接触部（先端部６Ｂ２）を小さく且つ薄くでき、さらには細かい変位動作が可能となる。
【００５３】
一方、図６（Ｂ）に示す高分子アクチュエータ１０Ｅは、特に基端部６Ｂ１側の横寸法Ｗ２が高分子アクチュエータ１０Ｄよりも広いため、基端部６Ｂ１側の剛性が高まり、いわゆる腰の強い高分子アクチュエータとすることができる。このため、図６（Ａ）の高分子アクチュエータ１０Ｄよりも大きな発生力を得たいときに有効な構造である。
【００５４】
さらに図６（Ｃ）に示す高分子アクチュエータ１０Ｆは、アクチュエータ素子１の途中までしかフレキシブルシート６の撓曲部６Ｂが接合されない構成である。このため、撓曲部６Ｂと接合される基端部６Ｂ１側で腰が強く、撓曲部６Ｂと接合されない先端部６Ｂ２側で板厚方向に大きな変位が得られる。高分子アクチュエータ１０Ｆでは、このような特性を利用することにより、変位・力・速度等の設計自由度を向上させることができる。また、高分子アクチュエータ１０Ｆでは、アクチュエータ素子１の先端部が被動作物に直接接触する構造となるが、アクチュエータ素子１の先端部は低弾性率を有する構造であるため、上記のような特性を有しつつ、被動作物に対するダメージ又はストレスを低減することができる。
【００５５】
図７Ａないし図７Ｅは、本発明の第４の実施の形態を示すアクチュエータの裏面側を示す背面図である。図７Ａ〜図７Ｅに示す符号２０は,フレキシブルシート６の撓曲部６Ｂに形成した補強部材を示している。
【００５６】
図７Ａ〜図７Ｃおよび図７Ｅは、撓曲部６Ｂ上の仮想中心線Ｖに対し補強部材２０を左右対称に形成した例を示しており、図７Ｄは仮想中心線Ｖに対し左右非対称に形成した例を示している。
【００５７】
このような補強部材２０は、たとえば撓曲部６Ｂの裏面側（Ｚ２側の面）に対してメッキ処理、あるいはエッチング処理などを施すことによる銅泊パターンで形成することができる。フレキシブルシート６の撓曲部６Ｂの弾性（または剛性）は、補強部材２０の形状や面積などにより調整することが可能とされている。
【００５８】
図７Ａのように、撓曲部６Ｂの裏面（Ｚ２側の面）側に補強部材２０を形成した高分子アクチュエータ１０Ｇにおいては、たとえば、撓曲部６Ｂの表側（Ｚ１側の面）に撓曲部６Ｂと同じ形状および面積からなるアクチュエータ素子１を有する構成とした場合であっても、上記図６（Ａ）の場合、すなわちアクチュエータ素子１の面積を撓曲部６Ｂより小さくし、且つ先端部６Ｂ２にアクチュエータ素子１を形成されない場合と同じような効果を得ることができる。
【００５９】
また図７Ｂに示すように、先端部６Ｂ２にのみ補強部材２０を形成した高分子アクチュエータ１０Ｈの場合には、先端部６Ｂ２の剛性が高まるため、先端部６Ｂ２よりも中央付近、さらには基端部６Ｂ１がよく曲がるようになる。
【００６０】
さらに図７Ｃに示すように、ブーメラン形状からなる複数の補強部材２０を撓曲部６Ｂ上に長手方向に沿って並べた構成からなる高分子アクチュエータ１０Ｉでは、撓曲部６Ｂにアクチュエータ特性のアンバランス等で生じる変位のねじれを防止することができる。
【００６１】
これとは逆に、ねじれ変位を生じやすくするためには、補強部材２０を図７Ｄや図７Ｅのような高分子アクチュエータ１０Ｊ，１０Ｋとすることが好ましい。
【００６２】
図７Ｄに示す高分子アクチュエータ１０Ｊは、撓曲部６Ｂの横方向の一方（右（Ｘ２）側）にのみ長手方向に沿って並ぶ複数の線状の銅箔パターンによって補強部材２０が形成され、横方向の他方（左（Ｘ１）側）には補強部材２０を有しない左右非対称の構造である。
【００６３】
図７Ｄに示す高分子アクチュエータ１０Ｊは、補強部材２０で補強されていない撓曲部６Ｂの左（Ｘ１）側が、補強されている右（Ｘ２）側より大きく変位する為、撓曲部６Ｂ全体が右（Ｘ２）側を基部として左側を右上方向又は右下方向側に傾くようなねじり変形を生じさせることができる。
【００６４】
また図７Ｅに示す高分子アクチュエータ１０Ｋは、逆Ｔ字形状からなる補強部材２０の縦線２０ａを撓曲部６Ｂの中心に長手（Ｙ）方向に沿って、横線２０ｂを基端部６Ｂ１側の端部にＸ方向に沿ってそれぞれ形成した構成である。この高分子アクチュエータ１０Ｋでは、補強部材２０が撓曲部６Ｂの中心にのみ長手（Ｙ）方向に沿って形成されているため、撓曲部６Ｂの両側部分よりも中心側の剛性を高めることができる。このため、撓曲部６Ｂの先端部６Ｂ２が基端部６Ｂ１を支点として紙面と直交する板厚方向に変位すると、それと同時に撓曲部６Ｂの両側部分を、補強部材２０の縦線２０ａをＸ方向の両側から巻き込むように変位させることができる。
【００６５】
図７Ｄおよび図７Ｅに示すものでは、撓曲部６Ｂが変形するときに、撓曲部６Ｂに対して積極的なねじれを発生させることができる。
【００６６】
このように、補強部材２０の形状や形成位置を調整することにより、高分子アクチュエータ１０の変形後の形状を自在に制御することが可能となる。
【００６７】
図８（Ａ）ないし（Ｃ）は本発明の第５の実施の形態を示すアクチュエータの側面図であり、（Ａ）は第１の実施例を示す側面図、（Ｂ）は第２の実施例を示す側面図、（Ｃ）は第３の実施例を示す側面図である。
【００６８】
図８（Ａ）ないし（Ｃ）に第５の実施の形態として示す高分子アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｍ，１０Ｎでは、アクチュエータ素子１が、上下２枚のフレキシブルシート６，６によって挟まれた状態で固着されている点で上記基本構成と相違している。
【００６９】
すなわち、フレキシブルシート６，６は、切欠孔６Ａとその内部に形成された撓曲部６Ｂとを有しており、アクチュエータ素子１の上面は一方のフレキシブルシート６に形成された撓曲部６Ｂに固着され、アクチュエータ素子１の下面は他方のフレキシブルシート６に形成された撓曲部６Ｂに固着されている。
【００７０】
図８（Ａ）に第１の実施例として示す高分子アクチュエータ１０Ｌは，上下のフレキシブルシート６，６に形成された撓曲部６Ｂ，６Ｂとアクチュエータ素子１を同じ形状で形成した場合を示し、図８（Ｂ）に第２の実施例として示す高分子アクチュエータ１０Ｍは，上下の撓曲部６Ｂ，６Ｂをアクチュエータ素子１よりも短くした場合を示している。また図８（Ｃ）に第３の実施例として示す高分子アクチュエータ１０Ｎは上下の撓曲部６Ｂ，６Ｂをアクチュエータ素子１よりも短くすると共に、上側の撓曲部６Ｂと下側の撓曲部６Ｂとの間に寸法差を設けた場合を示している。
【００７１】
図８（Ａ）ないし（Ｃ）に示す高分子アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｍ，１０Ｎでは、上下２枚のフレキシブルシート６，６上に導電路をそれぞれ形成することができるため、配線や配線接続の簡易化することが可能となる。またアクチュエータ素子１を上下両面から挟み込むことにより、アクチュエータ素子１の固定を安定化させることができる。
【００７２】
図９は本発明のアクチュエータとしての変形例を示す平面図である。
図９に示す高分子アクチュエータ１０Ｐは、Ｘ方向の横寸法を、基端部６Ｂ１側で狭く、先端部６Ｂ２側で広くした形状である。また長手（Ｙ）方向の寸法については、撓曲部６Ｂをアクチュエータ素子１よりも長くした形状である。
【００７３】
図９では、高分子アクチュエータ１０Ｐ全体の変位量が、撓曲部６Ｂの中央よりも基端部６Ｂ１側をより大きくすることができる。しかも、被動作物に接触する基端部６Ｂ１の先端部を幅広くすることができる。このため、この高分子アクチュエータ１０Ｐにおいても、撓曲部６Ｂの形状を細かく調整することにより、様々な特性を発生させることができるようになり、設計自由度を高めることが可能となる。
【００７４】
上記各実施の形態では、各高分子アクチュエータがそれぞれの特徴を一つづつ供えた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、複数の特徴を一つの高分子アクチュエータが備える構成であってもよい。
【００７５】
また、上記各実施の形態では、電解質膜４にイオン交換樹脂を用いたタイプの高分子アクチュエータを使用したが、電解質膜４をイオン液体とポリマーからなるゲルとし、第１、第２の電極膜２，３をイオン液体とポリマーと導電性フィラーからなるゲルとしたタイプの高分子アクチュエータでも同様に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の高分子アクチュエータの基本原理を説明するアクチュエータ素子の断面図であり、（Ａ）は非駆動状態、（Ｂ）は駆動状態、
【図２】本発明の第１の実施の形態としての高分子アクチュエータの基本構成を示し、（Ａ）は高分子アクチュエータの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における高分子アクチュエータの矢視断面図、
【図３】アクチュエータ素子とフレキシブルシートとの接合状態を示す高分子アクチュエータの断面図であり、（Ａ）はアクチュエータ素子の全面が接合される場合、（Ｂ）は基端部のみが接合される場合、（Ｃ）は基端部と先端部とが接合される場合、
【図４】本発明の第２の実施の形態として、アクチュエータ素子よりも撓曲部の方が長い場合の高分子アクチュエータを示す断面図、
【図５】本発明の第２の実施の形態として、アクチュエータ素子よりも撓曲部の方が短い長い場合の高分子アクチュエータを示す断面図、
【図６】（Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明の第３の実施の形態を示す高分子アクチュエータの平面図、
【図７Ａ】本発明の第４の実施の形態を示す高分子アクチュエータの平面図、
【図７Ｂ】本発明の第４の実施の形態の他の構成例を示す高分子アクチュエータの平面図、
【図７Ｃ】本発明の第４の実施の形態の他の構成例を示す高分子アクチュエータの平面図、
【図７Ｄ】本発明の第４の実施の形態の他の構成例を示す高分子アクチュエータの平面図、
【図７Ｅ】本発明の第４の実施の形態の他の構成例を示す高分子アクチュエータの平面図、
【図８】本発明の第５の実施の形態を示す高分子アクチュエータの平面図であり、（Ａ）は第１の実施例を示す側面図、（Ｂ）は第２の実施例を示す側面図、（Ｃ）は第３の実施例を示す側面図、
【図９】本発明のアクチュエータとしての変形例を示す平面図、
【符号の説明】
【００７７】
１  アクチュエータ素子
２  第１の電極層
３  第２の電極層
４  電解質層
６  フレキシブシート
６Ａ  切欠孔
６Ｂ  撓曲部
６Ｂ１  基端部
６Ｂ２  先端部
８，８Ａ，８Ｂ  導電路
１０Ａ〜１０Ｐ  高分子アクチュエータ
１１  接着剤
２０  補強部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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