(57)【要約】【課題】電歪ポリマーアクチュエータを簡便に製造する。【解決手段】円筒状またはシート状の伸縮部を電極を介して積層して円柱状もしくは角柱状の積層体を形成し、次いで該積層体を積層方向と平行する方向にスライスする。これにより、単一の積層体から複数のアクチュエータを得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性伸縮材料からなる伸縮部の両面に導電性伸縮材料からなる電極を配した電歪ポリマーアクチュエータの製造方法であって、円筒状またはシート状の伸縮部を電極を介して積層して円柱状もしくは角柱状の積層体を形成し、次いで該積層体を積層方向と平行する方向にスライスすることを特徴とする電歪ポリマー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】
本発明は電歪ポリマーを用いたアクチュエータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超小型機器に用いるアクチュエータとして、圧電素子を用いたものと電歪ポリマーを用いたものとが知られている。前者は厚み方向に分極処理を行ったシート状の圧電材料の両面に導電性伸縮材料からなる電極を配して、圧電逆効果により伸縮させるものであり、分極方向と同極性の電圧の印加によって分極方向に伸び、直交方向に縮む性質を有している。後者はシリコンゴムやアクリル等のシート状の絶縁性伸縮材料からなる伸縮部の両面に導電性伸縮材料からなる電極を配して、誘電分極によって延伸させるもので、電圧の印加時、電極間方向に縮み、直交する方向に伸びる性質を有している。
【特許文献１】特開昭５９−２０００８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記電歪ポリマーアクチュエータを簡便に製造することができる電歪ポリマーアクチュエータの製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために本発明に係る電歪ポリマーアクチュエータの製造方法は、円筒状またはシート状の伸縮部を電極を介して積層して円柱状もしくは角柱状の積層体を形成し、次いで該積層体を積層方向と平行する方向にスライスすることに特徴を有している。これにより、単一の積層体から複数のアクチュエータを得ることができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、単一の積層体から複数のアクチュエータを得ることができて製作効率が向上する上に、同一の特性を有するアクチュエータを簡便に多数得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。まず本発明において製造しようとする電歪ポリマーアクチュエータについて説明すると、図２及び図３において、図中２はシリコンゴムやアクリル等の絶縁性伸縮材料からなる伸縮部、３は導電性伸縮材料からなる電極であり、伸縮部２はリング状に形成しているとともに、多数の径の異なるリング状伸縮部２を同心円状に形成しており、これら伸縮部２の間には夫々リング状の電極３を介在させるとともに、最外周面と最内周面にもリング状の電極３を配して、各伸縮部２の内周側と外周側とに夫々電極３が位置するようにしてある。そして図２に示すように、一つおきの電極３を直流電源のプラス側に、残る電極３を直流電源のマイナス側に接続している。
【０００７】
このように形成したアクチュエータ１において、電極３，３間に電圧を印加すれば、図２(b)及び図３(b)に示すように、電極３，３間方向である径方向Ｘにおいて縮むとともに、直交する方向である軸方向Ｙに伸びる。
【０００８】
シート状の伸縮部２の両面に電極３を配したものに比して、伸縮動作を確実に利用することができるものであり、また同心円状に積層しているために発生する力も大きい。また、印加する電圧値に応じて変位量が変化するために、変位量の調整も容易である。
【０００９】
図４に他例を示す。これは同心円状に積層するにあたり、中心が偏心した位置にくるように積層したもので、この場合、電圧を印加した時、周方向において縮む量が異なってくるために、アクチュエータ１は屈曲することになる。
【００１０】
図５は同心円状に積層するにあたり、中心軸に近いほど電極３，３間の距離が長くなるようにするとともに、各電極に印加する電圧を同一にしたもので、径が異なる各リング状伸縮部２の伸縮量をほぼ等しくすることができ、軸方向への均一な延伸機能を得ることができる。
【００１１】
図６に示すように、各電極３，３間距離は同じにするものの、各電極間３，３に印加する電圧は中心軸に近いほど低くなるようにしても、軸方向への均一な延伸機能を得ることができる。
【００１２】
なお、各電極３，３間に同じ電圧を印加する場合は、図７に示すように、アクチュエータ１の一面における一つおきの電極３の縁に絶縁性柔軟材料７を塗布するとともに、アクチュエータ１の他面において他の電極の縁に絶縁性柔軟材料７を塗布し、その後、図８に示すようにアクチュエータ１の軸方向両面に導電性伸縮材料８を塗布して外部電極とするとよく、各電極３，３間に異なる電圧を印加する場合は、図７に示す処理を行った後、図９に示すように、アクチュエータ１の一面では先に塗布した絶縁性柔軟材料７間のリング状部分に導電性伸縮材料８を塗布して夫々を外部電極とし、他面では全面に導電性伸縮材料８を塗布して接地用外部電極とすればよい。なお、シェンケル昇圧回路を用いれば、複数の電圧を単一電源より得ることができる。
【００１３】
図１０に他の一例を示す。ここでは伸縮部２を電極３を介して積層することは行っていないが、一対の電極３，３を両端に設けた伸縮部２の側面を金属薄板４に貼り合わせてユニモルフ構造としている。この場合、電極３，３間に電圧を印加した時、伸縮部２は電極３，３間の方向において縮もうとするのに対して、金属薄板４は縮まないために、図に示すように、アクチュエータ１は金属薄板４を撓ませる（屈曲させる）ものであり、また印加電圧値に応じて屈曲変位量を変えることができる。
【００１４】
図１１に示すように、金属薄板４の両面に夫々アクチュエータ１，１を貼り合わせてバイモルフ構造とすれば、いずれのアクチュエータ１に電圧を印加するかによって、屈曲方向を変えることができるものであり、結果的に屈曲運動の可動範囲を大きくすることができる。
【００１５】
もちろん、アクチュエータ１として、前述のような同心円状の積層構造のものを用いて図１２に示す形態のものとしてもよいものであり、この場合、低印加電圧で高出力を得ることができる。また、このような構造とする場合、金属薄板４を含めたアクチュエータ１は、自駆動型のダイヤフラムとして用いることができる。
【００１６】
なお、積層型とする場合、図１３に示すように、複数個の三角形状のアクチュエータ１を並べて略円形となるようにしてもよい。この場合も低印加電圧で高出力を得ることができるとともに、金属薄板４を含めたアクチュエータ１は、自駆動型のダイヤフラムとして用いることができる。
【００１７】
この他、図１４に示すように、伸縮部２及び電極３を渦巻き状にしたものを用いてもよい。なお、電極３が重なる部分については図１５に示すように絶縁性柔軟材料７を介在させて絶縁を行っておく。
【００１８】
また、図１６に示すように、伸縮部２と電極部３とを交互に並べた短冊状のアクチュエータ１を金属薄板４に貼り合わせたものであってもよく、この場合も図に矢印で示すような屈曲動作を行わせることができ、また図１７に示すように、絶縁性柔軟材料７と導電性柔軟材料８とによって各電極３に電源を接続することができる。
【００１９】
図１８は同心円状に積層したアクチュエータ１を金属薄板４の片面に貼り合わせたものをダイヤフラムとしているダイヤフラムポンプの一例を示しており、吸気口５１と排気口５２とを備えるとともにこれら吸気口５１及び排気口５２に逆止弁５３，５４を組み付けたベース５に、固着手段５５によって上記ダイヤフラムの周縁を固定することで、ダイヤフラムとベース５とで囲まれたポンプ室５６を形成しており、アクチュエータ１に電圧を印加すれば、ポンプ室５６の内容積が小さくなって吐出口５２から流体の吐出がなされ、アクチュエータ１への電圧を遮断すれば、アクチュエータ１及び金属薄板４の復帰により、吸気口５１からポンプ室５６への吸入がなされる。
【００２０】
そして上記のような積層型のアクチュエータ１は、図１に示すように、円筒状またはシート状の伸縮部２と電極３とを交互に積層した積層体１’を形成し、その後、該積層体１’を積層方向と平行する方向でスライスすることによって、同一特性の多数のアクチュエータ１を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)(b)は製造法を示す斜視図である。
【図２】(a)(b)は同上の斜視図である。
【図３】(a)(b)は断面図である。
【図４】(a)(b)は同上の他例の斜視図である。
【図５】更に他例の斜視図である。
【図６】別の例の斜視図である。
【図７】同上の外部電極の形成手順を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図８】同上の外部電極の形成手順を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図９】他の外部電極の形成手順を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図１０】他の一例を示すもので、(a)(b)は断面図である。
【図１１】(a)(b)は同上の他例の断面図である。
【図１２】同上の更に他例の斜視図である。
【図１３】同上の別の例の斜視図である。
【図１４】同上の更に別の例の斜視図である。
【図１５】同上の外部電極の構成を示す斜視図である。
【図１６】同上の他の例の斜視図である。
【図１７】同上の外部電極の構成を示す斜視図である。
【図１８】(a)(b)は同上のアクチュエータを用いたダイヤフラムポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  アクチュエータ
１’  積層体
２  伸縮部
３  電極
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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