(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、前記電解質層に形成された電極層とを有し、前記電解質層に印加される電圧に応じて変形する高分子アクチュエータにおいて、
前記電解質層及び前記電極層を含む板状のアクチュエータ本体部と、前記アクチュエータ本体部の全体を封止する封止層と、前記電極層に接続されるパッド電極部と、を有し、
前記パッド電極部は、パッド部と、前記パッド部から突出する貫通電極部からなり、
前記パッド部は、前記アクチュエータ本体部の板面と向き合うように前記封止層の外側に設置されるとともに、前記貫通電極部は、前記封止層を貫通して前記電極層に接続されることを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項２】
前記パッド部と前記封止層との間には、接着封止部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高分子アクチュエータ。
【請求項３】
前記電極層において、前記貫通電極部に接続されるコンタクト電極層が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高分子アクチュエータ。
【請求項４】
前記貫通電極部の一部が前記電極層の内部に達していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ。
【請求項５】
前記電解質層を厚さ方向に挟むように形成された第１の電極層及び第２の電極層と、前記第１の電極層に接続された第１のパッド電極部と、前記第２の電極層に接続された第２のパッド電極部とを有し、
前記厚さ方向において対向する位置に前記第１のパッド電極部と前記第２のパッド電極部とが形成されるとともに、第１のパッド電極部における第１の貫通電極部と、前記第２のパッド電極部における第２の貫通電極部とは、前記厚さ方向において重複しない位置に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ。
【請求項６】
電解質層と、前記電解質層に形成された電極層とを有し、前記電解質層に印加される電圧に応じて変形する高分子アクチュエータの製造方法であって、
ａ）前記電解質層及び前記電極層を含むアクチュエータ本体部を用意して、前記アクチュエータ本体部の全体を封止層により封止する工程と、
ｂ）前記ａ）の工程の後に、パッド部と、前記パッド部から突出する貫通電極部からなるパッド電極部を用いて、前記封止層を貫通させて前記貫通電極部を前記電極層に接続するとともに、前記パッド部を前記封止層の外側に設置する工程とを有することを特徴とする高分子アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記ｂ）の工程の前に、前記パッド部と前記封止層との間に位置するように、前記封止層に接着封止部を設けることを特徴とする請求項６に記載の高分子アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子アクチュエータに関し、特に、封止層が形成された高分子アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、医療機器、産業用ロボット、マイクロマシン等の分野において用いられるアクチュエータとして、高分子の伸縮を利用した高分子アクチュエータが開示されている。【０００３】
図１２は、特許文献１に記載されている、従来例の高分子アクチュエータ１１０の断面図である。図１２に示すように、従来例の高分子アクチュエータ１１０は、電解質層１２２、第１の電極層１２３、及び第２の電極層１２４を有して構成されており、第１の電極層１２３と第２の電極層１２４とは、電解質層１２２を厚さ方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に挟むように形成されている。そして、第１の電極層１２３には第１の導電線１４２が接続されている。第１の導電線１４２は、第１の電極層１２３の下面から、第１の電極層１２３及び電解質層１２２の側壁部において配線されて、電解質層１２２の側壁部から垂直方向（Ｘ２方向）に向かい外部へと引き出される。また、第２の電極層１２４においても同様に第２の導電線１４３が接続されて電解質層１２２の側壁部から垂直方向に向かい外部へと引き出される。【０００４】
第１の導電線１４２及び第２の導電線１４３は外部の電源回路に接続されて、電解質層１２２に電圧が印加される。この印加電圧に応じて、電解質層１２２、第１の電極層１２３、及び第２の電極層１２４を変形させることができ、アクチュエータとして用いることができる。【０００５】
また、電解質層１２２には、有機溶媒、イオン液体や水等が用いられるため、電解質層１２２から外部への水分の逸散、及び外部から内部への水分の侵入を防止する必要がある。このため、従来例の高分子アクチュエータ１１０において、電解質層１２２、第１の電極層１２３、第２の電極層１２４及び各導電線１４２、１４３の全体を覆うように、高分子フィルムからなる封止層１３１が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３５６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来例の高分子アクチュエータ１１０において、第１の導電線１４２及び第２の導電線１４３は、電解質層１２２の側壁部に配線されて第１の電極層１２３、第２の電極層１２４に接続されるとともに、電解質層１２２の側壁部から垂直方向に向かい引き出されている。よって、第１の導電線１４２及び第２の導電線１４３の接続構造及び引出構造が複雑であるため、封止層１３１と各導電線１４２、１４３との間または封止層１３１と電解質層１２２の側壁部との間に隙間が生じやすい。このような隙間は、高分子アクチュエータ１１０の内部と外部との通気孔となり確実に封止性を得ることができない。また、引き出された部分の第１の導電線１４２、第２の導電線１４３において、折り曲げられるなどの変形がし易く耐久性が他の部分に比べて低いため、電気的接続が不安定であり、また、引き出された部分での封止層１３１の封止を確保することが困難である。【０００８】
また、従来例の高分子アクチュエータ１１０の製造工程において、電解質層１２２、第１の電極層１２３、及び第２の電極層１２４に第１の導電線１４２及び第２の導電線１４３を接続した状態で、封止性を確保するために全体を覆うように封止層１３１を設ける必要がある。そのため、接続工程及び封止工程が煩雑であり、第１の導電線１４２及び第２の導電線１４３の断線等の接続不良が生じたり、封止層１３１を全体に密着させて形成することが困難であり、封止性を確保することができないという課題が生じる。【０００９】
本発明は、上記課題を解決して、封止層の内側の電極層と封止層の外側との電気的接続を確保するとともに、電解質層及び電極層を封止することが可能な高分子アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の高分子アクチュエータは、電解質層と、前記電解質層に形成された電極層とを有し、前記電解質層に印加される電圧に応じて変形する高分子アクチュエータにおいて、前記電解質層及び前記電極層を含む板状のアクチュエータ本体部と、前記アクチュエータ本体部の全体を封止する封止層と、前記電極層に接続されるパッド電極部と、を有し、前記パッド電極部は、パッド部と、前記パッド部から突出する貫通電極部からなり、前記パッド部は、前記アクチュエータ本体部の板面と向き合うように前記封止層の外側に設置されるとともに、前記貫通電極部は、前記封止層を貫通して前記電極層に接続されることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、貫通電極部が封止層を貫通して電極層に接続されているため、簡単な構成により封止層の外側のパッド部と封止層の内側の電極層との接続を実現することができる。また、貫通電極部が封止層を貫通して電極層に接続されていることから、アクチュエータ本体部のみに封止層を形成することで封止することができる。すなわち、従来技術に示すような電極層から引き出された複雑な構造を有する部分や耐久性に劣る箇所において封止層を形成する必要が無い。そのため、封止層とアクチュエータ本体部との間において外部との通気孔となる隙間が形成されることを防止して、電解質層及び電極層を確実に封止することができる。【００１２】
したがって、封止層の内側の電極層と封止層の外側との電気的接続を確保するとともに、電解質層及び電極層を封止することが可能である。【００１３】
本発明の高分子アクチュエータにおいて、前記パッド部と前記封止層との間には、接着封止部が設けられていることが好適である。これによれば、パッド部と封止層との間に隙間が形成されることを防止して封止性を向上させることができる。また、パッド部を封止層の外側に接着固定することにより、封止層の内側の電極層とパッド部との接続安定性が向上する。【００１４】
本発明の高分子アクチュエータは、前記電極層において、前記貫通電極部に接続されるコンタクト電極層が設けられていることが好ましい。これによれば、貫通電極部と電極層との接続安定性を向上させることができる。【００１５】
本発明の高分子アクチュエータにおいて、前記貫通電極部の一部が前記電極層の内部に達していることが好ましい。これによれば、封止層を貫通して電極層の内部まで達した箇所において、貫通電極部と電極層とが確実に電気的に接続されて、接続安定性が向上する。【００１６】
本発明の高分子アクチュエータにおいて、前記電解質層を厚さ方向に挟むように形成された第１の電極層及び第２の電極層と、前記第１の電極層に接続された第１のパッド電極部と、前記第２の電極層に接続された第２のパッド電極部とを有し、前記厚さ方向において対向する位置に前記第１のパッド電極部と前記第２のパッド電極部とが形成されるとともに、第１のパッド電極部における第１の貫通電極部と、前記第２のパッド電極部における第２の貫通電極部とは、前記厚さ方向において重複しない位置に形成されていることが好適である。【００１７】
これによれば、第１の貫通電極部と第２の貫通電極部とが、厚さ方向において重複しない位置に形成されていることから、第１の貫通電極部及び第２の貫通電極部が形成された箇所において、第１の貫通電極部と第２の貫通電極部とがショートすること、または第１の電極層と第２の電極層とがショートすることを防止できる。【００１８】
本発明の高分子アクチュエータの製造方法は、電解質層と、前記電解質層に形成された電極層とを有し、前記電解質層に印加される電圧に応じて変形する高分子アクチュエータの製造方法であって、
ａ）前記電解質層及び前記電極層を含むアクチュエータ本体部を用意して、前記アクチュエータ本体部の全体を封止層により封止する工程と、
ｂ）前記ａ）の工程の後に、パッド部と、前記パッド部から突出する貫通電極部からなるパッド電極部を用いて、前記封止層を貫通させて前記貫通電極部を前記電極層に接続するとともに、前記パッド部を前記封止層の外側に設置する工程とを有することを特徴とする。【００１９】
本発明の高分子アクチュエータの製造方法によれば、パッド電極部を設ける前に、アクチュエータ本体部に封止層を形成することができる。よって、従来例の高分子アクチュエータに示すような複雑な構造の部分や耐久性に劣る箇所において封止層を形成する必要が無く、パッド電極部等が設けられていない単純な形状のアクチュエータ本体部のみに容易に封止層を形成することができる。そのため、封止層とアクチュエータ本体部との間において外部との通気孔となる隙間が形成されることを防止して、電解質層及び電極層を封止することができる。【００２０】
そして、アクチュエータ本体部に封止層を形成した後で、封止層を貫通させて貫通電極部を電極層に接続するため、簡単な工程によって、アクチュエータ本体部の封止性を確保しつつ、封止層の外側のパッド部と封止層の内側の電極層との接続を容易に実現することができる。【００２１】
したがって、封止層の内側の電極層と封止層の外側との電気的接続を確保するとともに、電解質層及び電極層を封止することが可能である。【００２２】
前記ｂ）の工程の前に、前記パッド部と前記封止層との間に位置するように、前記封止層に接着封止部を設けることが好ましい。これによれば、パッド部を接着封止部に接着させて封止層の外側に設置することで、パッド部と封止層との間の封止性を向上させることができ、また、電極層とパッド部との接続安定性が向上する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の高分子アクチュエータ及びその製造方法によれば、封止層の内側の電極層と封止層の外側との電気的接続を確保するとともに、電解質層及び電極層を封止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態における高分子アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの断面図である。
【図３】本実施形態の高分子アクチュエータにおける第１のパッド電極部近傍の部分拡大断面図である。
【図４】本実施形態の高分子アクチュエータを構成する第１のパッド電極部を示し、（ａ）平面図、及び（ｂ）図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向から見たときの断面図である。
【図５】本実施形態の高分子アクチュエータにおける第１のパッド電極部近傍の部分拡大断面図である。
【図６】第１の変形例の高分子アクチュエータを示す、部分拡大断面図である。
【図７】第２の変形例の高分子アクチュエータを示す、部分拡大断面図である。
【図８】第３の変形例の高分子アクチュエータを示す、部分拡大断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における高分子アクチュエータを示し、第１のパッド電極部及び第２のパッド電極部の近傍の部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の高分子アクチュエータの製造方法を示す、工程図である。
【図１１】本発明の高分子アクチュエータの動作原理を説明するための模式断面図である。
【図１２】従来例の高分子アクチュエータを示す、断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の高分子アクチュエータ及びその製造方法の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における高分子アクチュエータの斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの断面図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の高分子アクチュエータ１０は、アクチュエータ本体部２１と、アクチュエータ本体部２１の全体を封止する封止層３１と、アクチュエータ本体部２１に接続される第１のパッド電極部５１及び第２のパッド電極部５２を有して構成される。なお、図１では、アクチュエータ本体部２１や第１のパッド電極部５１等の詳細な構造は省略して示している。本実施形態において、アクチュエータ本体部２１はＸ１−Ｘ２方向に長手方向を有する短冊形状に形成されており、Ｚ１−Ｚ２方向が厚さ方向、Ｙ１−Ｙ２方向が短手方向となっている。
【００２８】
図２に示すように、アクチュエータ本体部２１は、電解質層２２、第１の電極層２３、及び第２の電極層２４を有して構成されている。第１の電極層２３と第２の電極層２４は、電解質層２２を厚さ方向に挟むように形成されている。また、第１の電極層２３には第１のパッド電極部５１が接続されており、第２の電極層２４には第２のパッド電極部５２が接続されている。
【００２９】
本実施形態のアクチュエータ本体部２１を構成する電解質層２２として、ベースポリマーにイオン液体を混合したゲル状のフィルムを用いることができる。ベースポリマーには、例えば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）等を用いることができる。この場合、電解質層２２内にイオン交換樹脂を含まないので陽イオン、陰イオンのどちらも自由に移動可能となっている。
【００３０】
なお、電解質層２２はこの態様に限られず、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物であっても良い。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、フッ素樹脂用の樹脂に、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が用いられる。
【００３１】
また、第１の電極層２３及び第２の電極層２４は、ベースポリマーにイオン液体及び導電性フィラーを混合してゲル状としたものである。ベースポリマーには、電解質層２２と同じ材料を用いることができる。導電性フィラーとしてはカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーンなどのナノカーボン材料、カーボンブラック、カーボンファイバーなどのカーボン材料、金粒子、白金粒子、ニッケル粒子などの金属粒子等を用いることができるが特にナノカーボン材料が好適である。
【００３２】
本実施形態の高分子アクチュエータ１０は、第１のパッド電極部５１及び第２のパッド電極部５２を介して外部の電源回路等に接続されて用いられ、第１の電極層２３と第２の電極層２４との間に印加される電圧に応じてアクチュエータ本体部２１が変形して動作する。
【００３３】
図１１は、イオン導電型の高分子アクチュエータの動作原理を説明するための模式断面図である。図１１（ａ）は電圧が印加されていない状態を示し、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は電圧が印加された状態を示す。なお、図１１各図では、高分子アクチュエータ１０の長辺方向のＸ２側の端部は、図示しない支持機構により固定支持されて、他方側のＸ１側の端部は自由に変形可能となっている。また、アクチュエータ本体部２１や第１のパッド電極部５１、第２のパッド電極部５２等の構成は省略して示している。
【００３４】
図１１（ａ）に示すように、電圧が印加されていない状態において、アクチュエータ本体部２１の中のイオンは分散されており、変形は生じない。図１１（ｂ）に示すように、第１の電極層２３と第２の電極層２４との間に電圧が印加されると、陽イオン１５が第２の電極層２４側に移動して、陰イオン１６が第１の電極層２３側に移動する。このようなアクチュエータ本体部２１内のイオン移動等によって、厚さ方向において膨潤差が生じて曲げ応力が発生する。これにより、アクチュエータ本体部２１のＸ１側端部をＺ１方向に湾曲変形させることができる。イオン移動で膨潤差が生じる原因は一般に一義的ではないとされているが、その原因の一つとして、陽イオン１５と陰イオン１６のイオン半径の差によって膨潤差が生じることが知られている。
【００３５】
また、図１１（ｃ）に示すように、電圧を逆方向に印加した場合には、陽イオン１５が第１の電極層２３側に移動して、陰イオン１６が第２の電極層２４側に移動する。これにより、図１１（ｂ）とは逆方向に、アクチュエータ本体部２１のＸ１側端部をＺ２方向に変形させることができる。
【００３６】
本実施形態の高分子アクチュエータ１０において、アクチュエータ本体部２１にイオン液体が用いられているが、イオン液体の種類やアクチュエータの駆動状況により水分の影響により性能が低下する場合がある。そのため、外部からの水分の侵入を防止する構造として、図２に示すようにアクチュエータ本体部２１の全体を封止する封止層３１が設けられている。封止層３１の材料は、薄い被膜を形成でき水分を透過しない材料であれば良く、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド等の高分子フィルムが用いられる。あるいは、ポリマー溶液又は融液中にアクチュエータ本体部２１を浸漬して、引き上げた後乾燥することにより、薄い被膜を均一に形成することができる。
【００３７】
また、アクチュエータ本体部２１の封止性を維持した状態で、第１の電極層２３及び第２の電極層２４に電圧を印加するために、封止層３１の内側に形成された第１の電極層２３及び第２の電極層２４を封止層３１の外側に接続する必要がある。図３は、本実施形態の高分子アクチュエータにおける第１のパッド電極部近傍の部分拡大断面図である。
【００３８】
図３に示すように、第１の電極層２３は、第１のパッド電極部５１によって封止層３１の外側に接続される。第１のパッド電極部５１は、第１のパッド部５１ａと、第１のパッド部５１ａから突出する複数の第１の貫通電極部５１ｂから構成される。そして、第１のパッド部５１ａは封止層３１の外側に設置されるとともに、第１の貫通電極部５１ｂは封止層３１を貫通して第１の電極層２３に接続されている。また、第１の貫通電極部５１ｂの先端部は第１の電極層２３の内部にまで達している。これにより、第１のパッド部５１ａを外部の電源回路等に接続することにより、第１の貫通電極部５１ｂを通して第１の電極層２３に電圧を印加することができる。なお、図３において、第１の電極層２３と第１のパッド電極部５１との接続について示しているが、第２の電極層２４についても同様に第２のパッド電極部５２が設けられている。
【００３９】
図３に示すように、第１のパッド電極部５１によって、簡単な構成で封止層３１の外側に第１のパッド部５１ａを設置して第１の電極層２３との接続を実現することができる。また、第１の貫通電極部５１ｂが封止層３１を貫通して第１の電極層２３に接続されていることから、アクチュエータ本体部２１のみに封止層３１を形成して封止することができる。つまり、図１２の従来例の高分子アクチュエータ１１０に示すような複雑な構造の部分や耐久性に劣る箇所（例えば図１２に示す第１の導電線１４２、第２の導電線１４３の接続部分や引出部分）において封止層１３１を形成する必要が無い。そのため、本実施形態の高分子アクチュエータ１０は、封止層３１とアクチュエータ本体部２１との間において外部との通気孔となる隙間が形成されることを防止して、電解質層２２、第１の電極層２３、及び第２の電極層２４（第２の電極層２４は図３には図示しない）を確実に封止することができる。
【００４０】
さらに、図３に示すように、第１のパッド部５１ａと封止層３１との間には、接着封止部３３が設けられている。そして、第１の貫通電極部５１ｂは、接着封止部３３及び封止層３１を貫通して第１の電極層２３に接続されている。これにより、第１のパッド部５１ａと封止層３１との間の封止性を向上させることができる。また、第１のパッド部５１ａを封止層３１の外側に接着固定することにより、第１の電極層２３と第１のパッド部５１ａとの接続安定性が向上する。
【００４１】
接着封止部３３として、例えばフッ素ゴム、シリコンゴム、エポキシ樹脂等を用いることができ、接着封止部３３において良好な封止性、接着性が得られる。
【００４２】
図４は、本実施形態の高分子アクチュエータを構成する第１のパッド電極部を示し、図４（ａ）は平面図を、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向から見たときの断面図である。図４（ａ）に示すように第１のパッド電極部５１は、平面矩形状の第１のパッド部５１ａを基部として、第１のパッド部５１ａから突出する円柱状の第１の貫通電極部５１ｂが形成されている。第１のパッド電極部５１には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｓｎ合金などの良好な導電性を有する材料を用いることが好ましい。また、第１のパッド電極部５１の製造方法は特に限定されず、モールド加工品の表面にＡｕなどのめっきを施したものであっても良い。
【００４３】
本実施形態において、第１の貫通電極部５１ｂの径は０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度に形成され、また、第１の貫通電極部５１ｂの長さは０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度に形成されることが好ましい。また、第１の貫通電極部５１ｂの本数やピッチは適宜設定することが可能である。なお、第１のパッド部５１ａの平面形状はとくに限定されず、円形、楕円形等であっても良い。また第１の貫通電極部５１ｂは、第１のパッド部５１ａから離れるに従ってその径が小さくなる、先細形状に形成することも可能である。
【００４４】
以上のように、本実施形態の高分子アクチュエータ１０によれば、封止層３１の内側の第１の電極層２３及び第２の電極層２４と封止層３１の外側との電気的接続を確保するとともに、電解質層２２、第１の電極層２３、及び第２の電極層２４を確実に封止することが可能である。
【００４５】
なお、図３に示す高分子アクチュエータ１０では、第１の貫通電極部５１ｂの一部が第１の電極層２３の内部にまで達するようにして接続されているが、このような態様に限定されない。例えば、図５に示すように、第１の貫通電極部５１ｂの端部が第１の電極層２３に接触して接続されている場合や、第１の貫通電極部５１ｂが第１の電極層２３を貫通するように形成された構成であっても同様の効果が得られる。また、第１のパッド電極部５１としてＰｔ等軟らかい材料を用いた場合には、第１の貫通電極部５１ｂの先端部等が変形して接続される場合もあるが、この場合においても同様の効果が得られる。
【００４６】
図６は、本実施形態の第１の変形例を示す、高分子アクチュエータの部分拡大断面図である。図６に示すように、第１の電極層２３において、第１の貫通電極部５１ｂに接続されるコンタクト電極層２５が形成されている。コンタクト電極層２５として、第１の電極層２３よりも良好な導電性を有する、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属材料が用いられる。これにより、第１の貫通電極部５１ｂとコンタクト電極層２５との接触抵抗を低減して接続安定性を向上させることができる。とくに、第１の貫通電極部５１ｂとコンタクト電極層２５とが同じ金属材料で形成されることが好ましい。なお、図６に示す第１の変形例において、第１の貫通電極部５１ｂの先端部分がコンタクト電極層２５の内部にまで達して接続されているが、第１の貫通電極部５１ｂがコンタクト電極層２５を貫通して、コンタクト電極層２５及び第１の電極層２３の両方に接続される構成であってもよい。
【００４７】
図７は、第２の変形例における高分子アクチュエータの部分拡大断面図である。図４に示す第１のパッド電極部５１において、第１の貫通電極部５１ｂは第１のパッド部５１ａから垂直方向に突出して形成されているが、図７に示すように、第１の貫通電極部５１ｂが第１のパッド部５１ａに対して傾斜して形成されていても良い。これにより、高分子アクチュエータ１０の動作時や製造工程において、所定の方向（例えば第１のパッド部５１ａに対して垂直方向）に第１のパッド電極部５１に引っ張り応力が加えられても、第１のパッド電極部５１がアクチュエータ本体部２１から抜けにくくなる。よって、第１のパッド電極部５１と第１の電極層２３との接続安定性を向上させることができる。
【００４８】
図８は、第３の変形例における高分子アクチュエータの部分拡大断面図である。本変形例の高分子アクチュエータ１０は、第１のパッド電極部５１の構造が異なっている。図８に示すように、第１のパッド部５１ａの周縁部において、第１の貫通電極部５１ｂが形成されていない平坦な面を有する鍔部５１ｃが設けられている。そして、鍔部５１ｃが接着封止部３３を介して封止層３１に接着されて、第１のパッド電極部５１が接続されている。鍔部５１ｃを設けることにより、接着封止部３３に接着される平坦な面が大きくなるため、第１のパッド部５１ａと接着封止部３３との間において、外部から水分が侵入する隙間が形成されることを確実に防止して、封止性を向上させることができる。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態における高分子アクチュエータを示し、第１のパッド電極部及び第２のパッド電極部の近傍における部分拡大断面図を示す。図９に示すように、第１の電極層２３及び第２の電極層２４は電解質層２２を厚さ方向に挟むように形成されている。また、第１のパッド電極部５１と第２のパッド電極部５２とは、電解質層２２の厚さ方向において互いに対向する位置に形成されている。第１のパッド電極部５１の第１の貫通電極部５１ｂが、封止層３１を貫通して第１の電極層２３に接続されて、第１のパッド部５１ａが封止層３１の外側に設置される。また、第２のパッド電極部５２の第２の貫通電極部５２ｂが、封止層３１を貫通して第２の電極層２４に接続されて、第２のパッド部５２ａが封止層３１の外側に設置される。本実施形態の高分子アクチュエータ１１において、第１の貫通電極部５１ｂと第２の貫通電極部５２ｂとは、厚さ方向において重複しない位置に形成されている。つまり、図９に示すように、Ｘ１−Ｘ２方向において第１の貫通電極部５１ｂと第２の貫通電極部５２ｂとは、互い違いに形成されている。
【００５０】
このように形成することにより、第１の貫通電極部５１ｂと第２の貫通電極部５２ｂとを厚さ方向において重複する位置に設けた場合に比べて、第１の貫通電極部５１ｂの先端部分と第２の貫通電極部５２ｂの先端部分との距離を大きくすることができる。よって、高分子アクチュエータ１１の製造工程や動作時において、外部から第１のパッド電極部５１または第２のパッド電極部５２に応力が加えられた場合であっても、第１の貫通電極部５１ｂと第２の貫通電極部５２ｂとのショートを防止することができる。また、外部から応力が加えられた場合において、第１の貫通電極部５１ｂや第２の貫通電極部５２ｂによって第１の電極層２３又は第２の電極層２４が厚さ方向に押し出されるように変形して、第１の電極層２３と第２の電極層２４とがショートすることを防止することができる。
【００５１】
第１の実施形態及び第２の実施形態の高分子アクチュエータ１０、１１において、短冊状のアクチュエータ本体部２１が用いられているが、このような態様に限定されない。図１のＩＩ−ＩＩ線に直交する方向で切断したときの断面が、矩形状、円形状等になるように形成されたアクチュエータ本体部２１であっても、同様の効果が得られる。また、第１のパッド電極部５１、第２のパッド電極部５２の取り付け位置なども特に限定されない。
【００５２】
＜高分子アクチュエータの製造方法＞
図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、本発明の高分子アクチュエータの製造方法を示す工程図である。
【００５３】
図１０（ａ）の工程では、まず、アクチュエータ本体部２１を用意する。アクチュエータ本体部２１は、電解質層２２と、電解質層２２に形成された第１の電極層２３及び第２の電極層２４を有して構成され、第１の電極層２３と第２の電極層２４とは、電解質層２２を厚さ方向に挟むように形成されている。
【００５４】
図１０（ｂ）の工程では、アクチュエータ本体部２１の全体を封止する封止層３１を形成する。封止層３１を形成する方法として、高分子フィルムを用いる方法が知られている。高分子フィルムには、薄い被膜を形成でき水分を透過しない材料、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド等から形成されたものを用いることができる。アクチュエータ本体部２１の全体を高分子フィルムで覆った状態で加熱圧着することにより、アクチュエータ本体部２１の全体を封止できる。また、封止層３１を形成する方法として、ポリマー溶液又は融液中にアクチュエータ本体部２１を浸漬して、引き上げた後に乾燥する方法がより好ましい。このような方法で封止層３１を形成することにより、薄い被膜を均一に形成することができるため、アクチュエータ本体部２１の動作を妨げることなく、封止効果が得られる。
【００５５】
図１０（ｃ）の工程では、封止層３１の外側において接着封止部３３を形成する。接着封止部３３は、液状のフッ素ゴム、シリコンゴム、エポキシ樹脂等の材料を用いて塗布形成することができる。また、接着封止部３３は、後の工程で第１のパッド電極部５１、第２のパッド電極部５２が設置される位置において形成する。
【００５６】
次に図１０（ｄ）の工程で、第１のパッド部５１ａと、第１のパッド部５１ａから突出する第１の貫通電極部５１ｂからなる第１のパッド電極部５１を用いて、第１の貫通電極部５１ｂを第１の電極層２３に接続する。第１のパッド電極部５１を封止層３１の外側から押圧することにより、封止層３１を貫通させて第１の貫通電極部５１ｂを第１の電極層２３に接続するとともに、第１のパッド部５１ａを封止層３１の外側に設置する。また、第２のパッド電極部５２においても同様にして第２の電極層２４に接続される。その後、接着封止部３３、３３を硬化させて、第１のパッド電極部５１及び第２のパッド電極部５２を接着固定する。以上に示す図１０（ａ）から図１０（ｄ）の工程により、高分子アクチュエータ１２が形成される。
【００５７】
本発明の高分子アクチュエータ１２の製造方法によれば、第１のパッド電極部５１及び第２のパッド電極部５２を設ける前に、図１０（ｂ）の工程でアクチュエータ本体部２１に封止層３１を形成することができる。よって、図１２の従来例の高分子アクチュエータ１１０に示すような複雑な構造の部分や耐久性に劣る箇所において封止層１３１を形成する必要が無く、第１のパッド電極部５１等が設けられていない単純な形状のアクチュエータ本体部２１のみに容易に封止層３１を形成することができる。そのため、封止層３１とアクチュエータ本体部２１との間において外部との通気孔となる隙間が形成されることを防止して、電解質層２２、第１の電極層２３、及び第２の電極層２４を確実に封止することができる。
【００５８】
そして、図１０（ｂ）の工程でアクチュエータ本体部２１に封止層３１を形成した後、図１０（ｄ）の工程で、封止層３１を貫通させて第１の貫通電極部５１ｂを第１の電極層２３に接続させる。これにより、アクチュエータ本体部２１の封止性を確保しつつ、簡単な工程で、封止層３１の外側に第１のパッド部５１ａを設置して第１の電極層２３との接続を容易に実現することができる。
【００５９】
よって、本発明の高分子アクチュエータ１２の製造方法によれば、封止層３１の内側の第１の電極層２３及び第２の電極層２４と、封止層３１の外側との電気的接続を確保するとともに、電解質層２２、第１の電極層２３、及び第２の電極層２４を封止することが可能である。
【００６０】
また、図１０（ｃ）の工程において接着封止部３３が設けられている。これにより、封止層３１と第１のパッド部５１ａ、及び封止層３１と第２のパッド部５２ａとの間に隙間が形成されることを防止して、電解質層２２、第１の電極層２３、及び第２の電極層２４が確実に封止される。
【００６１】
なお、本実施形態の高分子アクチュエータ１２の製造方法は、上述の各実施形態及び変形例の高分子アクチュエータ１０、１１に適用することができ、同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１１、１２  高分子アクチュエータ
１５  陽イオン
１６  陰イオン
２１  アクチュエータ本体部
２２  電解質層
２３  第１の電極層
２４  第２の電極層
２５  コンタクト電極層
３１  封止層
３３、３４  接着封止部
５１  第１のパッド電極部
５１ａ  第１のパッド部
５１ｂ  第１の貫通電極部
５１ｃ  鍔部  ５２  第２のパッド電極部
５２ａ  第２のパッド部
５２ｂ  第２の貫通電極部
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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