(57)【要約】【課題】電解質部と外部との水分移動を抑制するとともに、電解質部の変形の阻害を抑制しつつ防湿性を確保できるアクチュエータおよびこのアクチュエータの製造方法を提供する。【解決手段】アクチュエータ１は、電解質部１１および一対の電極板部１５、１６を間に挟んで樹脂層２４を形成する一対の樹脂フィルム２５、２６が、電解質部１１および一対の電極板部１５、１６を囲む環状に互いに融着されている。さらに、一対の樹脂フィルム２５、２６の貫通孔２５ａ、２６ａの周縁部２５ｃ、２６ｃが全周にわたって一対の電極板部１５、１６に融着されている。【選択図】図３
2017017902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状または棒状の電解質部と、
前記電解質部を間に挟んで対向するように前記電解質部の表面に重ねられた一対の電極板部と、
前記電解質部および前記一対の電極板部を全体にわたって覆いかつ前記一対の電極板部のそれぞれの一部を露出する貫通孔が形成された樹脂層と、
前記樹脂層の外表面に重ねて形成された無機膜層と、を有し、
前記樹脂層が、前記電解質部および前記一対の電極板部を間に挟む一対の樹脂フィルムで形成され、
前記一対の樹脂フィルムが前記電解質部および前記一対の電極板部を囲む環状に互いに融着され、または、前記樹脂フィルムの前記貫通孔の周縁部が全周にわたって前記電極板部に融着され、または、前記一対の樹脂フィルムが前記電解質部および前記一対の電極板部を囲む環状に互いに融着されかつ前記樹脂フィルムの前記貫通孔の周縁部が全周にわたって前記電極板部に融着されている
アクチュエータ。
【請求項２】
前記樹脂層には、前記電解質部の変形方向を含む仮想平面に沿う断面形状が波形状の波形部が設けられている
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記樹脂層が、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリイミドおよびポリエチレンナフタレートの中から選択された１つまたは複数の樹脂で構成されている
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記樹脂層の厚さが、１μｍ〜１５μｍである
請求項１から請求項３の何れか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記無機膜層の厚さが、５ｎｍ〜２００ｎｍである
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記電解質部および前記一対の電極板部と前記樹脂層との間に設けられた粘着剤層をさらに有している
請求項１から請求項５の何れか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記無機膜層が、金属膜で構成されている
請求項１から請求項６の何れか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記金属膜が、チタン、ニッケル、銅、パラジウム、銀、白金および金の中から選択された１つまたは複数の金属で構成されている
請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
板状または棒状の電解質部および前記電解質部を間に挟んで対向するように前記電解質部の表面に重ねられた一対の電極板部を間に挟んだ一対の樹脂フィルムを前記電解質部および前記一対の電極板部を囲む環状に互いに融着する工程、ならびに、前記一対の樹脂フィルムの外表面に無機膜を成膜する工程を含む
アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂フィルムおよび前記無機膜に前記一対の電極板部のそれぞれの一部が露出する貫通孔を形成するとともに、前記樹脂フィルムの前記貫通孔の周縁部を全周にわたって前記電極板部に融着する工程、をさらに含む
請求項９に記載のアクチュエータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状または棒状の電解質部と、この電解質部を間に挟んで対向するように電解質部の表面に重ねられた一対の電極板部と、を有するアクチュエータ、およびこのアクチュエータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器において、小型かつ軽量で柔軟性を有する高分子アクチュエータが採用されている。このような高分子アクチュエータは、例えば、電解質部とこの電解質部を間に挟む一対の電極板部とを有している。高分子アクチュエータは、一対の電極板部に電圧を印加することにより電解質部内でイオンの分布に偏りが生じて電解質部が変形することでアクチュエータとして機能する。
【０００３】
高分子アクチュエータは、電解質部に水や有機溶媒、イオン液体などを用いたものがあり、蒸発もしくは吸湿による電解質部の水分量の変化など、外部との水分移動による動作への影響を抑制するために防湿性を高める封止構造を必要とする場合がある。そして、特許文献１にこのような封止構造を有する高分子アクチュエータが開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示されている高分子アクチュエータ９００を図１１に示す。高分子アクチュエータ９００は、高分子電解質ゲルからなる本体９１５と、本体９１５を挟んで配設された電極９２５ａおよび電極９２５ｂと、を備えている。さらに高分子アクチュエータ９００は、電極９２５ａおよび電極９２５ｂの外側に配設された金属層９４４と、電極９２５ａおよび電極９２５ｂに電圧を印加する導電線９４２と、それら全体を包むように被覆する封止フィルム９３０と、を備えている。
【０００５】
高分子アクチュエータ９００は、防湿性を有する高分子フィルムからなる封止フィルム９３０によって水分を遮断している。導電線９４２は、封止端９９９において封止フィルム９３０および封止フィルム９３０と同じ材質の高分子皮膜９４９によって二重に被覆されている。
【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、上述した高分子アクチュエータ９００では、高分子皮膜９４９と導電線９４２との隙間（界面）から水分が侵入しまたは放出されて、動作に影響を及ぼすおそれがあるという課題があった。
【０００８】
また、上述した高分子アクチュエータ９００では、封止フィルム９３０が高分子フィルムで構成されているので、水分を十分に遮断するためにはある程度の厚さが必要であった。そのため、水分を十分に遮断するために封止フィルム９３０の厚さを大きくすると可撓性が低下して本体９１５の動作（変形）を阻害してしまうことがあり、本体９１５の変形を阻害せずに防湿性を確保することが困難であるといった課題があった。
【０００９】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、電解質部と外部との水分移動を抑制するとともに、電解質部の変形の阻害を抑制しつつ防湿性を確保できるアクチュエータおよびこのアクチュエータ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】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様においては、板状または棒状の電解質部と、前記電解質部を間に挟んで対向するように前記電解質部の表面に重ねられた一対の電極板部と、前記電解質部および前記一対の電極板部を全体にわたって覆いかつ前記一対の電極板部のそれぞれの一部を露出する貫通孔が形成された樹脂層と、前記樹脂層の外表面に重ねて形成された無機膜層と、を有し、前記樹脂層が、前記電解質部および前記一対の電極板部を間に挟む一対の樹脂フィルムで形成され、前記一対の樹脂フィルムが前記電解質部および前記一対の電極板部を囲む環状に互いに融着され、または、前記樹脂フィルムの前記貫通孔の周縁部が全周にわたって前記電極板部に融着され、または、前記一対の樹脂フィルムが前記電解質部および前記一対の電極板部を囲む環状に互いに融着されかつ前記樹脂フィルムの前記貫通孔の周縁部が全周にわたって前記電極板部に融着されているアクチュエータを提供する。
【００１１】
前記樹脂層には、前記電解質部の変形方向を含む仮想平面に沿う断面形状が波形の波形部が設けられていることが好ましい。前記樹脂層が、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリイミドおよびポリエチレンナフタレートの中から選択された１つまたは複数の樹脂で構成されていてもよい。前記樹脂層の厚さが、１μｍ〜１５μｍであることが好ましい。前記無機膜層の厚さが、５ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。前記電解質部および前記一対の電極板部と前記樹脂層との間に設けられた粘着剤層をさらに有していてもよい。前記無機膜層が、金属膜で構成されていてもよい。前記金属膜が、チタン、ニッケル、銅、パラジウム、銀、白金および金の中から選択された１つまたは複数の金属で構成されていてもよい。
【００１２】
上記アクチュエータによれば、電解質部および一対の電極板部を間に挟んで樹脂層を形成する一対の樹脂フィルムが電解質部および一対の電極板部を囲む環状に互いに融着されている。または、樹脂フィルムの貫通孔の周縁部が全周にわたって電極板部に融着されている。または、一対の樹脂フィルムが電解質部および一対の電極板部を囲む環状に互いに融着されかつ樹脂フィルムの貫通孔の周縁部が全周にわたって電極板部に融着されている。このようにしたことから、一対の樹脂フィルムの環状の融着部分が隙間なく密着して接合され、または、樹脂フィルムの貫通孔の周縁部において当該樹脂フィルムが電極板部に隙間なく密着して接合され、または、これら両方となる。また、樹脂層の外表面に重ねられた無機膜層は、高分子フィルムより小さな厚さで十分な防湿性を発揮することができるので、防湿性と可撓性とを両立できる。
【００１３】
本発明の第２の態様においては、板状または棒状の電解質部および前記電解質部を間に挟んで対向するように前記電解質部の表面に重ねられた一対の電極板部を間に挟んだ一対の樹脂フィルムを前記電解質部および前記一対の電極板部を囲む環状に互いに融着する工程、ならびに、前記一対の樹脂フィルムの外表面に無機膜を成膜する工程を含むアクチュエータの製造方法を提供する。
【００１４】
前記樹脂フィルムおよび前記無機膜に前記一対の電極板部のそれぞれの一部が露出する貫通孔を形成するとともに、前記樹脂フィルムの前記貫通孔の周縁部を全周にわたって前記電極板部に融着する工程、をさらに含むことが好ましい。
【００１５】
上記アクチュエータの製造方法によれば、電解質部および一対の電極板部を間に挟んだ一対の樹脂フィルムを電解質部および一対の電極板部を囲む環状に互いに融着する。このようにしたことから、一対の樹脂フィルムの環状の融着部分が互いに隙間なく密着して接合される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電解質部と外部との水分移動を抑制するとともに、電解質部の変形の阻害を抑制しつつ防湿性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかるアクチュエータを示す斜視図である。
【図２】図１のアクチュエータの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】粘着剤層を形成するシート状の粘着剤に硬質の枠材を貼り付ける工程を示す断面図である。
【図５】枠材の内側の部分にアクチュエータ本体を挟むように２枚の粘着剤を互いに貼り合わせる工程を示す断面図である。
【図６】アクチュエータ本体の表面全体に粘着剤を貼り付け、一対の電極板部が露出する貫通孔を粘着剤に形成する工程を示す断面図である。
【図７】アクチュエータ本体を間に挟んだ一対の樹脂フィルムをアクチュエータ本体を囲む環状に互いに融着する工程を示す断面図である。
【図８】一対の樹脂フィルムの外表面に無機膜を成膜する工程を示す断面図である。
【図９】樹脂フィルムおよび無機膜に一対の電極板部のそれぞれの一部が露出する貫通孔を形成するとともに、樹脂フィルムの貫通孔の周縁部を全周にわたって電極板部に融着する工程を示す断面図である。
【図１０】図１のアクチュエータの変形例の構成を示す断面図である。
【図１１】従来の高分子アクチュエータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。また、「上下」を示す記載は各部材間の相対的な位置関係を説明するために便宜的に用いているものであり、絶対的な位置関係を示すものではない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態にかかるアクチュエータを示す斜視図である。図２は、図１のアクチュエータの平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００２０】
本実施形態のアクチュエータ１は、アクチュエータ本体１０と、アクチュエータ本体１０を覆う封止部２０と、を有している。
【００２１】
アクチュエータ本体１０は、板状の電解質部１１と、この電解質部１１を間に挟んで厚さ方向に対向するように電解質部１１の表面に重ねられた一対の電極板部１５、１６と、を有している。
【００２２】
電解質部１１は、ベースとなるポリマー（樹脂材料）にイオン液体を混合したゲル状のシート材であって、平面視長方形状に形成されている。電解質部１１の厚さは、１０μｍである。電解質部１１の作製は、イオン液体および樹脂材料（ポリマー）を溶媒に溶かしてキャスト液を作製し、型枠にキャスト液をキャスティングした後、真空乾燥して溶媒を蒸発させることにより行われる。電解質部１１のポリマー（樹脂材料）の材質として、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。
【００２３】
一対の電極板部１５、１６は、例えば、表面に金メッキが施された厚さ５０μｍのステンレス薄板である。一対の電極板部１５、１６は、電解質部１１の平面視形状と同一幅でかつ半分の長さとなる矩形状に形成されており、電解質部１１の一方の端部（図３において右側寄りの端部）に重ねて配置されている。なお、一対の電極板部１５、１６は、これ以外にも、電解質部１１のベースと同じポリマー（樹脂材料）およびイオン液体中に導電性フィラーを混合したゲル状の電極層を電解質部１１の表面に重ねて形成してもよい。一対の電極板部１５、１６は、さらにこの電極層の表面に金属や導電性炭素材などからなる導電層を重ねることにより構成してもよい。導電性フィラーとして、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、金粒子、白金粒子、ニッケル粒子等を用いることができ、導電性炭素材として、例えば、グラフェンを用いることができる。
【００２４】
封止部２０は、粘着剤層２１と、樹脂層２４と、無機膜層２７と、を有している。
【００２５】
粘着剤層２１は、例えば、両面に粘着性を有するシート状の粘着剤が、アクチュエータ本体１０（即ち、電解質部１１および一対の電極板部１５、１６）の外表面に貼り付けられることにより形成されている。外表面とは、外部に面する表面を意味する。本実施形態では、テサＳＥ社の２５μｍバリアテープ（品番ｔｅｓａ６１５６２、２５μｍ厚）をシート状の粘着剤として用いている。粘着剤層２１による一対の電極板部１５、１６の短絡を避けるため、粘着剤層２１は絶縁性を有する。そして、このバリアテープである２枚の粘着剤２２、２３が、互いに間にアクチュエータ本体１０を挟んで張り合わされて、アクチュエータ本体１０の外表面全体に貼り付けられている。
【００２６】
粘着剤層２１を形成する粘着剤２２、２３における上記一対の電極板部１５、１６に重ねられた箇所には、これら一対の電極板部１５、１６の一部が露出するように形成された貫通孔２２ａ、２３ａが設けられている。
【００２７】
本実施形態において粘着剤２２、２３として用いている上記テープは、一般的な両面テープに用いられるアクリルフォームなどの基材を有していないので、高い柔軟性を有している。そのため、アクチュエータ本体１０の外表面に貼り付けられた場合でも、アクチュエータ本体１０の変形を阻害しない。粘着剤層２１を形成する材料として、このテープと同程度の柔軟性を有する他の粘着剤を用いてもよい。
【００２８】
本実施形態において、粘着剤層２１は、貫通孔２２ａ、２３ａの箇所を除き、アクチュエータ本体１０の外表面全体に設けられている構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、粘着剤層２１が、後述する樹脂層２４を固定する目的でアクチュエータ本体１０の外表面の一部箇所に設けられている構成であってもよく、または、粘着剤層２１を省略した構成であってもよい。
【００２９】
樹脂層２４は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）などからなる絶縁性の樹脂フィルムが粘着剤層２１の外表面全体に重ねて貼り付けられることにより形成されている。換言すると、アクチュエータ本体１０と樹脂層２４との間に粘着剤層２１が設けられている。樹脂層２４の厚さは、１μｍ〜１５μｍであることが好ましい。樹脂層２４の厚さが大きすぎると、可撓性が低くなり電解質部１１の変形を阻害するおそれがあるためである。本実施形態では、１．２μｍ厚のＰＰＳ樹脂フィルムを用いている。
【００３０】
樹脂層２４は、一対の樹脂フィルム２５、２６の間に、粘着剤層２１が外表面に形成されたアクチュエータ本体１０を挟み、これら一対の樹脂フィルム２５、２６を、アクチュエータ本体１０の形状に沿って囲む環状に互いに融着するとともに環状の融着部分２５ｂ、２６ｂに沿って切り取ることにより形成されている。樹脂層２４は、ＰＰＳ樹脂以外に、熱融着性ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、熱融着加工ポリイミド、熱融着性ポリエチレンナフタレート等の樹脂から選択された一つまたは複数の樹脂で構成されてもよい。樹脂層２４は、粘着剤層２１によってアクチュエータ本体１０に固定されている。
【００３１】
樹脂層２４を形成する樹脂フィルム２５、２６における上記一対の電極板部１５、１６に重ねられた箇所には、上記粘着剤２２、２３の貫通孔２２ａ、２３ａと重なりかつ一対の電極板部１５、１６の一部が露出するように形成された貫通孔２５ａ、２６ａが設けられている。一対の樹脂フィルム２５、２６の貫通孔２５ａ、２６ａの周縁部２５ｃ、２６ｃは、全周にわたって電極板部１５、１６に融着されている。
【００３２】
無機膜層２７は、例えば、金属膜などの無機材料からなる無機膜が樹脂層２４の外表面全体を覆うように成膜されることにより形成されている。無機膜層２７の厚さは、５ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。無機膜層２７の厚さが小さすぎると十分な防湿性を確保することができず、また、無機膜層２７の厚さが大きすぎると、電解質部１１の変形を阻害するおそれがあるためである。
【００３３】
無機膜層２７は、例えば、チタン、ニッケル、銅、パラジウム、銀、白金および金の中から選択された１つまたは複数の金属で構成されている。本実施形態では、スパッタ法により樹脂層２４の外表面全体に厚さ３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜を成膜することにより無機膜層２７を形成している。これ以外にも、無機膜層２７は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、シリコン窒化炭化膜（ＳｉＣＮ）などで形成してもよく、金属以外の無機材料で形成してもよい。
【００３４】
ここで、無機膜層２７を構成する複数種類の無機材料を樹脂フィルムと組み合わせたときの防湿性能について確認を行った。
【００３５】
具体的には、１．２μｍ厚のＰＰＳ樹脂フィルムの表面に、無機膜を形成した複数の評価サンプル（１）〜（９）を作製し、これら複数の評価サンプルを４０℃・９５％ＲＨ環境下に置いたときの、評価サンプルを通過した水分量の１時間毎の推移について確認を行った。なお、三菱樹脂社製の防湿性の高い樹脂フィルム（商品名Ｘ−ＢＡＲＲＩＥＲ、厚さ２５μｍ、防湿性１ｍｇ／ｍ２／ｄａｙ）を比較サンプル（Ａ）、（Ｂ）とした。
【００３６】
（１）厚さ１００ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜
（２）厚さ２０ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜
（３）厚さ５０ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜
（４）厚さ２００ｎｍの窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜
（５）厚さ２０ｎｍのニッケル（Ｎｉ）膜
（６）厚さ２００ｎｍのシリコン窒化炭化膜（ＳｉＣＮ）
（７）厚さ３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜
（８）厚さ３０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜
（９）厚さ２０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜＋厚さ１０ｎｍの金（Ａｕ）膜
【００３７】
上記（１）〜（３）は、２００℃環境下での原子層堆積法（ＡＬＤ法：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて成膜した。上記（４）は、２００℃環境下での化学気相成長法（ＣＶＤ法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて成膜した。上記（５）は、蒸着法を用いて成膜した。上記（６）は、２００℃環境下での触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶＤ法：Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ＣＶＤ）を用いて成膜した。上記（７）〜（９）は、常温環境下でのスパッタ法を用いて成膜した。
【００３８】
以下の表１に各サンプルの無機膜の構成を示し、表２に各サンプルについての水分量の１時間毎の推移を示す。表２において、数値が小さいほど防湿性が高いことを示している。
【００３９】
【表１】
2017017902.tif 000003
【００４０】
【表２】
2017017902.tif 000004
【００４１】
表２に示す確認結果から次のことが判明した。評価サンプル（１）、（４）、（６）、（７）、（９）については、樹脂フィルムの厚さが比較的小さい（１．２μｍ）にも関わらず、厚さが比較的大きい（２５μｍ）防湿性樹脂フィルムの比較サンプル（Ａ）、（Ｂ）と同等の防湿性を確保している。これは、樹脂フィルムの表面に形成した無機膜によって防湿性が補われているものと考えられる。そのため、樹脂フィルムで防湿性を確保しようとすると、厚さが大きくなってしまうが、樹脂フィルムに無機膜を重ねて防湿性を補う構成を採用することで、全体の厚さを小さくすることができる。これにより、厚さが大きくなることにより可撓性が損なわれてしまうことを抑制することができる。
【００４２】
評価サンプル（７）の厚さ３０ｎｍのチタン膜は、一般的に用いられることの多い評価サンプル（８）のアルミニウム膜と比較して、同一厚さでも高い防湿性を実現している。また、評価サンプル（１）のＡＬＤ法で成膜した酸化アルミニウム膜、評価サンプル（４）のＣＶＤ法で成膜した窒化ケイ素膜、および評価サンプル（６）のＣａｔ−ＣＶＤで成膜したシリコン窒化炭化膜は、成膜時に高温環境を必要とするものである。一方、評価サンプル（７）の厚さ３０ｎｍのチタン膜は、常温環境で成膜することができかつこれら酸化アルミニウム膜、窒化ケイ素膜およびシリコン窒化炭化膜より薄くても同等の防湿性を実現できる。また、評価サンプル（９）のようにチタン膜と金膜とを重ねた構成でも高い防湿性を実現できる。
【００４３】
封止部２０は、上述した構成以外にも、電解質部１１の変形を阻害せず、アクチュエータとしての機能に支障がなければ、本発明の目的に反しない限り、各層の材料や構成などは任意である。
【００４４】
上述したアクチュエータ１は、一方の電極板部１５における封止部２０の貫通孔２２ａ、２５ａを通じて露出している箇所、および、他方の電極板部１６における封止部２０の貫通孔２３ａ、２６ａを通じて露出している箇所に電源を接続して電圧を印加する。アクチュエータ１は、この電圧の印加により、一対の電極板部１５、１６間の電圧に応じた変形を生じさせるように構成されている。
【００４５】
アクチュエータ１の動作原理について説明する。アクチュエータ１は、イオン導電型のアクチュエータである。アクチュエータ１は、対向配置された一対の電極板部１５、１６の間に電解質部１１が設けられており、この電解質部１１の中には、陽イオンと陰イオンが分散して存在している。そして、一対の電極板部１５、１６に電圧が印加されると、これら一対の電極板部１５、１６の間に挟まれている電解質部１１内に電界が生じ、一対の電極板部１５、１６の一方側に陽イオンが移動するとともに、他方側に陰イオンが移動する。
【００４６】
このため、アクチュエータ１の一方の端部（図３において右側寄りの端部）を支持して支点（支持部分）とすると、電解質部１１内の電界の向きに応じて、図３に一点鎖線で示すように、アクチュエータ１の他方の端部（図３において左側寄りの端部）が大きく変形する。そして、このアクチュエータ１の他方の端部を作用点（作用部分）とすると、各種アクチュエータとして利用することができる。図３の紙面内の上下方向がアクチュエータ１の変形方向Ｈとなる。なお、一対の電極板部１５、１６間に生じる電界の向きを変えることで、アクチュエータ１が変形する向きを変えることができ、一対の電極板部１５、１６に印加する電圧の大きさを変えることで、変形量を制御することができる。
【００４７】
次に、アクチュエータ１の製造方法について、図４〜図９を参照して説明する。
【００４８】
図４は、粘着剤層を形成するシート状の粘着剤に硬質の枠材を貼り付ける工程を示す断面図である。図５は、枠材の内側の部分にアクチュエータ本体を挟むように２枚の粘着剤を互いに貼り合わせる工程を示す断面図である。図６は、アクチュエータ本体の表面全体に粘着剤を貼り付け、一対の電極板部が露出する貫通孔を粘着剤に形成する工程を示す断面図である。図７は、アクチュエータ本体を間に挟んだ一対の樹脂フィルムをアクチュエータ本体を囲む環状に互いに融着する工程を示す断面図である。図８は、一対の樹脂フィルムの外表面に無機膜を成膜する工程を示す断面図である。図９は、樹脂フィルムおよび無機膜に一対の電極板部のそれぞれの一部が露出する貫通孔を形成するとともに、樹脂フィルムの貫通孔の周縁部を全周にわたって電極板部に融着する工程を示す断面図である。
【００４９】
まず、ポリマーにイオン液体を混合したゲル状のシート材からなる電解質部１１に金メッキを施したステンレス薄板からなる一対の電極板部１５、１６を重ねて、アクチュエータ本体１０を作製する。
【００５０】
次に、図４に示すように、剥離ライナで両面が覆われた２枚のシート状の粘着剤２２、２３の一方の面２２ｓ、２３ｓを覆う剥離ライナ（図示なし）を剥離する。そして、一方の面２２ｓ、２３ｓにそれぞれ平面視四角枠状の硬質の枠材Ｆ１、Ｆ２を貼り付ける（枠材貼り付け工程）。このとき２枚の粘着剤２２、２３の他方の面２２ｒ、２３ｒはそれぞれ他の剥離ライナ２２Ｌ、２３Ｌで覆われている。枠材Ｆ１、Ｆ２は、金属やプラスチック、木材など比較的硬質の材料で構成されており、平面視で枠材Ｆ１、Ｆ２の内側にアクチュエータ本体１０が収まる大きさに形成されている。このような枠材Ｆ１、Ｆ２を貼り付けることにより、剥離ライナを剥離した後でも枠材Ｆ１、Ｆ２が粘着剤２２、２３のシート形状を保持して、粘着剤２２、２３にシワが生じることを防ぐことができる。そして、２枚のシート状の粘着剤２２、２３を、剥離ライナ２２Ｌ、２３Ｌが対向するように互いに間隔をあけて配置し、これら粘着剤２２、２３の間にアクチュエータ本体１０を位置づける。
【００５１】
次に、図５に示すように、２枚の粘着剤２２、２３のそれぞれの他方の面２２ｒ、２３ｒの剥離ライナ２２Ｌ、２３Ｌを剥離する。そして、他方の面２２ｒ、２３ｒにおける枠材Ｆ１、Ｆ２の内側の部分にアクチュエータ本体１０を挟むようにして２枚の粘着剤２２、２３のそれぞれの他方の面２２ｒ、２３ｒを互いに貼り合わせる（粘着剤貼り合わせ工程）。
【００５２】
次に、図６に示すように、２枚の粘着剤２２、２３をアクチュエータ本体１０の外表面全体を覆うように密着させるとともに、２枚の粘着剤２２、２３におけるアクチュエータ本体１０の外表面に密着していない部分を切り取る。粘着剤２２、２３における一対の電極板部１５、１６に重ねられた箇所にレーザー照射して、これら一対の電極板部１５、１６の一部が露出する貫通孔２２ａ、２３ａを形成する（粘着剤層形成工程）。
【００５３】
次に、図７に示すように、粘着剤層２１が外表面に形成されたアクチュエータ本体１０を一対の樹脂フィルム２５、２６の間に挟んで、これら一対の樹脂フィルム２５、２６を粘着剤層２１および一対の電極板部１５、１６の露出部分を覆うように密着させる。そして、一対の樹脂フィルム２５、２６をアクチュエータ本体１０の平面視形状の外形に沿う部分（環状の融着部分２５ｂ、２６ｂ）を互いに融着する（環状融着工程）。融着方法としては、例えば、高温の加熱体を当てて融着させる方法や、熱風を吹き付けて融着させる方法、超音波を用いる方法などを用いることができる。融着後、融着部分２５ｂ、２６ｂに沿って一対の樹脂フィルム２５、２６を切り取る。
【００５４】
次に、図８に示すように、スパッタ法により一対の樹脂フィルム２５、２６の外表面全体に重ねてチタンからなる無機膜を成膜して無機膜層２７を形成する（無機膜形成工程）。本実施形態では、厚さ３０ｎｍのチタンからなる無機膜を成膜する。
【００５５】
最後に、図９に示すように、一対の樹脂フィルム２５、２６および無機膜層２７における粘着剤２２、２３の貫通孔２２ａ、２３ａに対応する箇所にレーザーを照射して、一対の樹脂フィルム２５、２６に、一対の電極板部１５、１６の一部が露出する貫通孔２５ａ、２６ａを形成する。さらに、一対の樹脂フィルム２５、２６の貫通孔２５ａ、２６ａの周縁部２５ｃ、２６ｃを全周にわたって一対の電極板部１５、１６に融着する（貫通孔周縁部融着工程）。融着方法は、上記環状融着工程で用いた方法と同様である。このようにして、アクチュエータ１が完成する。
【００５６】
以上より、本実施形態のアクチュエータ１によれば、電解質部１１および一対の電極板部１５、１６を間に挟んで樹脂層２４を形成する一対の樹脂フィルム２５、２６が電解質部１１および一対の電極板部１５、１６を囲む環状に互いに融着されている。さらに、一対の樹脂フィルム２５、２６の貫通孔２５ａ、２６ａの周縁部２５ｃ、２６ｃが全周にわたって一対の電極板部１５、１６に融着されている。このようにしたことから、一対の樹脂フィルム２５、２６の環状の融着部分２５ｂ、２６ｂが隙間なく密着して接合される。さらに、一対の樹脂フィルム２５、２６の貫通孔２５ａ、２６ａの周縁部２５ｃ、２６ｃにおいて当該一対の樹脂フィルム２５、２６が一対の電極板部１５、１６に隙間なく密着して接合される。樹脂層２４の外表面に重ねられた無機膜層２７は、高分子フィルムより小さな厚さで十分な防湿性を発揮することができるので、防湿性と可撓性とを両立できる。
【００５７】
また、アクチュエータ１の製造方法によれば、電解質部１１および一対の電極板部１５、１６を間に挟んだ一対の樹脂フィルム２５、２６をアクチュエータ本体を囲む環状に互いに融着する。このようにしたことから、一対の樹脂フィルムの環状の融着部分２５ｂ、２６ｂが互いに隙間なく密着して接合される。また、一対の樹脂フィルム２５、２６および無機膜層２７に一対の電極板部１５、１６のそれぞれの一部が露出する貫通孔２５ａ、２６ａを形成する。そして、一対の樹脂フィルム２５、２６の貫通孔２５ａ、２６ａの周縁部２５ｃ、２６ｃを全周にわたって一対の電極板部１５、１６に融着する。このようにしたことから、一対の樹脂フィルム２５、２６の貫通孔２５ａ、２６ａの周縁部２５ｃ、２６ｃが、一対の電極板部１５、１６に隙間なく密着して接合される。
【００５８】
したがって、電解質部１１と外部との水分移動を抑制するとともに、電解質部１１の変形の阻害を抑制しつつ防湿性を確保できるアクチュエータ１を提供できる。
【００５９】
上述した実施形態では、樹脂層２４が、電解質部１１および一対の電極板部１５、１６の外表面に沿って重なるように設けられた構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、この樹脂層２４に代えて、図１０に示すように、凸条および凹溝が交互に並ぶ断面波形状の波形部２５ｗ、２６ｗが設けられた一対の樹脂フィルム２５Ａ、２６Ａにより構成された樹脂層２４Ａを有する構成のアクチュエータ１Ａとしてもよい。波形部２５ｗ、２６ｗは、電解質部１１の他方の端部（図１０において左側寄りの端部）に対応する箇所に、電解質部１１の変形方向Ｈを含む仮想平面（即ち、図１０の紙面）に沿う断面形状が波形状となるように配置されている。このようにすることで、電解質部１１が変形したときに、波形部２５ｗ、２６ｗのうちの内側に位置する方の凸条および凹溝が互いの間隔が小さくなるように縮み、波形部２５ｗ、２６ｗのうちの外側に位置する方の凸条および凹溝が互いの間隔が大きくなるように伸びる。つまり、電解質部１１の変形に応じて波形部２５ｗ、２６ｗが伸縮する。そのため、樹脂層２４Ａが当該変形方向Ｈに撓みやすくなる。これにより、電解質部１１の変形の阻害をより抑制することができる。
【００６０】
なお、上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ａ…アクチュエータ
１０…アクチュエータ本体
１１…電解質部
１５、１６…電極板部
２０…封止部
２１…粘着剤層
２２、２３…粘着剤
２２ａ、２３ａ…粘着剤の貫通孔
２２ｓ、２３ｓ…粘着剤の一方の面
２２ｒ、２３ｒ…粘着剤の他方の面
２２Ｌ、２３Ｌ…剥離ライナ
２４、２４Ａ…樹脂層
２５、２６、２５Ａ、２６Ａ…樹脂フィルム
２５ａ、２６ａ…樹脂フィルムの貫通孔
２５ｂ、２６ｂ…融着部分
２５ｃ、２６ｃ…周縁部
２５ｗ、２６ｗ…波形部
２７…無機膜層
９００…高分子アクチュエータ
９１５…本体
９２５ａ、９２５ｂ…電極
９３０…封止フィルム
９４２…導電線
９４４…金属層
９４９…高分子皮膜
９９９…封止端
Ｆ１、Ｆ２…枠材
Ｈ…変形方向
【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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