(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、前記電解質層の厚さ方向の両面に設けられた電極層とを有し、一対の前記電極層間に電圧を付与すると固定端から自由端にかけて湾曲する高分子アクチュエータ素子において、
発熱部材が、一方の前記電極層の固定端の表面に直接または間接的に取り付けられ、前記固定端から自由端に向けて延びており、前記発熱部材と前記一方の電極層とが直接または間接的に接触した状態から一対の前記電極層間に電圧を付与して、前記一方の電極層が外側に、他方の電極層が内側になるように湾曲変形させたときに前記自由端が前記発熱部材から離間するように、前記一方の電極層の固定端と前記発熱部材間が固定され、前記一方の電極層の自由端と前記発熱部材間が非固定とされていることを特徴とする高分子アクチュエータ素子。
【請求項２】
前記発熱部材は可撓性の材料で形成されている請求項１記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項３】
前記発熱部材は、前記固定端にて前記高分子アクチュエータ素子への給電部を有している請求項１又は２記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項４】
前記発熱部材は、前記固定端にて、前記高分子アクチュエータ素子に対する支持体としての機能を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項５】
前記電極層の表面に熱伝導層が設けられる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項６】
前記発熱部材には、発熱動作を制御する制御部が接続されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載された高分子アクチュエータ素子の固定端を支持し、前記高分子アクチュエータ素子の自由端の変位可能領域を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
請求項１に記載された高分子アクチュエータ素子の固定端を支持し、前記高分子アクチュエータ素子の自由端の変位可能領域を備えており、前記高分子アクチュエータ素子の自由端には被押圧部が設けられており、前記発熱部材と前記一方の電極層とが直接または間接的に当接した状態から一対の前記電極層間に電圧を付与して、前記一方の電極層が外側に、他方の電極層が内側になるように湾曲変形させたとき、前記高分子アクチュエータ素子の自由端が前記発熱部材から徐々に離間するとともに前記被押圧部を発熱部材から離れる方向に押圧することを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極層に電圧を印加すると湾曲する高分子アクチュエータ素子及びそれを用いた駆動装置に関し、特に、高分子アクチュエータ素子の温度特性の改善構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子アクチュエータ素子は、電解質層と、前記電解質層の厚さ方向の両側に設けられた一対の電極層とを有して構成されている。そして、固定端側の一対の電極層間に電圧を付与すると、自由端が湾曲するように構成されている。
【０００３】
一般に高分子アクチュエータ素子は、温度特性を有し、高分子アクチュエータ素子の変位量や発生力等は、使用環境温度により変化する。特に、低温での環境下にて、アクチュエータ特性が低下しやすい。
【０００４】
特許文献１に記載された発明には、低温環境下において安定した動作を得るために、撮像素子側に、高分子アクチュエータ素子を配置して、駆動時における撮像素子からの熱により高分子アクチュエータ素子を暖める構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す構造では、撮像素子と高分子アクチュエータ素子とが離れている。撮像素子に放熱板を取り付けて、高分子アクチュエータ素子に発熱部を近づけた構造も開示されているが、高分子アクチュエータ素子を小スペースで且つ効率的に暖めることが出来ない。また特許文献１に示す構造では、撮像素子を必要とし、そもそも撮像素子が設けられない駆動装置には適用できない。また撮像素子の駆動時しか高分子アクチュエータ素子を暖めることができず、更には、暖める必要のない高温時にも高分子アクチュエータ素子が暖められ制御性に劣る構造となっている。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、高分子アクチュエータ素子を小スペースにて効率良く暖めることができる高分子アクチュエータ素子及びそれを用いた駆動装置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、電解質層と、前記電解質層の厚さ方向の両面に設けられた電極層とを有し、一対の前記電極層間に電圧を付与すると固定端から自由端にかけて湾曲する高分子アクチュエータ素子において、
発熱部材が、一方の前記電極層の固定端の表面に直接または間接的に取り付けられ、前記固定端から自由端に向けて延びており、前記発熱部材と前記一方の電極層とが直接または間接的に接触した状態から一対の前記電極層間に電圧を付与して、前記一方の電極層が外側に、他方の電極層が内側になるように湾曲変形させたときに前記自由端が前記発熱部材から離間するように、前記一方の電極層の固定端と前記発熱部材間が固定され、前記一方の電極層の自由端と前記発熱部材間が非固定とされていることを特徴とするものである。このように本発明では高分子アクチュエータ素子に発熱部材を取り付けたことで、小スペースで且つ効率良く高分子アクチュエータ素子を暖めることができる。したがって、低温動作での高分子アクチュエータ素子のアクチュエータ特性を改善することができる。
また本発明では、変位しない高分子アクチュエータ素子の固定端側に発熱部材を設けることで、発熱部材と高分子アクチュエータ素子とを適切に接合でき、また、高分子アクチュータ素子の自由端での変位を妨げることがない。
また本発明では、高分子アクチュエータ素子を固定端から自由端までの広い範囲で暖めることができる。特に、高分子アクチュエータ素子を動作させる前に予め広い範囲を暖めることができ、その後、高分子アクチュエータ素子をスムースに動作させることができる。加えて本発明では、高分子アクチュエータ素子が湾曲変形した際、高分子アクチュエータ素子の自由端が発熱部材から離間するため、発熱部材によって高分子アクチュエータ素子の変位が妨げられるのを抑制することができる。
【０００９】
本発明では、前記発熱部材は可撓性の材料で形成されていることが好ましい。これにより、高分子アクチュエータ素子の変位を低損失にでき、高分子アクチュエータ素子を効率良く暖めることができる。
【００１０】
また本発明では、前記発熱部材は、前記固定端にて前記高分子アクチュエータ素子への給電部を有していることが好ましい。このように高分子アクチュエータ素子の固定端に設けられた発熱部材が高分子アクチュエータ素子への給電経路を断絶することがないため、発熱部材の配置の自由度が高く、また、高分子アクチュエータ素子への給電経路を発熱部材を介して簡易化できる。特に、上記のように、発熱部材に給電部を有することで、発熱部材を、高分子アクチュエータ素子の前記電極層の固定端に直接接合することができ、更なる小型化・薄型化を図ることが可能になる。
【００１１】
また本発明では、前記発熱部材は、前記固定端にて、前記高分子アクチュエータ素子に対する支持体としての機能を有することが好ましい。高分子アクチュエータ素子の固定端を固定支持する支持体として発熱部材を用いることで高分子アクチュエータ素子の固定支持構造を簡易化できる。また発熱部材に発熱機能、支持体としての機能のみならず、高分子アクチュエータ素子への給電機能も兼用させることで、より効果的に、構造の簡易化、及び、小型化・薄型化を図ることが可能になる。
【００１２】
また本発明では、前記電極層の表面に熱伝導層が設けられることが好ましい。高分子アクチュエータ素子全体を効率良く暖めることができる。
【００１３】
また本発明では、前記発熱部材には、発熱動作を制御する制御部が接続されていることが好ましい。発熱部材の発熱動作を周辺環境温度や高分子アクチュエータ素子の状態等を検知して細かく設定することが可能になる。また発熱が必要なときに適切に発熱部材を動作させることが出来る。
【００１４】
また本発明における駆動装置は、上記に記載された高分子アクチュエータ素子の固定端を支持し、前記高分子アクチュエータ素子の自由端の変位可能領域を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明における駆動装置は、上記に記載された高分子アクチュエータ素子の固定端を支持し、前記高分子アクチュエータ素子の自由端の変位可能領域を備えており、前記高分子アクチュエータ素子の一方の電極層側の自由端には被押圧部が設けられており、前記発熱部材と前記一方の電極層とが直接または間接的に接触した状態から一対の前記電極層間に電圧を付与して、前記一方の電極層が外側に、他方の電極層が内側になるように湾曲変形させたとき、前記高分子アクチュエータ素子の自由端が前記発熱部材から徐々に離間するとともに前記被押圧部を発熱部材から離れる方向に押圧しながら移動させることを特徴とするものである。
【００１６】
上記により駆動装置を低温環境下で使用する場合でも、高分子アクチュエータ素子を適切に動作させることが可能である。また本発明では駆動装置の小型化・薄型化を促進できる。また高分子アクチュエータ素子に対する発熱部材の発熱動作の自由度が高く、環境温度の変化等に合わして、効率良く、高分子アクチュエータ素子を暖めることが可能である。更に、高分子アクチュータ素子の変位を低損失にでき、変位が大きく発生力が高い高分子アクチュエータ素子にて被押圧部を押圧移動させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の駆動装置は、小スペースで効率良く高分子アクチュエータ素子を暖めることができる。したがって、低温動作での高分子アクチュエータ素子のアクチュエータ特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の高分子アクチュエータ素子の基本構造を説明するための参考例の非動作時の部分断面図、
【図２】他の参考例の非動作時の部分断面図、
【図３】他の参考例の非動作時の部分断面図、
【図４】他の参考例の非動作時の部分断面図、
【図５】他の参考例の部分拡大断面図、
【図６】他の参考例の非動作時の部分断面図、
【図７】他の参考例の非動作時の部分断面図、
【図８】他の参考例の非動作時の部分断面図、
【図９】（ａ）は、本発明の一実施形態における高分子アクチュエータ素子の非動作時の部分断面図、（ｂ）は、高分子アクチュエータ素子が湾曲した状態を示す部分断面図、
【図１０】本発明の発熱部材に対する制御系のブロック図、
【図１１】本実施形態の高分子アクチュエータ素子を使用可能な駆動装置（ドット表示装置）の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、各図を用いて本発明の高分子アクチュエータ素子に適用可能な各種構造を説明する。各図において同じ符号が付けられた部分は同じ部分を示している。
【００２０】
図１は本発明の高分子アクチュエータ素子（非動作時）の基本構造を説明するための参考例の部分断面図である。
【００２１】
図１に示すように、高分子アクチュエータ素子３２は、電解質層３３と、電解質層３３の厚さ方向（Ｚ）の両側表面に形成される第１電極層３４、及び、第２電極層３５を備えて構成される。
【００２２】
例えば、高分子アクチュエータ素子３２は、イオン液体とベースポリマーを有する電解質層３３と、カーボンナノチューブ等の導電性フィラー、イオン液体及びベースポリマーとを有する第１電極層３４及び第２電極層３５とを有して構成される。第１電極層３４は電解質層３３の図示上面側、第２電極層３５は、電解質層３３の図示下面側に形成される。
【００２３】
ベースポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等を提示できる。この具体例では電解質層３３内にイオン交換樹脂を含まないので、陽イオン及び陰イオンのどちらも自由に移動可能な状態となっている。
【００２４】
なお、電解質層３３は、イオン交換樹脂と、塩を含有する分極性有機溶媒又はイオン液体である液状有機化合物とが含まれたものであってもよい。このとき、イオン交換樹脂は例えば、陽イオン交換樹脂である。これにより陰イオンが固定され、陽イオンが自由に移動可能となる。陽イオン交換樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂等の樹脂に、スルホン酸基、カルボキシル基等の官能基が導入されたものを好ましく使用できる。また電極層３４，３５は金や白金等の電極層材料がメッキやスパッタ等で形成されたものでもよい。
【００２５】
高分子アクチュエータ素子３２の基端部は固定端３６であり、高分子アクチュエータ素子３２は、固定端３６にて固定支持されている。このように高分子アクチュエータ素子３２は、片持ちで支持されている。そして一対の電極層３４，３５間に電圧を印加すると、高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６の反対側に位置する自由端３７が高さ方向（Ｚ）に向けて湾曲する。図１は、高分子アクチュエータ素子３２に電圧を印加していない非動作時を示している。
【００２６】
ここで自由端３７は、固定端３６以外の領域と定義できるし、あるいは、高分子アクチュエータ素子３２の先端付近のみ、または、高分子アクチュエータ素子３２を駆動装置内に設置したときに実際に湾曲変形する部分を自由端として定義することができる。
【００２７】
図１に示すように、高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６には一対の電極層３４，３５の表面に電極部５５，５５が設けられる。電極部５５，５５は、電極層３４，３５と導通状態にある。よって、電極部５５，５５を介して電極層３４，３５間に電圧を印加することで、電解質層３３内のイオン移動などによって電解質層３３の上下にて膨潤差が生じ、曲げ応力が発生して、高分子アクチュエータ素子３２の自由端３７を湾曲変形させることができる。イオン移動で電極間に膨潤の差が生じる原理は一般に一義的ではないとされているが、代表的な原理要因の１つに、陽イオンと陰イオンのイオン半径の差で膨潤に差が生じることが知られている。
【００２８】
図１に示すように、第２電極層３５の表面３５ａにはシート状の発熱部材（発熱体）７０が取り付けられている。図１に示すように発熱部材７０は、第２電極層３５の表面３５ａに形成された電極部５５の表面も一部覆っている。発熱部材７０は、第２電極層３５の表面に接着層等を介して接合されている。
【００２９】
図１に示すように、高分子アクチュエータ３２には一対の電極層３４，３５間に電圧を与えるための駆動回路４１と、発熱部材７０に電流を流して発熱させるための駆動回路４２とが設けられている。
【００３０】
発熱部材７０を発熱させることで、高分子アクチュエータ素子３２を暖めることができる。特に図１では、発熱部材７０が、高分子アクチュエータ素子３２の第２電極層３５側の固定端３６から自由端３７までの広い範囲にわたって設けられているから高分子アクチュエータ素子３２全体を効率良く暖めることができる。
【００３１】
しかも発熱部材７０は高分子アクチュエータ素子３２の表面に接合されており、小スペースで且つ効率良く高分子アクチュエータ素子３２を温めることができる。したがって、低温動作での高分子アクチュエータ素子３２のアクチュエータ特性を改善することができる。
【００３２】
図１に示す発熱部材７０は、カーボンやステンレス等を抵抗体とした薄型のシリコーンラバーヒータ等であり可撓性の材料である。
【００３３】
発熱部材７０を可撓性の材料とすることで、第２電極層３５の表面に全体的に接合しても高分子アクチュエータ素子３２の変位を低損失にできる。
【００３４】
図２に示す参考例では、表面が絶縁されていない発熱部材７０を使用する場合に、発熱部材７０と高分子アクチュエータ素子３２の第２電極層３５間を電気的に絶縁するために絶縁層７１を介在させてある。なお絶縁層７１には熱伝導率が高いシリコーン材料等を使用することが好適である。図２では、発熱部材７０と第２電極層３５とが絶縁層７１を介して間接的に接合された状態となっている。発熱部材７０には、電極層３４，３５と同じ材質のものを使用できる。発熱部材７０を、電極層３４，３５と同じ材質のもので形成することで、高分子アクチュエータ素子３２の変位の損失をより効果的に低減することができる。
【００３５】
図３に示す参考例は、２つの高分子アクチュエータ素子３２，３２の間に発熱部材７０を介在させた構造である。このように複数の高分子アクチュエータ素子３２，３２を積層する場合でも、可撓性の発熱部材７０を設けたことで、高分子アクチュエータ素子３２，３２の変位を低損失に抑えつつ、各高分子アクチュエータ素子３２，３２を効率良く暖めることができる。
【００３６】
図４に示す参考例では、高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６に設けられた電極部５５，５５に重ねて発熱部材７２，７２が接合されている。この参考例では、高分子アクチュエータ素子３２の自由端３７に発熱部材７２を設けないので、発熱部材７２は可撓性であることに限定されない。また、発熱部材７２を変位しない固定端３６に設けたことで、発熱部材７２と高分子アクチュエータ素子３２間（電極部５５と界面）を適切に接合でき、また、発熱部材７２によって高分子アクチュエータ素子３２の自由端３７での変位が妨げられるのを防止できる。
【００３７】
また図５に示すように、高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６に設けられた電極部５５，５５に取り付けられる発熱部材７２は基材６６と、基材６６の表面に設けられた発熱部６７とで構成されるものであってもよい。このとき基材６６の部分は、電極部５５と電気的に接続される配線基板を使用することが出来る。また図５に示す発熱部６７はシート状の発熱体を基材６６の表面に貼着したもの、あるいは、基材６６の表面に抵抗塗膜を印刷等で形成したものであってもよい。図５に示す高分子アクチュエータ素子３２が駆動装置内に組み込まれる際、高分子アクチュエータ素子３２の両側が押圧部６８，６８により押圧されて固定支持される。このとき、押圧部６８の部分を発熱部材（ヒータ）とすることも可能である。
【００３８】
図６に示す参考例では、高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６に位置する電極層３４，３５の表面３４ａ，３５ａに直接、発熱部材７３，７３が取り付けられている。
【００３９】
図６に示す発熱部材７３は、例えば、発熱部材７３の表面に導体層が形成されて、電極層３４，３５への給電部を構成している。このように図６では、発熱部材７３に発熱機能のほか、電極層３４，３５への給電機能を兼ね備えたものとなっている。あるいは、発熱部材７３は、バインダー樹脂にカーボンナノチューブ、カーボングラファイト等のカーボンが含まれた構成とすることもできる。発熱部材７３は、電極層３４，３５と同じ材質としてもよい。
【００４０】
図６の参考例によれば、発熱部材７３を直接、電極層３４，３５の表面３４ａ，３５ａに接合することができ、図４の形態に示す電極部５５を減らすことができ、更なる小型化・薄型化を促進できる。
【００４１】
また発熱部材７３に給電部を兼ね備えた構成は、図６のみならず図４等でも適用できる。
【００４２】
図６に示す発熱部材７３は、高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６を固定支持する支持体として機能するものであってもよい。発熱部材７３に支持体を兼ね備えた構成は、図６のみならず図４等でも適用できる。また図５では既に説明したように、押圧部６８を発熱部材とすることが可能である。
【００４３】
ただし図６に示す電極層３４，３５に直接取り付けられた発熱部材７３は支持体としての機能を備えるが、高分子アクチュエータ素子３２への給電部を備えない場合には、発熱部材７３の形成領域を限定する等して、高分子アクチュエータ素子３２への給電部である電極部を固定端３６の位置に別に設けることが必要である。
【００４４】
このため、図６に示す発熱部材７３は、発熱機能、給電機能及び支持体としての機能を全て備えることがより好適である。これにより、より効果的に、アクチュエータの固定端構造の簡易化、及び小型化・薄型化を促進することができる。
【００４５】
また発熱部材７２，７３の一部あるいは全部がエラストマーあるいはフォーム体であることが好適である。これにより高分子アクチュエータ素子３２への熱伝導性を高めることができ、また発熱部材７３の支持体・給電体としての機械的又は導電性の安定化を図ることが可能である。
【００４６】
図４〜図６に示す参考例では、発熱部材７２，７３を高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６にのみ設けたが、図７に示すように、固定端３６に位置する部分の表面に導体層を設けるなどして高分子アクチュエータ素子３２への給電部を有する発熱部材７６を、高分子アクチュエータ素子３２の第２電極層３５の全面に取り付けることもできる。図７の参考例は図１の変形例である。図７に示す発熱部材７６は電極層３５の表面に接着層等を介して接合されており、発熱部材７６は可撓性の材料で形成される。
【００４７】
図８に示す参考例では、高分子アクチュエータ素子３２の電極層３４，３５の表面３４ａ，３５ａに熱伝導性の高いグラファイト膜や金属膜からなる熱伝導層７４が形成されている。これにより、高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６にのみ発熱部材７３を取り付けた構造でも、高分子アクチュエータ素子３２全体を効率良く暖めることが可能である。
【００４８】
以上、図１を参照して本発明の高分子アクチュエータ素子の基本構造を説明し、図２〜８を参照してその基本構造に加え得るさまざまな変更の具体例を示したが、本発明による高分子アクチュエータ素子はさらに、以下の図９に示すような特徴を有するものである。
図９（ａ）は、本発明における一実施形態の高分子アクチュエータ素子の非動作状態を示す部分断面図、図９（ｂ）は、高分子アクチュエータ素子が湾曲した状態を示す部分断面図である。
【００４９】
図９（ａ）に示すように、高分子アクチュエータ素子３２の第２電極層３５の表面３５ａには固定端３６から自由端３７の全面に発熱部材７５が設けられている。この発熱部材７５は、固定端３６にて第２電極層３５の表面３５ａと接着層等を介して固定されている（固定領域Ａ）。一方、発熱部材７５と第２電極層３５の自由端３７との間は固定されていない（非固定領域Ｂ）。
【００５０】
図９（ａ）は高分子アクチュエータ素子３２の非動作状態を示す。図９（ａ）に示すように高分子アクチュエータ素子３２の第２電極層３５の表面３５ａは発熱部材７５に接触した状態となっている。よって図９（ａ）の非動作時に発熱部材７５を発熱させることで、第２電極層３５に接触した発熱部材７５により高分子アクチュエータ素子３２を効率良く暖めることができる。図９（ａ）の形態では、発熱部材７５が高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６から自由端３７にまで設けられているから高分子アクチュエータ素子３２全体を効率良く暖めることが可能である。
【００５１】
次に、電極層３４，３５間に電圧を印加し、このとき、第１電極層３４が内側に第２電極層３５が外側を向くように、すなわち図９（ｂ）のように高分子アクチュエータ素子３２の自由端３７が上方に湾曲変形するように、電圧印加を行う。
【００５２】
図９（ａ）で説明したように、第２電極層３５の自由端３７では、第２電極層３５と発熱部材７５とが固定されていない。よって、図９（ｂ）のように、高分子アクチュエータ素子３２の自由端３７が上方に湾曲することで、自由端３７は発熱部材７５から離間する。これにより、発熱部材７５によって高分子アクチュエータ素子３２の変位が妨げられることがない。
【００５３】
図９の構成では、図９（ａ）の高分子アクチュエータ素子３２の非動作状態で、すなわち発熱部材７５が第２電極層３５に接触した状態で高分子アクチュエータ素子３２を効率良く暖めることが出来る。実際、駆動する前に高分子アクチュエータ素子３２自体が低温状態にあると高分子アクチュエータ素子３２を駆動させながら暖めても初期段階でのアクチュエータ特性は悪い状態にある。よって、動作する前の非動作時に、予め高分子アクチュエータ素子３２を暖めておくことが可能な図９の構成は、その後の動作時に高分子アクチュエータ素子３２を良好に変位させることができ好適な構成となっている。
【００５４】
以上のように、図９に示す高分子アクチュエータ素子３２の構造は、高分子アクチュエータ素子３２全体を暖めることができるとともに、高分子アクチュエータ素子３２の変位の損失を抑制できるため最適な構造の一つである。
【００５５】
図９における発熱部材７５は図１で説明した可撓性の材料で形成されてもよいし、可撓性以外の材料であってもよい。なお高分子アクチュエータ素子３２を上方のみならず下方向にも湾曲させることを想定した場合には、高分子アクチュエータ素子３２の下方への湾曲変形をできるだけ阻害しないように発熱部材７５は可撓性の材料であることが好ましい。なお、下方向に変位させた場合も、発熱部材７５と高分子アクチュエータ素子３２との接触により、高分子アクチュエータ素子３２を効率良く暖めることが可能である。
【００５６】
また図９に示す実施形態では、図６と同様に、発熱部材７３，７５は高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６にて高分子アクチュエータ素子３２への給電部を有する構成とすることができる。これにより上記効果に合わせて更なる小型化・薄型化の促進を図ることが可能である。また同じく発熱部材に高分子アクチュエータ素子３２への給電部を有する図７に示す形態にも図９の形態を適用することができる。
【００５７】
ただし図９に示す実施形態は、発熱部材７０に高分子アクチュエータ素子３２への給電部を有さない図１〜図３に示す構成にも適用できる。
【００５８】
また図３に示す形態に図９に示す形態を適用する場合には、図３に示す発熱部材７０の上側に位置する高分子アクチュエータ素子３２には上方に湾曲する動作をさせ、その際、発熱部材７０の下側に位置する高分子アクチュエータ素子３２は非動作状態とするか、下方向に湾曲する動作をさせることで、発熱部材７０が可撓性であるか否かに関わらず、高分子アクチュエータ素子３２の変位を阻害しない形態にできる。
【００５９】
図１、図２、図７では、可撓性の発熱部材が高分子アクチュエータ素子３２の一方の電極層３５の表面側にのみ設けられているが、両方の電極層３４，３５の表面に夫々、直接または間接的に発熱部材を取り付けることもできる。
【００６０】
また図３に示す例では、発熱部材７０の上側に位置する高分子アクチュエータ素子３２の第１電極層３４の表面及び発熱部材７０の下側に位置する高分子アクチュエータ素子３２の第２電極層３５の表面の一方、あるいは両方に発熱部材を取り付けることもできる。
【００６１】
また、図４、図６、図８では、高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６の両側に発熱部材が取り付けられているが一方にのみ取り付けた構造であってもよい。図９に示す実施形態において、第１電極層３４の表面側に取り付けた発熱部材７３は設けられていなくてもよい。ただし両面に発熱部材を設けたほうが、高分子アクチュエータ素子３２を両面から効率良く暖めることができ好適である。
【００６２】
図１０に示すように、本実施形態における発熱部材８０（図１ないし図９に示す発熱部材とは別の符号を付した）は制御部８１に接続され、更に制御部８１はモニタ部８２に接続されている。また図１０の形態では、モニタ部８２と高分子アクチュエータ素子３２とが接続されている。
【００６３】
本実施形態における発熱部材８０は、環境温度が低温になったときに動作させればよく、高分子アクチュエータ素子３２の変位が十分に得られる高温の場合に動作させなくてもよい。高分子アクチュエータ素子３２には、低温であると電流が流れにくいため、高分子アクチュエータ素子３２の駆動電流（ピーク電流）をモニタ部８２でモニタすることで、制御部８１にて発熱部材８０の動作を制御することができる。すなわち駆動電流の大きさを検出して、所定量よりも小さければ、制御部８１にて発熱部材８０を起動させるための信号が出力されて発熱部材８０が発熱される。あるいは、モニタ部８２で高分子アクチュエータ素子３２の変位量をモニタすることで、制御部８１にて発熱部材８０の動作を制御することができる。すなわち、高分子アクチュエータ素子３２の変位量が所定量よりも小さければ、制御部８１にて発熱部材８０を起動させるための信号が出力されて発熱部材８０が発熱される。または、モニタ部８２が感熱素子（温度計）８３と接続されており、モニタ部８２にて周囲温度を検出することで、制御部８１にて発熱部材８０の動作を制御することができる。すなわち、環境温度が所定値よりも低い状態であれば、制御部８１にて発熱部材８０を起動させるための信号が出力されて発熱部材８０が発熱される。また、発熱部材８０は段階的に発熱温度の設定が可能とされており、高分子アクチュエータ素子３２の状態や環境温度に合わせて、発熱部材８０の設定温度を調整することもできる。なお感熱素子８３とモニタ部８２、高分子アクチュエータ素子３２とモニタ部８２は両方、接続された状態であっても、どちらか一方にのみ接続された状態であってもよい。
【００６４】
図１ないし図１０に示した高分子アクチュエータ素子の構造は例えば次に説明する駆動装置に適用することができる。
【００６５】
図１１には、本発明の高分子アクチュエータの駆動装置の一実施形態としてドット表示装置１の部分縦断面図が示されている。このドット表示装置１は視覚障害者に情報を与える点字セルとして使用される。図１１は、通常、６個のドットで構成される点字のうち、１つのドットの部分を示す縦断面図である。
【００６６】
図１１に示すように、ドット表示装置１は、下ケース１０と上ケース２０とが重ね合わされて薄型の筐体が構成される。図１１に示すように下ケース１０と上ケース２０の間には所定の空間（変位可能領域）１０ｂ，２０ｂが形成されている。
【００６７】
そして図１１に示すように前記空間１０ｂ，２０ｂ内に高分子アクチュエータ素子３２が配置される。
【００６８】
高分子アクチュエータ素子３２の固定端３６は、上ケース２０に形成された上部押圧部２５と、下ケース１０に設けられた下部押圧部１３により挟まれて固定される。なお下部押圧部１３は弾性部１２と一体に接続されている。
【００６９】
また図１１に示すように、固定端３６と上部押圧部２５の間には上部配線板５０が設けられている。上部配線板５０と高分子アクチュエータ素子３２の第１電極層３４（図１等参照）とは電気的に接続されている。また、固定端３６と下部押圧部１３との間には下部配線板４０が設けられる。下部配線板４０と高分子アクチュエータ素子３２の第２電極層３５（図１等参照）とは電気的に接続されている。
【００７０】
図１１に示すように、上ケース２０に穴２１が形成され、その穴２１に突出部材３１が設けられている。突出部材３１は、突出方向であるＺ１方向に向く先端部が曲面形状の接触部３１ａであり、退行方向であるＺ２方向に向く基端部が突出押圧力を受ける被押圧部３１ｂである。
【００７１】
図１１に示す実線の高分子アクチュエータ素子３２は、非動作状態である。このとき、例えば、高分子アクチュエータ素子３２の自由端３７は、突出部材３１の被押圧部３１ｂに接触した状態となっている。
【００７２】
高分子アクチュエータ素子３２に図９に示す構成を使用したとすると、高分子アクチュエータ素子３２の電極層３４，３５に電圧を印加して、高分子アクチュエータ素子３２の自由端３７を上方に湾曲変形させ、突出部材３１を押圧しながら点線に示すように上方に移動させることができる。このとき、高分子アクチュエータ素子３２の自由端３７と発熱部材７５との間は非固定なので、自由端３７は突出部材３１を押し上げながら発熱部材７５から徐々に離間する。よって、自由端３７の変位を発熱部材７５により阻害されることがない。
【００７３】
図１１に示すドット表示装置１に本実施形態の高分子アクチュエータ素子３２を使用することで、ドット表示装置１の使用環境が低温である場合に、発熱部材７５を発熱させて、高分子アクチュエータ素子３２を暖めることができる。よって低温環境での高分子アクチュエータ素子３２のアクチュエータ特性を改善できる。特に、本実施形態では、高分子アクチュエータ素子３２に発熱部材７５を取り付けた構造で、発熱部材７５自体、非常に薄い板厚である。よって、発熱部材７５を設けても、高分子アクチュエータ素子３２から空間を介して離れた位置に発熱装置を設置するような場合に比べて小スペース化に対応でき、且つ効率良く高分子アクチュエータ素子３２を暖めることが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１  ドット表示装置（駆動装置）
１０  下ケース
１０ｂ、２０ｂ  空間
２０  上ケース
３１  突出部材
３１ｂ  被押圧部
３２  高分子アクチュエータ素子
３３  電解質層
３４、３５  電極層
３６  固定端
３７  自由端
４０  下部配線板
５０  上部配線板
５５  電極部
６７  発熱部
６８  押圧部
７０、７２、７３、７５、７６、８０  発熱部材
７１  絶縁層
８１  制御部
８２  モニタ部
８３  感熱素子
【図１】
0005470115.tif 000002
【図２】
0005470115.tif 000003
【図３】
0005470115.tif 000004
【図４】
0005470115.tif 000005
【図５】
0005470115.tif 000006
【図６】
0005470115.tif 000007
【図７】
0005470115.tif 000008
【図８】
0005470115.tif 000009
【図９】
0005470115.tif 000010
【図１０】
0005470115.tif 000011
【図１１】
0005470115.tif 000012