(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極層を有する高分子アクチュエータ本体と、粘着層と、前記粘着層を介して前記高分子アクチュエータ本体を挾持する一対のバリアフィルムと、複数の電極層と接続された導電体とを有し、前記バリアフィルムの一方は、前記高分子アクチュエータ本体の駆動方向に対して側方に、他方の前記バリアフィルムを挟み込むように折り返した折り返し部を有しており、前記導電体は、前記折り返し部を通して外部と接続可能とされた高分子アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記高分子アクチュエータには、固定部と可動部があり、前記可動部側の前記高分子アクチュエータ本体と前記バリアフィルムとの間には、前記粘着層が形成されていないことを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記高分子アクチュエータは多角形の薄板状であり、前記折り返し部が全辺にあることを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記導電体が金箔であることを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記バリアフィルムの厚みが、５μｍから２５μｍの範囲であることを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記導電体は、前記電極層と接続された内部接続部と、折り返し部を介して外部と接続可能な外部接続部とが、前記駆動方向から見て、重なるように形成されていることを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項７】
複数の電極層を有する高分子アクチュエータ本体と、粘着層と、前記粘着層を介して前記高分子アクチュエータ本体を挾持する一対のバリアフィルム層と、複数の電極層と接続された導電体とを有する封止型の高分子アクチュエータの製造方法であって、前記高分子アクチュエータ本体と前記粘着層と前記導電体と前記バリアフィルムとを積層する積層工程と、前記バリアフィルムの一方を、他方の前記バリアフィルムを挟み込むように折り返して折り返し部を形成し、前記折り返し部を通して、前記導電体を外部と接続可能とする折り返し工程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８】
請求項７に記載の高分子アクチュエータの製造方法において、前記積層工程は、保護フィルム付きの前記粘着層と前記高分子アクチュエータ本体と前記導電体とを積層する第１のステップと、前記保護フィルムを剥離して前記バリアフィルムを貼り付ける第２のステップとを含む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９】
請求項８に記載の高分子アクチュエータの製造方法において、前記保護フィルム付きの前記粘着層には、前記高分子アクチュエータ本体に対応した空隙部が設けられていることを特徴とする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およびその製造方法に関するものであり、外気を遮断して用いる封止型の高分子アクチュエータおよびその製造方法に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
高分子アクチュエータには、電解質として水を用いているものがあり、水分が蒸発すると動作しなくなるため、封止構造をとるものがある。また、電解質として有機溶媒やイオン液体など水以外のものを用いる場合であっても、結露や過湿などによる影響を避けるため封止構造を必要とする場合がある。このような高分子アクチュエータとして、図７のような高分子アクチュエータが知られている。図７に示されるように、高分子アクチュエータ本体１１５および電極１２５ａ、１２５ｂの全体を包むように被覆する封止フィルム１３０を有し、前記電極１２５ａ、１２５ｂに電圧を印加する導電線１４２の前記電極１２５ａ、１２５ｂとの少なくとも接続部位が、前記封止フィルム１３０と前記高分子アクチュエータ本体１１５との間に保持されている。前記封止フィルム１３０は、外気を遮断する性能をもつ。前記封止フィルム１３０と前記電極１２５ａ、１２５ｂとの間、又は、前記封止フィルム１３０の内部に金属層１４４が設けられている。
【０００３】
尚、導電線１４２と電極１２５ａ、１２５ｂとの電気的接続は、次のようにして行う。金属層１４４上への電極１２５ａ、１２５ｂの形成に先立って、先端部の露出する導電線１４２と金属層１４４とを、導電性接着剤１４３、半田等を用いて電気的に接続した後に、先端部の露出する導電線１４２を覆うように、電極１２５ａ、１２５ｂを形成して、導電線１４２と電極１２５ａ、１２５ｂとを電気的に接続する。次に、先端部の露出する導電線１４２を略直角に曲げて、電極１２５ａ、１２５ｂの側壁部に接触させて、導電線１４２と電極１２５ａ、１２５ｂの側壁部と金属層１４４の面とを、導電性接着剤１４３を用いて連結し、金属層１４４の面に固定された構造とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０３５６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、高分子アクチュエータは、高分子アクチュエータ本体１１５への外気を遮断して、かつ電極１２５ａ、１２５ｂと導電線１４２とのコンタクトを確保するために、高分子アクチュエータの構造が複雑になるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の高分子アクチュエータは、複数の電極層を有する高分子アクチュエータ本体と、粘着層と、前記粘着層を介して前記高分子アクチュエータ本体を挾持する一対のバリアフィルムと、複数の電極層と接続された導電体とを有し、前記バリアフィルムの一方は、前記高分子アクチュエータ本体の駆動方向に対して側方に、他方の前記バリアフィルムを挟み込むように折り返した折り返し部を有しており、前記導電体は、前記折り返し部を通して外部と接続可能とされている。このことにより、折り返された導電体を介し、電極を容易に取り出すことができる。
【０００７】
また、本発明の高分子アクチュエータには、固定部と可動部があり、前記可動部側の前記高分子アクチュエータ本体と前記バリアフィルムとの間には、前記粘着層が形成されていないことを特徴とする。このことにより、高分子アクチュエータ本体の可動部側には、粘着層がないため、高分子アクチュエータ本体の動きを妨げない。
【０００８】
また、本発明の高分子アクチュエータは、多角形の薄板状であり、前記折り返し部が全辺にあることを特徴とする。このことにより、高分子アクチュエータ本体の外周に、折り返し部が全辺にあるため、より封止性を高めることができる。
【０００９】
また、本発明の高分子アクチュエータは、前記導電体が金箔であることを特徴とする。このことにより、導電体を折り返しても断線せず、導電体が電極層に密着しやすく、駆動電圧によって酸化しにくい。
【００１０】
また、本発明の高分子アクチュエータは、前記バリアフィルムの厚みが、５μｍから２５μｍの範囲であることを特徴とする。このことにより、バリアフィルムの厚みが、５μｍ以上であると、高分子アクチュエータの製造の作業がしやすい。また、バリアフィルムの厚みが、２５μｍより厚いと、折り返し部が高分子アクチュエータ本体の駆動を阻害するが、バリアフィルムの厚みが、２５μｍ以下であると、折り返し部が高分子アクチュエータ本体の駆動を阻害しない。
【００１１】
また、本発明の高分子アクチュエータは、前記導電体が、前記電極層と接続された内部接続部と、折り返し部を介して外部と接続可能な外部接続部とが、前記駆動方向から見て、重なるように形成されていることを特徴とする。このことにより、高分子アクチュエータに接続される外部電極によって、導電体の外部接続部が押さえられ、かつ導電体の内部接続部が電極層に押し付けられるため、電極層と導電体の内部接続部のコンタクトが確実に確保される。
【００１２】
さらに、本発明の高分子アクチュエータの製造方法は、複数の電極層を有する高分子アクチュエータ本体と、粘着層と、前記粘着層を介して前記高分子アクチュエータ本体を挾持する一対のバリアフィルムと、複数の電極層と接続された導電体とを有する封止型の高分子アクチュエータの製造方法であって、前記高分子アクチュエータ本体と前記粘着層と前記導電体と前記バリアフィルムとを積層する積層工程と、前記バリアフィルムの一方を、他方の前記バリアフィルムを挟み込むように折り返して折り返し部を形成し、前記折り返し部を通して、前記導電体を外部と接続可能とする折り返し工程を有することを特徴とする。このことにより、薄く柔らかいバリアフィルムであっても、高分子アクチュエータの製造が容易である。
【００１３】
また、本発明の高分子アクチュエータの製造方法は、前記積層工程は、保護フィルム付きの前記粘着層と前記高分子アクチュエータ本体と前記導電体とを積層する第１のステップと、前記保護フィルムを剥離して前記バリアフィルムを貼り付ける第２のステップとを含むことを特徴とする。このことにより、厚い保護フィルムがあるため、高分子アクチュエータの製造の作業がしやすい。
【００１４】
また、本発明の高分子アクチュエータの製造方法は、前記保護フィルム付きの前記粘着層には、前記高分子アクチュエータ本体に対応した空隙部が設けられていることを特徴とする。このことにより、高分子アクチュエータ本体の可動部側には、粘着層がないため、高分子アクチュエータ本体の動きを妨げない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の高分子アクチュエータおよびその製造方法は、折り返された導電体を介し、電極を容易に取り出すことができ、薄く柔らかいバリアフィルムであっても、高分子アクチュエータの製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態の高分子アクチュエータを説明する図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の断面を説明する図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線の断面を説明する図である。
【図４】第１の実施形態の高分子アクチュエータの変形例を説明する図である。
【図５】第１の実施形態の高分子アクチュエータの製造方法を説明する図である。
【図６】第１の実施形態の高分子アクチュエータの製造方法の変形例を説明する図である。
【図７】従来の高分子アクチュエータを説明する図である
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態の例について図を参照しながら詳細に説明をする。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の高分子アクチュエータを説明する図であり、図２は図１のＡ−Ａ線の断面、図３は図１のＢ−Ｂ線の断面を説明する図である。また図４は、第１の実施形態の高分子アクチュエータの変形例を説明する図である。図５は、第１の実施形態の高分子アクチュエータの製造方法を説明する図である。
【００１９】
図１は、第１の実施形態の高分子アクチュエータを説明する図である。図１に示すように、本実施形態に係る高分子アクチュエータ１は、バリアフィルム４と導電体９とを有している。バリアフィルム４は、２枚一対からなり、高分子アクチュエータ本体５（図示しない）を両面から挾持している。バリアフィルム４としては、５μｍから２５μｍの範囲の厚さのポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）等を用いることができる。また、本実施形態に係る高分子アクチュエータ１は、折り返し部２を４辺に有する四角形の薄板状とされている。このように全辺に折り返し部２を有する多角形の薄板状とすることによって、高分子アクチュエータ１は、全周にわたって封止され、高分子アクチュエータ本体５を外部環境から遮断している。一方、導電体９は、リボン状の導電性物質であり、高分子アクチュエータ本体５（図示しない）の複数の電極層３（図示しない）と接続されており、折り返し部２を通して外部と接続可能とされている。導電体９としては、５μｍから４０μｍの範囲の厚さの金箔などを用いることができる。
【００２０】
図２は、図１のＡ−Ａ線の断面図であるが、図示の都合上膜厚方向を誇張して図示している。図２を用いて高分子アクチュエータ１の固定部について説明する。高分子アクチュエータ１は、複数の電極層３を有する高分子アクチュエータ本体５と、粘着層６と、粘着層６を介して高分子アクチュエータ本体５を挾持する一対のバリアフィルム４と、複数の電極層３と接続された導電体９とを有している。高分子アクチュエータ本体５の上下面にある複数の電極層３は、カーボンなどの材質からなり、導電体９と接続されている。この複数の電極層３と導電体９との接続部を内部接続部７と称する。一方、粘着層６は、約２５μｍ厚さの両面テープ（テサテープ社製）であり、粘着層６およびバリアフィルム４の一方は、高分子アクチュエータ本体５の駆動方向に対して側方に、他方のバリアフィルム４を挟み込むように折り返した折り返し部２を有している。この構造により、高分子アクチュエータ本体５はバリアフィルム４および折り返し部２によって封止される。また、導電体９は、折り返し部２を通して外部と接続可能とされており、外部と接続される導電体９との接続部を外部接続部８と称する。内部接続部７と、折り返し部２を介して外部と接続可能な外部接続部８とが、駆動方向から見て、重なるように形成されている。
【００２１】
一方、図３は、図１のＢ−Ｂ線の断面すなわち高分子アクチュエータ１の可動部を説明する図である。図３に示されるように、高分子アクチュエータ１は、複数の電極層３を有する高分子アクチュエータ本体５と、粘着層６と、粘着層６を介して高分子アクチュエータ本体５を挾持する一対のバリアフィルム４とを有しており、Ａ−Ａ線の断面で説明した導電体９が接続されていないこと以外は、図２の説明と同様であり、折り返し部２によって、高分子アクチュエータ１は、全周にわたって封止され、高分子アクチュエータ本体５を外部環境から遮断している。
【００２２】
このような高分子アクチュエータ１の構造にすることによって、外気を容易に遮断でき、かつ導電体９と高分子アクチュエータ本体５の電極層３との導電性を確保することができ、折り返された導電体９を介し、電極を容易に取り出すことができる。それぞれの導電体９に電圧を印加することで、高分子アクチュエータ本体５は、上下方向に湾曲した動きを発生させることができる。高分子アクチュエータ本体５は、外部環境の影響で、湾曲する動きが悪くなる場合があるが、外気を容易に遮断できることにより、高分子アクチュエータ本体５の特性を維持できる。また、本実施形態の高分子アクチュエータ１は、導電体９が、電極層３と接続された内部接続部７と、折り返し部２を介して外部と接続可能な外部接続部８とが、高分子アクチュエータ本体５の駆動方向から見て、重なるように形成されていることにより、高分子アクチュエータ１に接続される外部電極によって、導電体９の外部接続部８が押さえられ、かつ導電体９の内部接続部７が電極層３に押し付けられるため、電極層３と導電体９の内部接続部７のコンタクトが確実に確保される。
【００２３】
また、本実施形態の高分子アクチュエータ１は、多角形の薄板状であり、折り返し部２が全辺にある場合を例示したが、図２に示されるような導電体９を折り返している２辺の折り返し部２だけであってもかまわない。但し、高分子アクチュエータ本体５の外周に、折り返し部２が全辺にある方が、より封止性を高めることができ、望ましい。
【００２４】
また、本実施形態の高分子アクチュエータ１は、導電体９が金箔である場合を例示したが、それ以外の酸化しにくい金属であってもかまわない。但し、導電体９が金箔である場合は、導電体９を折り返しても断線せず、導電体９が電極層３に密着しやすく、駆動電圧によって酸化しにくく、望ましい。
【００２５】
また、本実施形態の高分子アクチュエータ１は、バリアフィルム４の厚みが、５μｍから２５μｍの範囲のポリ塩化ビニルデン（ＰＶＤＣ）である場合を例示したが、ポリエチレン（ＰＥ）などの材質からなるフィルムであってもかまわない。バリアフィルム４の厚みが、５μｍ以上であると、高分子アクチュエータ１の製造の作業がしやすい。また、バリアフィルム４の厚みが、２５μｍより厚いと、折り返し部２が高分子アクチュエータ本体５の駆動を阻害するが、バリアフィルム４の厚みが、２５μｍ以下であると、折り返し部２が高分子アクチュエータ本体５の駆動を阻害しない。
【００２６】
さらに、図４は、第１の実施形態の高分子アクチュエータ１の変形例を説明する図である。本変形例は、上述した高分子アクチュエータ１の構造において、図１、図２の説明と同様であるが、図１の高分子アクチュエータ１のＢ−Ｂ線の断面すなわち高分子アクチュエータ１の可動部だけが異なり、図４のような構造となる。可動部側の高分子アクチュエータ本体５とバリアフィルム４との間には、粘着層６が形成されておらず、空隙部１０が高分子アクチュエータ本体５の両面に形成されている。このことにより、高分子アクチュエータ本体５の可動部側には粘着層６がないため、高分子アクチュエータ本体５を変形させる際に、バリアフィルム４との間の粘着力によって高分子アクチュエータ本体５の動きを妨げられることがない。
【００２７】
次に、本実施形態に係る高分子アクチュエータ１の製造方法について説明する。
【００２８】
図５は、第１の実施形態の高分子アクチュエータの製造方法を説明する図である。図５（ａ）は、準備工程を示す。はじめに、図５（ａ）に示されるような、複数の電極層３を有する高分子アクチュエータ本体５と、導電体９を２つ、第１の保護フィルム１１と第２の保護フィルム１２を有する粘着層６を２つ準備する。導電体９および粘着層６は所望の大きさに予めカットしておく。粘着層６の第１の保護フィルム１１と第２の保護フィルム１２の厚みは、約１００μｍ程度である。
【００２９】
次に、図５（ｂ）は、積層工程の第１のステップを示す。予め、図５（ａ）にて準備した２つの粘着層６から第２の保護フィルム１２を剥がしておき、図５（ｂ）に示されるように、高分子アクチュエータ本体５のそれぞれの電極層３に、それぞれの導電体９を接続されるように重ね、さらに、第１の保護フィルム１１付きの２つの粘着層６を重ね、高分子アクチュエータ本体５を挾持するように、粘着層６と高分子アクチュエータ本体５と導電体９とを積層する。
【００３０】
次に、図５（ｃ）は、積層工程の第２のステップを示す。図５（ｂ）の積層工程の第２のステップの後に、２つの粘着層６から第１の保護フィルム１１を剥がす。図５（ｃ）に示されるように、第１の保護フィルム１１を剥がした２つの粘着層６に、２つのバリアフィルム４をそれぞれ積層する。予め、２つのバリアフィルム４は、粘着層６とほぼ同じ寸法にカットしておく。
【００３１】
最後に、図５（ｄ）は、折り返し工程を示す。図５（ｄ）に示されるように、バリアフィルム４の一方を、他方のバリアフィルム４を挟み込むように折り返して折り返し部２を形成する。この折り返し工程では、バリアフィルム４を折り返す際、それぞれの粘着層６および導電体９も折り返す。上述した図５（ａ）から図５（ｄ）の工程を経ることで、外気を容易に遮断でき、かつ導電体９と高分子アクチュエータ本体５の電極層３との導電性を確保した高分子アクチュエータ１を容易にえることができる。尚、本実施形態における高分子アクチュエータ１の製造方法では、５μｍから２５μｍの範囲の厚さの薄く柔らかいバリアフィルム４であっても、高分子アクチュエータ１の製造が容易である。また、粘着層６の第１の保護フィルム１１の厚さが、約１００μｍ程度と厚いため、高分子アクチュエータ１の製造の作業がしやすい。
【００３２】
図６には、図４に示したような変形例の高分子アクチュエータ１の製造工程を示した図である。図５と同じ部分は省略して説明する。（ａ）の準備工程において、粘着層６、第１の保護フィルム１１、第２の保護フィルム１２全てを貫通する空隙部１０を予め設けておく。次に、（ｂ）の積層工程の第１のステップにおいて、高分子アクチュエータ本体５が空隙部１０内に位置するように積層する。次に、（ｃ）の積層工程の第２のステップにおいて、２つの粘着層６から第１の保護フィルム１１を剥がして全面にバリアフィルム４を積層する。これにより空隙部１０の部分もバリアフィルム４に覆われる。この後は図５（ｄ）に示されたものと同様の折り返し工程を行えばよい。これにより、可動部に空隙部１０を有する高分子アクチュエータ１を容易にえることができる。このことにより、高分子アクチュエータ本体５の可動部側には、粘着層６がないため、高分子アクチュエータ本体５の動きを妨げない。
【符号の説明】
【００３３】
１  高分子アクチュエータ
２  折り返し部
３  電極層
４  バリアフィルム
５  高分子アクチュエータ本体
６  粘着層
７  内部接続部
８  外部接続部
９  導電体
１０  空隙部
１１  第１の保護フィルム
１２  第２の保護フィルム
【図１】
0005733756.tif 000002
【図２】
0005733756.tif 000003
【図３】
0005733756.tif 000004
【図４】
0005733756.tif 000005
【図５】
0005733756.tif 000006
【図６】
0005733756.tif 000007
【図７】
0005733756.tif 000008