(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層及び前記電解質層の厚さ方向の両面に設けられた電極層を備え、前記電極層間に電圧を付与すると変形する高分子アクチュエータ素子と、
前記高分子アクチュエータ素子へ駆動電圧を印加する制御部とを有する駆動装置であって、
前記制御部は、前記駆動電圧以外に、前記高分子アクチュエータ素子へ交流電圧を印加することで前記高分子アクチュエータ素子を発熱させることが可能であり、前記制御部は、前記高分子アクチュエータ素子の状態に応じて前記交流電圧を印加することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記高分子アクチュエータ素子または前記高分子アクチュエータ素子の周囲の温度が所定の温度より低いときに前記交流電圧を印加する請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記高分子アクチュエータ素子に流れる電流値が所定の値より小さいときに前記交流電圧を印加する請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御部では、環境温度変化、あるいは、前記環境温度変化に基づく前記高分子アクチュエータ素子からの情報変化の少なくともいずれか１つを検出可能なモニタ部が設けられ、前記モニタ部からの検出結果に基づいて、前記交流電圧の重畳の有無が判断される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御部では、環境温度変化、あるいは、前記環境温度変化に基づく高分子アクチュエータ素子からの情報変化の少なくともいずれか１つを検出可能なモニタ部が設けられ、前記モニタ部からの検出結果に基づいて、前記交流電圧の重畳波形が制御される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記モニタ部は、前記高分子アクチュエータ素子に流れる電流を検出する請求項４又は５記載の駆動装置。
【請求項７】
前記交流電圧は、前記駆動電圧よりも小さい振幅で前記駆動電圧に重畳されて印加される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記交流電圧の最大電圧値と最小電圧値の絶対値が異なる請求項１ないし７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記高分子アクチュエータ素子に駆動電圧を印加しないときに、前記交流電圧を前記高分子アクチュエータに印加可能とされた請求項１ないし８のいずれか１項に記載の駆動装置。
【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変形する高分子アクチュエータ素子を有する駆動装置に関し、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、例えば特許文献１に示すように、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、固定端である基端部側の一対の電極層間に電圧を付与すると、自由端である先端部が湾曲変形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】
上記した素子の温度特性に関し、特許文献２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２００９−７７５７８号公報
【特許文献２】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】
しかしながら、特許文献２に示す構造では、撮像素子が高分子アクチュエータ素子から離れている。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接触させることはできないため、素子を効率的に暖めることが難しい。また特許文献２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。あるいは特許文献２に示す撮像素子を有さない構造において、高分子アクチュエータ素子を暖めるために新たな発熱装置を用いればコスト高となる。また特許文献２の構造では、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、暖める必要のない場合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、低コストにて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、更に発熱に対する制御性に優れた高分子アクチュエータ素子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】
本発明における高分子アクチュエータ素子を有する駆動装置は、
電解質層及び前記電解質層の厚さ方向の両面に設けられた電極層を備え、前記電極層間に電圧を付与すると変形する高分子アクチュエータ素子と、
前記高分子アクチュエータ素子へ駆動電圧を印加する制御部とを有する駆動装置であって、
前記制御部は、前記駆動電圧以外に、前記高分子アクチュエータ素子へ交流電圧を印加することで前記高分子アクチュエータ素子を発熱させることが可能であり、前記制御部は、前記高分子アクチュエータ素子の状態に応じて前記交流電圧を印加することを特徴とするものである。
【０００９】
上記したように制御部では、高分子アクチュエータ素子に必要に応じて交流電圧を印加可能としており、交流電圧の印加により、電極層に電流が流れ、ジュール熱により高分子アクチュエータ素子が自己発熱によって暖められる。そして本発明では、低温時の特性を向上させたり、イオンの偏りを除去しやすくできる。また本発明では、交流電圧を印加可能な制御部を素子に接続しており、高分子アクチュエータ素子の層構造を従来から変える必要性がない。また、別に発熱装置を設ける必要もない。このため駆動装置の小型・薄型化及び低コスト化を実現できる。また素子自身の自己発熱を使用する構造であるため効率良くアクチュエータ素子を暖めることが可能であり、また素子構造を変えないため構造変化に伴う特性劣化や特性の安定性の低下といった要因もなく、したがって、本発明によれば、特に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効果的に、改善することができる。【００１０】
本発明では、前記制御部は、前記高分子アクチュエータ素子または前記高分子アクチュエータ素子の周囲の温度が所定の温度より低いときに前記交流電圧を印加することが好ましい。【００１１】
また本発明では、前記制御部は、前記高分子アクチュエータ素子に流れる電流値が所定の値より小さいときに前記交流電圧を印加することが好ましい。低温時には駆動電流が小さくなるので、駆動電流が所定値よりも小さくなったときに交流電流を印加することで低温時の特性を効果的に改善することが出来る。【００１２】
また本発明では、前記制御部では、環境温度変化、あるいは、前記環境温度変化に基づく前記高分子アクチュエータ素子からの情報変化の少なくともいずれか１つを検出可能なモニタ部が設けられ、前記モニタ部からの検出結果に基づいて、前記交流電圧の重畳の有無が判断されることが好ましい。例えば、環境温度変化が、所定温度以下となったことをモニタ部で検出したときに、交流電圧の重畳が行われるように制御することができる。あるいは、環境温度が低温になると、高分子アクチュエータ素子に流れる駆動電流が小さくなり、素子変位量が小さくなるので、駆動電流や素子変位量が所定値以下となったことをモニタ部で検出したときに、交流電圧の重畳が行われるように制御することができる。このように本発明では、交流電圧の重畳のタイミングを木目細かく設定でき、発熱に対する制御性をより効果的に向上させることができる。【００１３】
また本発明では、前記制御部では、環境温度変化、あるいは、前記環境温度変化に基づく前記高分子アクチュエータ素子からの情報変化の少なくともいずれか１つを検出可能なモニタ部が設けられ、前記モニタ部からの検出結果に基づいて、前記交流電圧の重畳波形が制御されることが好ましい。本発明における重畳波形の制御とは、交流電圧の周波数や、電圧、駆動電圧に対する対称性（シンメトリー）、波形形状（矩形波、正弦波、鋸波、三角波等）等を制御することを意味する。そして本発明では、モニタ部からの検出結果に基づいて、交流電圧の重畳波形を木目細かく設定でき、発熱に対する制御性をより効果的に向上させることができる。【００１４】
また本発明では、前記モニタ部は、前記高分子アクチュエータ素子に流れる電流を検出することが好ましい。【００１５】
また本発明では、前記交流電圧は、前記駆動電圧よりも小さい振幅で前記駆動電圧に重畳されて印加されることが好ましい。小さい交流電圧の重畳により、高分子アクチュエータ素子の動作に与える影響を低減できる。【００１６】
また本発明では、前記交流電圧の最大電圧値と最小電圧値の絶対値が異なる構成にできる。これにより、例えば、交流電圧と駆動電圧が重畳された電圧の最大値が、駆動電圧を過大に上回ることを避けることができ、高分子アクチュエータ素子の劣化を防止できる。      【００１７】
また本発明では、前記高分子アクチュエータ素子に駆動電圧を印加しないときに、前記交流電圧を前記高分子アクチュエータに印加可能とされたものであることが好ましい。【００１８】
これにより、高分子アクチュエータ素子の非駆動時においても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、その後の駆動時に、特に低温環境下であっても、高分子アクチュエータ素子をスムースに駆動させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、低コストにて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。特に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効果的に、改善することができる。更に本発明によれば発熱に対する制御性を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は、本実施形態における高分子アクチュエータ素子の非駆動時の部分断面図、（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２】（ａ）は、高分子アクチュエータ素子の電極層間に印加される電圧波形の一例を示す模式図、（ｂ）は、高分子アクチュエータ素子３２に流れる電流波形の一例を示す模式図、
【図３】高分子アクチュエータ素子の電極層間に印加される電圧波形の別の例を示す部分拡大模式図、
【図４】本実施形態の駆動装置に設けられる制御部のブロック図、
【図５】本実施形態の高分子アクチュエータ素子を有する駆動装置を適用した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】
【００２１】
図１は本実施形態の駆動装置を構成する高分子アクチュエータ素子の部分断面図を示す。図１（ｂ）では、高分子アクチュエータ素子とともに高分子アクチュエータ素子に接続される制御部を模式図的に示している。
【００２２】
本実施形態において高分子アクチュエータ素子を有する駆動装置は、少なくとも、高分子アクチュエータ素子と、高分子アクチュエータ素子を駆動させるための制御部を備えた電気系統とを有する。まず図１を用いて高分子アクチュエータ素子の構造を説明する。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、本実施形態における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上部電極層３４、及び、下部電極層３５を備えて構成される。
【００２４】
例えば、本発明における実施形態の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上部電極層３４及び下部電極層３５とを有して構成される。上部電極層３４は電解質層３３の図示上面側、下部電極層３５は、電解質層３３の図示下面側に形成される。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
高分子アクチュエータ素子３２の基端部３６は固定端部であり、高分子アクチュエータ素子３２の基端部３６は、固定支持部３８にて固定支持されている。図１に示すように例えば、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。そして両面の電極層３４，３５間に駆動電圧を印加すると、図１（ｂ）に示すように、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の自由端部である先端部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】
なお図１に示す固定支持部３８は、電極層３４，３５と電気的に接続する接続部であることが好ましい。あるいは固定支持部３８と各電極層３４，３５との間に配線基板等が配置される構成であってもよい。
【００２９】
高分子アクチュエータ素子３２の基端部３６には、例えば図１（ｂ）に示す駆動回路６０を備えた制御部８０が接続されている。この制御部８０（駆動回路６０）では高分子アクチュエータ素子３２に駆動電圧を印加でき、更に発振器（ＯＳＣ）を備えており、交流電圧を駆動電圧に対して重畳させることが可能になっている。
【００３０】
図２（ａ）に、高分子アクチュエータ素子３２の電極層３４，３５間に印加される電圧波形の一例を示し、図２（ｂ）に、高分子アクチュエータ素子３２に流れる電流波形を示す。図２（ａ）に示す高分子アクチュエータ素子３２の非駆動状態Ａでは電極層３４，３５間に電圧を印加せず、高分子アクチュエータ素子３２の駆動状態Ｂでは電極層３４，３５間に駆動電圧Ｃを印加する。
【００３１】
本実施形態における高分子アクチュエータ素子３２は、容量負荷系アクチュエータであり、図２（ｂ）に示す高分子アクチュエータ素子３２に流れる駆動電流Ｄは、一般的なキャパシタと同様の振る舞いとなる。図２（ａ）のように駆動電圧Ｃを例えば矩形波により立ち上げた際に駆動電流Ｄは微分波形になり、図２（ｂ）に示すように、駆動電圧Ｃの立ち上がり部分で大きな電流が流れて充電が始まる。その後、駆動電流Ｄは急激に低下し、やがて満充電により駆動電流Ｄは小さくなる。
【００３２】
上記したように本実施形態における各電極層３４，３５は、例えば、カーボンナノチューブ等の導電性フィラーを含む構成であり、電流を流すことでジュール熱により発熱させることが可能である。
【００３３】
そこで本実施形態では図２（ａ）に示すように、図１（ｂ）に示した発振器を備える駆動回路６０により、駆動電圧Ｃに対して、駆動電圧Ｃよりも高い周波数の交流電圧Ｅを重畳可能としている。交流電圧は高分子アクチュエータ素子３２の状態に応じて印加される。交流電圧Ｅは、０Vを中心に振幅を有する電圧であるため、駆動電圧Ｃと重畳した波形の中心電圧Ｉは駆動電圧Ｃと一致する。駆動電圧Ｃとは、高分子アクチュエータ素子３２を図１（ｂ）のように湾曲変形させるための主電圧であり、駆動のために必要な電圧を指している。具体的には図２（ａ）に示すように、電圧の非印加時から電圧が立上った後の直線的な部分での電圧レベルを指している。なお、図示してわかりやすいよう直線部分を設けた例を示しているが、最初から交流を印加してもよい。
【００３４】
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、駆動電圧Ｃに対して交流電圧Ｅを重畳させることで、図２（ｂ）に示すように、電流Ｆを繰り返し電極層３４，３５に流すことができる。よって、電極層３４，３５をジュール熱により発熱させることが出来る。なお、駆動電圧による電流成分が減少して交流電圧による電流成分が相対的に大きくなったときには電流Ｆは交流電流に近くなり、一時的にマイナス値となることもある。
【００３５】
交流電圧Ｅは、駆動電圧Ｃよりも高い周波数に設定される。この際、交流電圧Ｅが、駆動電圧Ｃへの重畳によって高分子アクチュエータ素子３２自身の変位に変動がない、あるいは、使用目的等に合わせて許容される変動内となる周波数又は電圧に設定される。
【００３６】
例えば、本実施形態の高分子アクチュエータ素子３２を用いた駆動装置（図５参照）は、後述するように、高分子アクチュエータ素子３２を直流駆動（ＤＣ駆動）させて、突出部材３１を押圧する用途に使用できるが、かかる場合、重畳する交流電圧Ｅの周波数を１〜数百Ｈｚ程度（より具体的には１〜１００Ｈｚ程度）に設定することが出来る。
【００３７】
また図２（ａ）に示すように、駆動電圧Ｃに対し交流電圧Ｅの振幅を小さく設定することで、重畳された最大電圧値Ｇが駆動電圧Ｃに対して高くなりすぎて高分子アクチュエータ素子３２が劣化することを避けることができる。周波数にもよるが、駆動電圧Ｃが１〜３Vに対して、交流電圧Ｅは数十ｍV〜百数十ｍV程度でよい。これにより、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とともに、高分子アクチュエータ素子３２を安定して駆動させることが出来る。
【００３８】
このように本実施形態では、高分子アクチュエータ素子３２に必要に応じて、駆動電圧Ｃへの交流電圧Ｅの重畳により電流Ｆを電極層３４，３５に流すことができ、高分子アクチュエータ素子３２を自己発熱によって暖めることができる。本実施形態では、高分子アクチュエータ素子３２に接続される制御部８０を構成する駆動回路６０の回路構造を変更するだけで、高分子アクチュエータ素子３２としての層構造・形状を従来から変える必要性がない。このため、別に発熱装置を用いるような場合に比べて、高分子アクチュエータ素子３２を備えた駆動装置の小型・薄型化及び低コスト化を実現できる。また素子自身の自己発熱を使用する構造であるため効率良くアクチュエータ素子３２を暖めることが可能であり、また素子構造を変えないため構造変化に伴う特性劣化や特性の安定性の低下といった要因もない。したがって、本実施形態によれば、特に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効果的に、改善することができる。
【００３９】
図２（ａ）では、交流電圧Ｅの最大電圧値Ｇと、最小電圧値Ｈとの間の中心電圧値Ｉが、駆動電圧Ｃに略一致している。よって、図２（ａ）では、交流電圧Ｅを駆動電圧Ｃに対して対称波形に重畳させることができる。重畳する交流電圧Ｅの周波数が、電解質層３３内でのイオン移動速度よりも十分に高い場合、交流電圧Ｅの最大電圧値を高分子アクチュエータ素子３２に印加可能な上限電圧を超える電圧にて印加することが可能であり、このとき、交流電圧Ｅを上記のように対称波形とすることが電圧制御性に優れるとともに、高分子アクチュエータ素子３２のアクチュエータ特性をばらつきが小さく特性の安定性を向上させるうえで最も効率がよい。
【００４０】
あるいは図３に示すように、非対称の交流電圧を駆動電圧Ｃに重畳することもできる。例えば、大きな発熱量を得たいために交流電圧の振幅を大きくしすぎると最大電圧値Ｇが高くなりすぎて高分子アクチュエータ素子３２が徐々に劣化してしまう恐れがあるが、非対称の交流電圧を印加して最大電圧値Ｇがそれほど高くなく、最小電圧値Ｈが低くなるように重畳することによって、すなわち、交流電圧Ｅの最大電圧値（Ｇ−Ｃ）と最小電圧値（Ｈ−Ｃ）の絶対値が異なる非対称な交流電圧を印加することによって、十分な電流を流して発熱させることが可能となる。また、このとき波形を適切に制御することによって平均の印加電圧は駆動電圧Ｃとすることも可能であり、変位には影響せずに電流を流すことができる。これにより、発熱効果をより効果的に向上させることができ、特に低温環境下でのアクチュエータ特性の向上を効果的に図ることが可能である。
【００４１】
交流電圧Ｅの波形は、図２（ａ）に示すように三角波、正弦波等であってもよいし図３に示すように矩形波であってもよい。波形形状は特に限定されるものではないが、後述する制御部８０を構成する波形制御部８４にて波形形状を規制することが可能である。
【００４２】
図４には高分子アクチュエータ素子３２に接続される接続部８０の好ましい構成が示されている。図４に示すように、制御部８０には、モニタ部８１、判断処理部８２及び駆動回路６０が備えられている。判断処理部８２は、モニタ部８１からの検出結果に基づいて、交流電圧の重畳を行うか否かを判断する切換部８３と、モニタ部８１からの検出信号に基づいて、交流電圧の重畳波形を制御する波形を制御する波形制御部８４とを有する。
【００４３】
図４に示すように、高分子アクチュエータ素子３２は、モニタ部８１及び駆動回路６０に接続されている。
【００４４】
本実施形態における駆動電圧Ｃに対する交流電圧Ｅの重畳は、例えば、環境温度がある所定以下の低温になったときに行う。高分子アクチュエータ素子３２は、低温であると駆動電流が電極層３４，３５間に流れにくくなるため、高分子アクチュエータ素子３２の駆動電流（ピーク電流）の変化をモニタ部８１で検出する。モニタ部８１での検出結果に基づいて判断処理部８２の切換部８３では、図２（ａ）に示す駆動電圧Ｃに対して交流電圧Ｅを重畳するか否かを判断する。切換部８３にて交流電圧Ｅの重畳を行うと決定されると駆動回路６０により、駆動電圧Ｃに対して交流電圧Ｅを重畳させて、高分子アクチュエータ素子３２に印加する。これにより高分子アクチュエータ素子３２が暖められる。あるいは、切換部８３にて交流電圧Ｅの重畳を行わないと決定されると、駆動回路６０では、交流電圧Ｅを重畳することなく駆動電圧Ｃを高分子アクチュエータ素子３２に印加する。かかる場合、高分子アクチュエータ素子３２は暖められない。このように本実施形態では制御部８０にて、高分子アクチュエータ素子３２を暖めることが必要である場合と必要でない場合とで交流電圧Ｅの重畳のオン／オフを切り換えることができ、高分子アクチュエータ素子３２を最適な状態に保つことが可能になる。
【００４５】
またモニタ部８１での検出結果に基づいて、波形制御部８４では、交流電圧Ｅの重畳波形の制御を行うか否かを判断することができる。重畳波形の制御とは、交流電圧Ｅの周波数や電圧、駆動電圧Ｃに対する対称性（シンメトリー；図２（ａ）、図３参照）、波形形状（矩形波、正弦波、鋸波、三角波等；図２（ａ）、図３参照）等を制御することを意味する。これにより、モニタ部８１の検出結果に基づいて、発熱量等を調整することができ、高分子アクチュエータ素子３２を最適な状態に保つことが可能になる。
【００４６】
また本実施形態では、モニタ部８１では、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、交流電圧Ｅの重畳のオン／オフを切り換え、重畳波形の調整を行うことも可能である。低温であると、所定の駆動電圧Ｃを高分子アクチュエータ素子３２に印加しても変位量が所定値よりも小さくなる。よって、高分子アクチュエータ素子３２の変位量をモニタ部８１で検出し、その検出結果に基づいて、制御部８０にて交流電圧Ｅの重畳のオン／オフの切り換えや重畳波形の調整を行うことが可能である。
【００４７】
また本実施形態では、モニタ部８１が感熱素子（温度計）８５と接続されており、モニタ部８１にて外部の環境温度を検出することで、制御部８０にて交流電圧Ｅの重畳のオン／オフの切り換えや重畳波形の調整を行うことも可能である。
【００４８】
このように本実施形態では、交流電圧Ｅの重畳のオン／オフの切換や、重畳波形の調整を、環境温度変化、あるいは、環境温度変化に基づく高分子アクチュエータ素子３２からの情報変化（変位量や駆動電流）をモニタ部８１にて検出し、その検出結果に基づいて、きめ細かく設定することが可能である。以上により、本実施形態では、発熱に対する制御性をより効果的に向上させることが可能である。
【００４９】
なお感熱素子８５とモニタ部８１、高分子アクチュエータ素子３２とモニタ部８１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。
【００５０】
本実施形態において、高分子アクチュエータ素子３２を暖める主目的は、低温環境下でのアクチュエータ特性の低下を抑え、アクチュエータ特性を改善することにあるが、例えば、常温環境下においても、高分子アクチュエータ素子３２を暖めることで、アクチュエータ特性を更に向上させることが可能である。環境温度変化、あるいは、環境温度変化に基づく高分子アクチュエータ素子３２からの情報変化がどの程度となった場合に、駆動電圧Ｃに対して交流電圧Ｅの重畳を行い、また重畳波形をどのように調整するかは判断処理部８２に対する設定により適宜、変更、調整を行うことが可能である。必ずしも環境温度が低温の場合のみならず常温等であってもアクチュエータ特性を更に向上させたい場合には、交流波形の重畳により電極層３４，３５を発熱させて高分子アクチュエータ素子３２を暖めるように設定することが可能である。また、一方向に駆動し続けることによる高分子アクチュエータ素子３２の歪を解消するために逆方向へ駆動する際も、イオンの移動をスムースにするとともにポリマーを軟化させるために温度を上げた方がよい。このような場合も、交流波形の重畳を行うこともできる。
【００５１】
また本実施形態では、図２（ａ）に示すように、電極層３４，３５間に電圧を印加していない高分子アクチュエータ素子３２の非駆動状態Ａにおいて、交流電圧Ｊを印加することも可能である。これにより、高分子アクチュエータ素子３２の非駆動時においても、素子を暖めることができ、その後の駆動時に、特に低温環境下にて高分子アクチュエータ素子をスムースに駆動させることができる。
【００５２】
交流電圧Ｊは、交流電圧Ｊの印加によっても高分子アクチュエータ素子３２が変位しない、あるいは、変位してもその変位量が、駆動装置における使用目的で許容される範囲内となる周波数や電圧に設定される。
【００５３】
図２（ａ）に示すように、駆動電圧Ｃに対して交流電圧Ｅを重畳可能に設定し、且つ、非駆動状態Ａにおいても交流電圧Ｊを印加できるように制御部８０にて設定することが可能であるし、非駆動状態Ａにおいてのみ交流電圧Ｊを印加可能に制御することも可能である。
【００５４】
図５は、本実施形態における高分子アクチュエータ素子を有する駆動装置の具体例な適用例である。
【００５５】
図５には、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、例えば、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５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。
【００５６】
図５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５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（変形可能領域）１０ｂ，２０ｂが形成されている。
【００５７】
そして図５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。
【００５８】
高分子アクチュエータ素子３２の基端部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。
【００５９】
また図５に示すように、基端部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の上部電極層３４（図１等参照）とは電気的に接続されている。また、基端部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の下部電極層３５（図１等参照）とは電気的に接続されている。
【００６０】
図５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。
【００６１】
図５に示す実線の高分子アクチュエータ素子３２は、非駆動時を示す。このとき、例えば、高分子アクチュエータ素子３２の自由端である先端部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。
【００６２】
図５に示すように、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の先端部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。
【００６３】
本実施形態によれば、高分子アクチュエータ素子３２の駆動時、あるいは非駆動時、又は、駆動時と非駆動時の双方において、高分子アクチュエータ素子３２の自己発熱により、高分子アクチュエータ素子３２を暖めることができ、特に低温環境時のアクチュエータ特性を改善できる。本実施形態では、別に発熱装置を設けるものでなく、上記のように、高分子アクチュエータ素子３２の自己発熱を利用するものであるから、ドット表示装置１の小型化・薄型化及び低コスト化に適切に対応でき、しかも、高分子アクチュエータ素子３２を構成する電極層３４，３５自体を発熱体として用いているから、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。
【００６４】
また本実施形態では図４に示す制御部８０がドット表示装置１に設けられ、必要なときだけ、高分子アクチュエータ素子３２を自己発熱させることができ、またその発熱量も重畳波形の調整により調整することができ、よって、発熱に対する制御性に優れたドット表示装置１とすることができる。
【００６５】
本実施形態の高分子アクチュエータ素子３２を有する駆動装置は、点字用のドット表示装置１以外にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ  非駆動状態
Ｂ  駆動状態
Ｃ  駆動電圧
Ｄ  駆動電流
Ｅ、Ｊ  交流電圧
Ｆ  電流
１  ドット表示装置
１０  下ケース
１０ｂ、２０ｂ  空間（変形可能領域）
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  基端部
３７  先端部
４０、５０  配線板
６０  駆動回路
８０  制御部
８１  モニタ部
８２  判断処理部
８３  切換部
８４  波形制御部
８５  感熱素子
【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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