(57)【要約】【課題】複数の駆動部分が単純な構成でなされるポリマ型アクチュエータを提供する。【解決手段】電界の印加により歪みを生じるポリマからなるシート状の伸縮部の対向する面に電圧を印加して伸縮させるアクチュエータであって、前記対向する面それぞれに、前記電圧が印加される電極を備え、一方の面の電極は、該一方の面の平面内にて１方向、若しくは、略直交する２方向に電気的に分離された複数の分離電極より構成され、前記分離電極の少なくとも１つが選択され、選択された該分離電極と共通電極とする他方の面の電極との間に電圧を印加することで、選択された前記分離電極に対応する前記伸縮部の部分が伸縮するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界の印加により歪みを生じるポリマからなるシート状の伸縮部の対向する面に電圧を印加して伸縮させるアクチュエータであって、
前記対向する面それぞれに、前記電圧が印加される電極を備え、
一方の面の電極は、該一方の面の平面内にて１方向、若しくは、略直交する２方向に電気的に分離された複数の分離電極より構成され、
前記分離電極の少なくとも１つが選択され、選択された該分離電極と共通電極とする他方の面の電極との間に電圧を印加することで、選択された前記分離電極に対応する前記伸縮部の部分が伸縮するように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
複数の請求項１に記載のアクチュエータで構成され、
前記アクチュエータのそれぞれの前記伸縮部は、前記分離電極と前記共通電極と共に、前記分離電極ごとに重なるように積層されていることを特徴とする積層アクチュエータ。
【請求項３】
１つの請求項１に記載のアクチュエータで構成され、
前記伸縮部は、前記分離電極と前記共通電極と共に、前記分離電極ごとに重なるように折り曲げられて、積層されていることを特徴とする積層アクチュエータ。
【請求項４】
前記分離電極は、前記１方向にのみに分離されており、
前記伸縮部は、前記分離電極を内側にして、該分離電極ごとに重なるように積層された２層構造を有する状態にされ、更に、前記分離電極が分離されている方向に対し直交する方向に巻かれてロール状の円筒形にされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の積層アクチュエータ。
【請求項５】
前記分離電極は、前記１方向にのみに分離されており、
前記伸縮部は、前記共通電極を内側にして、前記分離電極ごとに重なるように積層された２層構造を有する状態にされ、更に、前記分離電極が分離されている方向に対し直交する方向に巻かれてロール状の円筒形にされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の積層アクチュエータ。
【請求項６】
前記伸縮部は、少なくとも前記１方向に初期張力が与えられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の積層アクチュエータ。
【請求項７】
前記分離電極は、少なくとも前記１方向に分離されており、
前記伸縮部は、前記１方向に、前記分離電極のそれぞれ及び前記共通電極同士の少なくとも何れかが一度は重なって層を成すように折り返して畳まれる形状に折り曲げられていることを特徴とする請求項３に記載の積層アクチュエータ。
【請求項８】
前記伸縮部は、少なくとも前記１方向に初期張力が与えられていることを特徴とする請求項７に記載の積層アクチュエータ。
【請求項９】
請求項４から６の何れか一項に記載の積層アクチュエータと、
前記積層アクチュエータが固定される基板と、を有し、
前記積層アクチュエータが、前記円筒形に変形するように巻かれた軸が平行となるように前記基板に複数配置されていることを特徴とするアクチュエータアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、積層アクチュエータ及びアクチュエータアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、文字や図形を触覚的に表示する方法として、紙や金属薄板にエンボス加工を施し、点字やその図形に近似する形状を表した点図が用いられている。
【０００３】
点図を視覚ディスプレイと同様に触覚的に表示できる装置（触覚ディスプレイ等と称される。）の開発が行われている。
【０００４】
特許文献１においては、高分子アクチュエータを用いた触覚ディスプレイの例として点字ディスプレイが開示されている。高分子アクチュエータは、２次元に配列されており、個々のアクチュエータは、両面に電極が設けられた長尺形状で、電極に電圧が印加されることにより、一方の端が支持された長尺部分が湾曲するように変位する。この変位により、長尺形状の他方の端部に設けられている半球部材が押し上げられ、指の皮膚で知覚できる凹凸を形成し、この凹凸を複数個（例では６個）組み合わせることにより、触覚により知覚可能なデータの表示処理がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７９１７２号
【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１に記載されている、２次元に配列されている個々の高分子アクチュエータが、一端が支持されて湾曲するように駆動させるため、複雑な形状とする必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、複数の駆動部分が単純な構成でなされるポリマ型アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、以下の構成により解決される。
【０００９】
１．電界の印加により歪みを生じるポリマからなるシート状の伸縮部の対向する面に電圧を印加して伸縮させるアクチュエータであって、
前記対向する面それぞれに、前記電圧が印加される電極を備え、
一方の面の電極は、該一方の面の平面内にて１方向、若しくは、略直交する２方向に電気的に分離された複数の分離電極より構成され、
前記分離電極の少なくとも１つが選択され、選択された該分離電極と共通電極とする他方の面の電極との間に電圧を印加することで、選択された前記分離電極に対応する前記伸縮部の部分が伸縮するように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【００１０】
２．複数の前記１に記載のアクチュエータで構成され、
前記アクチュエータのそれぞれの前記伸縮部は、前記分離電極と前記共通電極と共に、前記分離電極ごとに重なるように積層されていることを特徴とする積層アクチュエータ。
【００１１】
３．１つの前記１に記載のアクチュエータで構成され、
前記伸縮部は、前記分離電極と前記共通電極と共に、前記分離電極ごとに重なるように折り曲げられて、積層されていることを特徴とする積層アクチュエータ。
【００１２】
４．前記分離電極は、前記１方向にのみに分離されており、
前記伸縮部は、前記分離電極を内側にして、該分離電極ごとに重なるように積層された２層構造を有する状態にされ、更に、前記分離電極が分離されている方向に対し直交する方向に巻かれてロール状の円筒形にされていることを特徴とする前記２又は３に記載の積層アクチュエータ。
【００１３】
５．前記分離電極は、前記１方向にのみに分離されており、
前記伸縮部は、前記共通電極を内側にして、前記分離電極ごとに重なるように積層された２層構造を有する状態にされ、更に、前記分離電極が分離されている方向に対し直交する方向に巻かれてロール状の円筒形にされていることを特徴とする前記２又は３に記載の積層アクチュエータ。
【００１４】
６．前記伸縮部は、少なくとも前記１方向に初期張力が与えられていることを特徴とする前記４又は５に記載の積層アクチュエータ。
【００１５】
７．前記分離電極は、少なくとも前記１方向に分離されており、
前記伸縮部は、前記１方向に、前記分離電極のそれぞれ及び前記共通電極同士の少なくとも何れかが一度は重なって層を成すように折り返して畳まれる形状に折り曲げられていることを特徴とする前記３に記載の積層アクチュエータ。
【００１６】
８．前記伸縮部は、少なくとも前記１方向に初期張力が与えられていることを特徴とする前記７に記載の積層アクチュエータ。
【００１７】
９．前記４から６の何れか一項に記載の積層アクチュエータと、
前記積層アクチュエータが固定される基板と、を有し、
前記積層アクチュエータが、前記円筒形に変形するように巻かれた軸が平行となるように前記基板に複数配置されていることを特徴とするアクチュエータアレイ。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数の駆動部分が単純な構成でなされるポリマ型アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は本発明に係る分離電極を備えるアクチュエータを示す斜視図、（ｂ）は駆動を説明する断面図である。
【図２】本発明に係る分離電極を備えるアクチュエータの別の例を示す斜視図である。
【図３】分離電極を備えるアクチュエータを複数枚重ねて積層している状態を示す斜視図である。
【図４】図２に示すアクチュエータを巻いて複数層に積層した円筒形のアクチュエータを示す図である。
【図５】（ａ）は円筒形のアクチュエータが、これを駆動するための回路基板に固定された様子を模式的に示す側面図、（ｂ）は駆動を説明する図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は円筒形のアクチュエータの変形を促す方法の例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は円筒形のアクチュエータの駆動例を説明する図である。
【図８】円筒形のアクチュエータを複数個配列し、駆動部分を２次元配列した例を示す斜視図である。
【図９】図２に示すアクチュエータを折り畳んで積層したアクチュエータを説明する図である。
【図１０】折り畳んで積層したアクチュエータの斜視図である。
【図１１】シート状のアクチュエータの構成を模式的に示す図である。
【図１２】図１１のアクチュエータを巻いて複数層に積層した円筒形のアクチュエータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。各実施の形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複の説明を適宜省略する。
【００２１】
本発明は、電界を印加すると歪みを生じるポリマからなるシート状の伸縮部の対向している面に設ける電極を分離することにより、分離された電極に対応する伸縮部分の独立駆動を可能とするアクチュエータに関するものである。このアクチュエータは、独立駆動可能とする複数の部分が１次元配列されている線状アクチュエータ及び２次元配列されている面状アクチュエータを容易に実現でき、更に、積層構成が容易に実現できることから、より高い出力（変位、力）を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るアクチュエータの説明の前に、当該アクチュエータの基本となるシート状のアクチュエータ１００の構成を模式的に図１１に示す。アクチュエータ１００は、シート状の伸縮部１に電界が印加できるように表裏両面に電圧を印加するための電極２、３を備えている。電極２、３にアクチュエータ駆動回路２００を接続し、電極２、３に電圧が印加されると、伸縮部１は、印加される電界の大きさに略比例して図中の矢印Ｚ１、Ｚ２方向に収縮すると共に、図中の矢印ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２方向に伸張する。
【００２３】
伸縮部１の材料は、電界を印加すると歪みを生じるポリマ、例えば誘電ポリマ（シリコーン樹脂やアクリル系樹脂）や電気活性ポリマ（シリコーンエラストマー、ポリウレタン）などが挙げられる。
【００２４】
伸縮部１の表裏両面に設けられている電極２、３は、伸縮可能なもので、シリコーンゴムやアクリルゴムなどのゴム材料にカーボンナノチューブや銀ナノフィラーを導電材料として分散させた材料を用いることができる。
【００２５】
上記の伸縮部１と電極２、３とを接着剤等で接合することにより、シート状のアクチュエータ１００が完成する。
【００２６】
伸縮部１に電極２、３を接合する際に、伸縮部１において面に沿うＸ軸とＹ軸の２方向に予め張力（プリストレイン）を与えておくと、矢印ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２方向に大きく伸張する。電極２と電極３は、引っ張り方向の外力に対する歪み量が圧縮方向の外力に対する歪み量より大きいものとすると、伸張する方向には変形しやすく伸縮部１と一体に伸張する。
【００２７】
本発明に係るアクチュエータの例を図１（ａ）のアクチュエータ１０Ａに示す。アクチュエータ１０Ａは、アクチュエータ１００において、更に、例えば電極３は元のままとし、一方の電極２を一方向に複数分離した電極２Ａとしている。図１（ａ）に示すアクチュエータ１０Ａにおいては、電極２Ａは、一方向に３つに等分割、分離された電極２ａ、２ｂ、２ｃで構成されている。
【００２８】
分離されたそれぞれの電極２ａ、２ｂ、２ｃには、電極３を共通電極として、独立して電圧を印加することができ、例えば、電極２ｂのみに電圧を印加した際、図１のＸ−Ｘ’矢視断面図を図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）に示すように、アクチュエータ１０Ａにおいて、電極３と電極２ｂとの間にある伸縮部１の一部分を選択的に変形させることができる。
【００２９】
図１（ａ）では分離電極数を３としているが、これに限定される必要はなく、必要に応じた電極数とすればよく、複数の電極の何れか、若しくは、複数電極の組み合わせを自由に選択して、選択した部分を変形させることができる。また、電極３は電極２ａ、２ｂ、２ｃに対し物理的に１つの共通電極として構成しているが、必ず１つである必要はなく、電気的に１つとして機能すればよい。例えば、電極３を電極２ａと電極２ｂとに対する共通電極と電極２ｃに対する共通電極の２つに分離した構成とし、各電極にアクチュエータ駆動回路２００を接続する際に、２つに分離した電極３を例えばＧＮＤとなるように同電圧が印加されるようにしてもよい。
【００３０】
本発明に係るアクチュエータの別の例を図２のアクチュエータ１０Ｂに示す。アクチュエータ１０Ｂにおいては、電極３はアクチュエータ１００の通り同じとし、一方の電極２を２方向に複数分離した電極２Ｂとしている。電極２Ｂは、２方向の２次元に９つに等分割、分離した（行２ａ、２ｂ、２ｃ、列１〜３）電極２ａ１から２ａ３、２ｂ１から２ｂ３、２ｃ１から２ｃ３で構成されている。
【００３１】
分離したそれぞれの電極２ａ１から２ａ３、２ｂ１から２ｂ３、２ｃ１から２ｃ３には、アクチュエータ１０Ａと同様に、電極３を共通電極として、独立して電圧を印加することができ、９電極の何れか、若しくは、複数電極の組み合わせを自由に選択して、選択した部分を変形させることができる。図２では分離電極数を９としているが、これに限定される必要はなく、必要に応じた電極数とすればよい。
【００３２】
アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂは、簡単な構成で、電極２を複数に分離し、分離した電極を任意に選択して電圧を印加することにより選択した部分を変形させることができる。このため、アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂを利用することにより、複数のアクチュエータを配列して用いる様な触覚ディスプレイ等を容易に構成することができる。
【００３３】
これまで説明した電極を分離したアクチュエータ１０Ａ、１０Ｂの変形による出力（変位、力）をより大きくするためには、これらを積層することが考えられる。
【００３４】
図３に２次元分離したアクチュエータ１０Ｂを複数枚（図３の例では３枚）重ねて積層されたアクチュエータ２０を示す。アクチュエータ２０を構成する、それぞれのアクチュエータ１０Ｂは、それぞれの電極２Ｂの分離位置を合わせて重ね合わせて接合・積層されている。
【００３５】
接合の際、それぞれの電極に配線を接続する必要があるが、この配線部分及びシート状アクチュエータ１０Ｂ間の絶縁層は図中より省略する。また、同じ電極、すなわち共通電極３同士、若しくは、分離された電極２Ｂ同士を重ね合わせるようにアクチュエータ２０を構成すると、配線量を少なくすることができる。
【００３６】
図３ように、複数枚積層されたアクチュエータ２０においては、分離されている個々の電極部分を自由に選択、組み合わせて出力することができ、例えば、同じ位置に積層されている分離電極に対し同時に電圧を印加することにより、より大きい変位、力が得られるように変形（駆動）させることができ、例えばより感触が得られやすくて使いやすい触覚ディスプレイを構成することができる。
【００３７】
アクチュエータ１０Ａを利用し、出力（変位、力）をより大きくするため積層した別の例を図４に示す。図４に示すアクチュエータ３０Ａは、アクチュエータ１０Ａが、電極２Ａが分離されている方向に対し垂直方向に、分離されている各電極２ａ、２ｂ、２ｃが重なるように巻かれ、ロール状の円筒形にしている。
【００３８】
アクチュエータ３０Ａを説明する前に、図１２（ａ）、（ｂ）に示す、アクチュエータ１００を巻いたアクチュエータ１００Ａを説明する。
【００３９】
アクチュエータ１００Ａは、例えば長方形のアクチュエータ１００を長手方向に、まず、２つ折りした後、更に、折り返し部分が内側となるように巻いて円筒形にしたものであり、この様子を図１２（ａ）に示す。
【００４０】
長手方向に２つ折りする際に、２つ折りされる２片が丁度重ね合わさる様に長手方向の中心位置で折るのではなく、巻く際に内側となる一方の片が、外側となる他方の片より長く（例えば巻いて成る円筒の半周程度）なるようにする。このように２片の長さを半周長さ程度異なるようにして巻くことにより、円筒の外周を占める電極２と電極３とが、それぞれ半周ずつ占めるようにすることができ、他の、例えば基板や配線材等との接続の際の取り扱いを容易とすることができる。
【００４１】
アクチュエータ１００Ａにおいて電極２、３に電圧を印加すると、図１２（ｂ）に示す様に、巻かれた軸方向に伸びる動作をさせることができる。図１２（ｂ）において、実線部分が電圧印加しない状態のアクチュエータ１００Ａを示し、破線部分が電圧印加状態を示す。この伸びる動作で生じる力は、アクチュエータ１００が積層されていることからより大きな力を得ることができる。
【００４２】
アクチュエータ３０Ａにおいては、アクチュエータ１０Ａの電極分離方向を巻く際の軸方向とするが、まず、分離された電極２ａ〜２ｄを内側にして、各電極２ａ〜２ｄに重なるように２つ折りにする。２つ折りして重ねる際、一方の片が他方の片より長くし、この後、折り返し部分が内側となるように、更に一方の片を内側として巻くことにより、巻き終了後のアクチュエータ３０Ａは、電極２ａ〜２ｄが外側に露出する円筒形となる。
【００４３】
このようにアクチュエータ１０Ａを巻くことにより、アクチュエータ３０Ａの電極２ａ〜２ｄは、電極３を含め他の電極と接触すること無くそれぞれ電気的に独立した状態に容易にできる。また、必要な出力を得るために積層数を増やす場合、積層数に応じて巻く回数を設定すればよく、積層数を増やしても、電極が増えないため構造が簡単であり、容易に駆動することができる。
【００４４】
尚、アクチュエータ１０Ａを、電極分離方向を巻く際の軸方向として、単に、例えば電極３を内側にして巻いて積層してアクチュエータとする場合がある。この場合は、積層の際電極２と電極３との間で絶縁を要するため、上記のアクチュエータ３０Ａの形態が好ましい。
【００４５】
図４において、アクチュエータ３０Ａは、分離された電極２ａ〜２ｄがロール状の円筒形の外周の上側にあり、分離されていない共通電極である電極３は下側として示している。下側の電極３はロール状のアクチュエータ３０Ａを展開するとロールの中心の内壁面に繋がっている。アクチュエータ３０Ａの分離された電極２ａ〜２ｄに選択的に電圧を印加すると、その電極が対応する部分の伸縮部１は、アクチュエータ１００Ａと同様に巻かれた特に軸方向に伸びるように動作（駆動）する。
【００４６】
上記のアクチュエータ３０Ａは、分離された電極２ａ〜２ｄを内側にして２つ折りにしているが、共通電極３を内側にして２つ折りにしても同様な構造とすることができる。各電極２ａ〜２ｄが積層するように、共通電極３を内側にして２つ折りにする。２つ折りして重ねる際、一方の片が他方の片より長くし、この後、折り返し部分が内側となるように、更に一方の片を内側として、各電極２ａ〜２ｄが重なるように巻くことにより、巻き終了後のアクチュエータは、共通電極３が外側に露出する円筒形となる。この場合、外観は、アクチュエータ３０Ａと類似しているが、ロール状の内側は、共通電極３ではなく、分離された電極２ａ〜２ｄである。
【００４７】
また、上記のアクチュエータ３０Ａ等のロール状に巻いて積層したアクチュエータは、１つのアクチュエータ１０Ａを折り曲げた構成としているが、２つのアクチュエータ１０Ａを重ねた構成とすることもできる。
【００４８】
図５（ａ）は、図４に示すアクチュエータ３０Ａを、これを駆動するための回路基板５０に固定された状態を模式的に示す側面図である。図５（ｂ）は、アクチュエータ３０Ａの駆動を説明する図である。
【００４９】
分離された電極２ａ〜２ｄの各部分は、ロール状に巻かれた軸方向の両端部分で回路基板５０に固定されている。図５（ａ）、（ｂ）においては、アクチュエータ３０Ａは、分離された電極２ａ〜２ｄが円筒形の下側にあり、分離されていない共通電極である電極３は上側として示している。
【００５０】
図５（ａ）に示す様に、電極２ａ〜２ｄの各部分において、例えば電極２ｂを例にすると、電極２ｂの一方の端部６２ｂは、機械的に回路基板５０に固定されると共に電気的に接続され、他方の端部６３ｂは、機械的に回路基板５０に固定される。よって、電極２ｂの部分の両端が回路基板５０に固定されている。他の電極２ａ、２ｃ及び２ｄも同様に回路基板５０に固定されている。また、電極３は回路基板５０の共通電極６１に接続されている。尚、端部６３ａ〜６３ｄは、機械的に回路基板５０に固定されているとしているが、端部６２ａ〜６２ｄと同様に更に電気的に接続されるようにしてもよい。
【００５１】
アクチュエータ３０Ａは、回路基板５０に上記の様に固定されることにより、回路基板５０に設けられている制御部（図示しない）に接続される。制御部は、電極３が接続されている共通電極６１と、電極２ａ〜２ｄそれぞれに接続されている端部６２ａ〜６２ｄと間に電圧を印加する制御ができ、電極２ａ〜２ｄの何れか、若しくは、複数電極の組み合わせを自由に選択して、電圧を印加することができる。
【００５２】
尚、アクチュエータ３０Ａにロール軸方向に予め張力（プリストレイン）が与えられていない場合、アクチュエータ３０Ａをロール軸方向に引っ張りながら回路基板５０に固定することにより固定前のプリストレインと同様の効果が得られる。
【００５３】
図５（ｂ）は、回路基板５０に固定されたアクチュエータ３０Ａにおいて、分離されている電極２ａ〜２ｄの内、例として電極２ｃに電圧が印加された場合の様子を示している。図５（ｂ）において、電圧が印加された電極２ｃの部分はロール軸方向に伸びようとするが、電極２ｃの部分の両端部が端部６２ｃと端部６３ｃとで回路基板５０に固定されているため移動することができず、固定されていない両端部の間の部分は伸びる。伸びた部分は下側への変形が回路基板５０により規制されるため、上側にせり出し、このせり出しがアクチュエータ３０Ａの出力となる。
【００５４】
せり上がる方向をより再現良く、また、安定させるために、アクチュエータ３０Ａを図６（ａ）に示すような、回路基板５０に備えた断面Ｖ字形状の溝に固定・接続したり、図６（ｂ）のように出力方向を誘導するように出力方向に湾曲等の変形を予め付けたりするのが好ましい。尚、図６（ａ）、（ｂ）に示す破線部は、アクチュエータ３０Ａにおいて、電圧印加された電極部分の上側の変形状態を模式的に示す。
【００５５】
このように電極２の分離により複数の部分を選択的に駆動できるアクチュエータ３０Ａにおいて、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すように、隣接する部分を順に電圧を印加したり、印加電圧の電圧値を変化させたり等で進行波のような動きを作り出すことができる。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）において、例えば図の上下を逆にして、アクチュエータ３０Ａのせり出す側を接地させることにより、ロボット等の移動の際の駆動手段として用いることができる。尚、図中においては、アクチュエータ３０Ａを固定する回路基板５０は省略している。
【００５６】
近年、ロボット分野では生物を模した動きを再現する等の複雑な動きを実現するアクチュエータが要望されている。このようなアクチュエータは、モータ等の回転駆動源のみでは複数のアクチュエータと非常に複雑な機構が必要となることから、上記のようなアクチュエータ３０Ａは、生物を模した動きを直接再現することができるアクチュエータとして活用できる。
【００５７】
アクチュエータ３０Ａを複数個そのロール軸が互いに平行となるように並べ、分離された電極により独立して部分駆動可能な駆動部分を２次元マトリクス状に展開したアクチュエータアレイ６０を図８に示す。アクチュエータ３０Ａを、電極が分離される方向と直交する方向に複数配列して、各駆動部分が独立して駆動可能となるように回路基板５０に固定する。回路基板５０は、アクチュエータ３０Ａの各々で分離されている電極２ａ〜２ｄを個々に選択し電圧印加可能に構成されている。
【００５８】
このように駆動部分が２次元的に展開されたアクチュエータ３０Ａの集合体であるアクチュエータアレイ６０は、電極２ａ〜２ｄで分離された部分を選択的に電圧印加して駆動することにより、平面マトリクス状のアクチュエータとして機能するため触覚ディスプレイとして使用できる。また、図７（ａ）〜（ｄ）で示したような進行波状の動きを２次元で再現可能となり、２次元で自由な方向に移動可能なロボットの駆動手段に用いることができる。またアクチュエータアレイ６０における各アクチュエータの駆動単位（例えば、アクチュエータ３０Ａ−１の電極２ａの電圧印加により変形する部分）が積層構成されていることから、大きな出力が得られ、ロボット用駆動源として十分な力を得ることができる。
【００５９】
次に、アクチュエータ１０Ｂを利用し、出力（変位、力）を大きくするため積層した別の例を図９に示す。図９に示すアクチュエータ３０Ｂは、図２に示す電極２を２次元に分離したアクチュエータ１０Ｂを、一方の分離方向（Ｘ方向）に沿って、電極２、３が交互に折り重なるように折り曲げ、折り返して畳むことにより積層したアクチュエータである。折り返して畳むことにより、分離された電極２それぞれ及び電極３同士が接触することになる。尚、図９（ａ）は、図２に示すシート状アクチュエータ１０Ｂを、分離された電極２ａ１、２ａ２、２ａ３それぞれを１ブロックとして、１ブロックごとにＸ方向に折り畳んで積層し、Ｘ方向に切断した断面の様子を示す。
【００６０】
また、図９（ｂ）は、分離された特定の部分（例として電極２ａ２）に電圧印加し駆動した場合の駆動部分の断面の様子を示す。図９（ａ）、（ｂ）において、アクチュエータ３０Ｂは、紙面に垂直な奥行き方向（図２に示すシート状アクチュエータ１０ＢにおけるＹ方向）にも電極２は分離されており、この様子を図１０の斜視図に示す。
【００６１】
図９（ｂ）に示すように、アクチュエータ３０Ｂの電圧印加により駆動される分離された特定の部分（例えば電極２ａ２）は、矢印方向に変位し、折り畳んで積層されているため、出力を大きくすることができる。必要な出力を得るために積層数を増やす場合、積層数に応じて折り返して畳む回数を設定すればよく、積層数を増やしても、電極が増えないため構造が簡単であり、容易に駆動することができる。アクチュエータ３０Ｂは、例えば分離された電極２ａ２を例にすると、電極２ａ２が２度折り重なり、電極３が一度折り重なり伸縮部１は４層積層されている。
【００６２】
図１０に示すアクチュエータ３０Ｂは、該アクチュエータ３０Ｂを駆動する電気基板５０に接続されている。アクチュエータ３０Ｂは、図２で説明したように２次元方向に電極が分離されており、分離されている各電極（２ａ１〜２ｄ３）にそれぞれ対応する電極接続部（図示しない）が電気基板５０上に形成され接続され、また、共通電極３が電気基板５０上の共通電極部（図示しない）に接続されている。
【００６３】
各電極接続部は、マトリクス電極Ｘ１〜Ｘ４、Ｙ１〜Ｙ４に信号を印加することにより、アクチュエータ３０Ｂの各電極（２ａ１〜２ｄ３）を自由に選択して電圧を印加し、電極に対応する伸縮部分を駆動できる。尚、図１０においては、マトリクス電極Ｘ３、Ｙ３に信号を印加し、電極２ｃ２に電圧が印加され駆動される様子を示している。駆動されて、図９（ｂ）に示すように伸びた部分の内、下側への変形が回路基板５０により規制されるため、上側により多くせり出すことになり、変位をより大きくすることができる。
【００６４】
アクチュエータ３０Ｂは、アクチュエータ３０Ａと同様に駆動単位が、アクチュエータ１０Ｂが積層されたアクチュエータであるから、１枚のシート状アクチュエータに比べて数倍以上の大きな出力（力）を得ることが可能であり、また層数（重ね状態）を変更することにより出力を自由に設定することができる。
【００６５】
アクチュエータ３０Ｂは、アクチュエータ３０Ａと同様に、駆動部分を自由に選択的に通電駆動でき、２次元に展開されたアクチュエータであるから小型で高出力な触覚ディスプレイとして利用することができ、また、駆動部分により進行波のような形状を高出力で作り出すことが可能であるため、ロボットの駆動源として適用することが可能である。尚、上記の例のアクチュエータ３０Ｂは、駆動部分が２次元配列としているが、容易に１次元配列とすることができるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６６】
１  伸縮部
２、２Ａ、２Ｂ、３  電極
２ａ、２ｂ、２ｃ  分離電極
１０Ａ、１０Ｂ、２０、３０Ａ、３０Ｂ  アクチュエータ
５０  回路基板
６０  アクチュエータアレイ
２００  アクチュエータ駆動回路
【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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