JP2011054615A

JP2011054615A - アクチュエータ

Info

Publication number: JP2011054615A
Application number: JP2009199660A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Marusawa; 博丸澤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】より大きな変位量を得ることができ、かつ屈曲変位や伸長変位等、任意方向の変位を得ることができるアクチュエータを実現する。
【解決手段】シート状に形成された高分子材料からなる素子本体１と、該素子本体の両主面に形成された電極部２ａ、２ｂとを有している。電極部２ａ、２ｂは、導電性高分子からなる導体形成部３ａ、３ｂと導体の形成されていない導体非形成部４ａ、４ｂとを有している。導体形成部３ａ、３ｂは、線状乃至短冊状に多数列設され、幅長ｔ毎に導体形成部３ａ、３ｂと導体非形成部４ａ、４ｂとが交互に設けられている。そして、素子本体１を挟んで導体形成部３ａの対向部分には導体非形成部４ｂが設けられ、導体非形成部４ａの対向部分には導体形成部３ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明はアクチュエータに関し、より詳しくは、高分子材料等の電歪又は圧電材料を使用した圧電アクチュエータや電歪アクチュエータ等のアクチュエータに関する。

近年、人工筋肉は、ロボット、介護機器、リハビリ機器等への応用が注目されており、盛んに研究されているが、その材料としては、低電界の印加で所望の歪み量を得ることができ、かつ、歪みが発生したときに容易には弾性変形しない剛性の高い材料が望まれる。

そして、圧電・電歪高分子材料は、小型・軽量化が可能であることから、上述した人工筋肉等への応用が期待されている。

例えば、非特許文献１には、図１３に示すように、圧電高分子材料であるポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride；以下、「ＰＶＤＦ」という。)からなるシート部材１０１ａ、１０１ｂの一方の主面に、導電性高分子である３，４-ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸(3,4-polyethlenedioxythiophene-polystyrenesulfonate；以下、「ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ」という。）で電極１０２ａ、１０２ｂが形成され、かつシート部材１０１ａとシート部材１０１ｂとの間にエポキシ層１０３が介装され、さらにシート部材１０１ａ及びシート部材１０１ｂが矢印ａ方向に分極されたバイモルフ型の圧電アクチュエータが開示されている。

非特許文献1によれば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料は、ＰｔやＮｉ等の金属材料と比べるとヤング率が小さいので、圧電高分子材料の変位阻害を抑制することができ、したがって金属材料を電極として用いた場合よりも、大きな変位が得ることができるとされている。

すなわち、電極材料にＰｔやＮｉ等の金属を用いた場合、圧電高分子材料であるＰＶＤＦのヤング率は約１．３ＧＰａであるが、金属材料のヤング率は、例えば、Ｐｔの場合で１７２ＧＰａ、Ｎｉの場合で１９９ＧＰａと大きく、このため金属製電極によってシート部材１０１ａ、１０１ｂの変位が拘束され、所望の大きな変位量を得ることができない。

これに対し、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのヤング率は約２ＧＰａであり、金属材料に比べて遥かに小さいため、ＰＶＤＦからなるシート部材の変位阻害を抑制することができ、これにより大きな変位量を有する圧電アクチュエータを得ることが可能となる。

Joseph T. Polasik, V.Hugo Schmidt, "Conductive polymer PEDOT/PSS electrodes on the piezoelectric polymer PVDF", proceedings of SPIE, Vol. 5759, 2005, (アメリカ合衆国), p.114-120（p.117、Fig.５）

しかしながら、非特許文献１では、シート部材１０１ａ、１０１ｂをＰＶＤＦで形成し、電極１０２ａ、１０２ｂをＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで形成しているものの、シート部材１０１ａ、１０１ｂの全面に亙って電極１０２ａ、１０２ｂが形成されているため、電極１０２ａ、１０２ｂによってシート部材１０２ａ、１０２ｂの変位が拘束されることには変わりなく、したがって変位量は、使用する高分子圧電材料の圧電定数や導電性高分子材料のヤング率等、材料の物性に依存する。すなわち、非特許文献１では、同一の材料系を使用している限り、変位量を増大させるのは困難である。また、非特許文献１に示すようなバイモルフ型のアクチュエータでは屈曲変位しか得られず、伸長方向の変位を得ることができない。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、より大きな変位量を得ることができ、かつ屈曲変位や伸長変位等、任意方向の変位を容易に得ることができるアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るアクチュエータは、シート状に形成された電歪又は圧電材料からなる素子本体と、該素子本体の両主面に形成された電極部とを有するアクチュエータであって、前記電極部は、導電材料からなる導体形成部と、前記素子本体が表面露出した導体非形成部とを有し、一方の導体非形成部は、少なくとも一部が前記素子本体を挟んで他方の導体形成部と対向し、他方の導体非形成部は、少なくとも一部が前記素子本体を挟んで一方の導体形成部と対向していることを特徴としている。

また、本発明のアクチュエータは、前記電歪又は圧電材料は、高分子材料からなり、前記導電材料は、導電性高分子からなることを特徴としている。

また、本発明のアクチュエータは、前記導体形成部は、線状乃至短冊状に多数列設され、前記導体形成部と前記導体非形成部とが交互に設けられていることを特徴としている。

また、本発明のアクチュエータは、前記導体形成部は、櫛状であることを特徴としている。

また、本発明のアクチュエータは、前記一方の導体非形成部は、前記素子本体の一方の主面の隅部以外の領域に設けられ、前記他方の導体非形成部は、前記素子本体の他方の主面の隅部に設けられていることを特徴とする。

また、本発明のアクチュエータは、前記導体形成部が、略環状及びＬ字状のいずれかを含むことを特徴としている。

さらに、本発明のアクチュエータは、前記素子本体と前記電極部とを一組とする素子が、複数積層されていることを特徴としている。

上記アクチュエータによれば、シート状に形成された電歪又は圧電材料（例えば、高分子圧電材料又は高分子電歪材料）からなる素子本体と、該素子本体の両主面に形成された電極部とを有するアクチュエータであって、前記電極部は、導電材料（例えば、導電性高分子）からなる導体形成部と、前記素子本体が表面露出した導体非形成部とを有し、一方の導体非形成部は、少なくとも一部が前記素子本体を挟んで他方の導体形成部と対向し、他方の導体非形成部は、少なくとも一部が前記素子本体を挟んで一方の導体形成部と対向しているので、電極部に電圧を印加しても、導体非形成部に相当する部分の素子本体は変位拘束を受けず伸長変位が促進される。すなわち、素子本体の両主面全域に導体を形成した場合に比べ、アクチュエータとしての変位量を増加させることが可能となる。また、電極形状を工夫することにより、変位拘束を受けない個所を自在に設けることができ、任意方向への伸長、屈曲が可能となる。

具体的には、導体形成部を、線状乃至短冊状に多数列設し、導体形成部と導体非形成部とを交互に設けたり、導体形成部を、櫛状に形成したりすることにより、導体形成部に隣接する導体非形成部では、素子本体が表面露出しているので、該導体非形成部に相当する素子本体表面は変位拘束を受けることなく、伸長方向の変位が促進され、変位量を増加させることができる。

また、前記一方の導体非形成部は、前記素子本体の一方の主面の隅部以外の領域に設けられ、前記他方の導体非形成部は、前記素子本体の他方の主面の隅部に設けられるので、導体非形成部に相当する素子本体の部分では変位拘束を受けないので、凹状に湾曲させた屈曲変位を容易に得ることができる。特に、モノモルフ型のアクチュエータで屈曲変位を得る場合は、電圧を印加しないインアクティブ層が必要となるが、本発明ではインアクティブ層がなくても屈曲変位を得ることができ、アクチュエータの簡素化を図ることが可能となる。

さらに、導体形成部を、略環状及びＬ字状のいずれかを含むようにするのも好ましい。

また、前記素子本体と前記電極部とを一組とする素子が、複数積層されているので、変位量をより一層増大させることが可能となる。

このように本発明によれば、電極形状を工夫して少なくとも一部が導体形成部と対向した導体非形成部を設けることにより、電極材料に依存することなく変位量を増大させることができ、しかも任意方向に伸長、屈曲させることのできるアクチュエータを得ることが可能となる。

本発明に係るアクチュエータとしての圧電アクチュエータの一実施の形態（第１の実施の形態）を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。第１の実施の形態の変位状態を示す断面図である。本発明に係るアクチュエータとしての圧電アクチュエータの第２の実施の形態を示す斜視図である。図４のＤ−Ｄ断面図である。第２の実施の形態の変位状態を示す断面図である。本発明に係るアクチュエータの第３の実施の形態を示す斜視図である。本発明に係るアクチュエータの第４の実施の形態を示す平面図である。本発明に係るアクチュエータの第５の実施の形態を示す平面図である。本発明に係るアクチュエータの第６の実施の形態を示す平面図である。本発明に係るアクチュエータの第７の実施の形態を示す平面図である。実施例における各試料の変位量を示す図である。従来のアクチュエータの一例を示す断面図である。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。

図１は本発明に係るアクチュエータとしての圧電アクチュエータの一実施の形態（第１の実施の形態）を模式的に示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

この圧電アクチュエータは、シート状に形成された高分子材料からなる素子本体１と、該素子本体の両主面に形成された電極部２ａ、２ｂとを有している。

電極部２ａ、２ｂは、導電性高分子からなる導体形成部３ａ、３ｂと導体の形成されていない導体非形成部４ａ、４ｂとを有し、一方の導体非形成部４ａは、素子本体１を挟んで他方の導体形成部３ｂと対向し、他方の導体非形成部４ｂは、素子本体１を挟んで一方の導体形成部３ａと対向している。

具体的には、導体形成部３ａ、３ｂは、線状乃至短冊状に多数列設され、幅長ｔ毎に導体形成部３ａ、３ｂと導体非形成部４ａ、４ｂとが交互に設けられている。そして、素子本体１を挟んで導体形成部３ａの対向部分には導体非形成部４ｂが設けられ、導体非形成部４ａの対向部分には導体形成部３ｂが設けられている。

図３は、この圧電アクチュエータに電圧を印加した場合の変位状態を示した断面図であり、図中、仮想線は変位前の状態を示している。

すなわち、電極部２ａ、２ｂに電圧が印加されると、導体形成部３ａ、３ｂは、矢印Ｂに示すように、素子本体１側に歪む。そして、導体形成部３ａ、３ｂと対向した導体非形成部４ａ、４ｂは素子本体１が表面露出しているので、電極部２ａ、２ｂによる変位拘束を受けずに、矢印Ｃで示すように、図中、横方向（水平方向）に伸長変位する。そしてその結果、非特許文献１のように素子本体１の両主面全域に導体を形成した場合に比べ、アクチュエータとしての変位量を増加させることが可能となる。

このように本実施の形態では、電極部２ａ、２ｂは、導電性高分子からなる導体形成部３ａ、３ｂと導体の形成されていない導体非形成部４ａ、４ｂとを有し、一方の導体非形成部４ａは、素子本体１を挟んで他方の導体形成部３ｂと対向し、他方の導体非形成部４ｂは、素子本体１を挟んで一方の導体形成部３ａと対向しているので、導体形成部３ａ、３ｂに隣接する導体非形成部４ａ、４ｂでは、素子本体１が表面に露出した状態となる。したがって、電極部２ａ、２ｂに電圧を印加した場合、導体非形成部４ａ、４ｂに相当する素子本体１の表面は変位拘束を受けることなく、その結果、伸長方向の変位が助長され、変位量を増加させることができる。

尚、素子本体１を構成する高分子材料としては、強誘電性を有する高分子圧電材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、ＰＶＤＦ、ＶＤＦとクロロトリフルオロエチエレン（chlorotrifluoroethylene;以下：「ＣＴＦＥ」という。）の共重合体であるＰ（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ）、ＶＤＦとトリフルオロエチレン（trifluoroethylene;以下、「ＴｒＦＥ」という。）の共重合体であるＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）等を使用することができ、また、これらの材料を延伸加工した材料を使用することもできる。

また、導電性高分子としては、電圧印加により大きく歪み、かつヤング率の低いものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ＰＥＤＯＴ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン等を使用することができる。

図４は本発明の第２の実施の形態を示す斜視図であり、図５はＤ−Ｄ断面図である。

すなわち、この圧電アクチュエータも、第１の実施の形態と同様、素子本体５と、該素子本体５の両主面に形成された電極部７ａ、７ｂとを有し、さらに、電極部７ａ、７ｂは、導電性高分子からなる導体形成部８ａ、８ｂと導体の形成されていない導体非形成部９ａ、９ｂとを有している。

具体的には、一方の主面の略中央部には、平面視正方形状の導体非形成部９ａが４個設けられ、該導体非形成部９ａ以外の領域は導体形成部８ａとされている。また、他方の主面の４つの隅部には導体非形成部９ｂが設けられ、該導体非形成部９ｂ以外の領域には導体形成部８ｂが設けられている。すなわち、導体形成部８ａと導体形成部８ｂとが素子本体５を挟んで重なり合わない部分を有するように、一方の導体非形成部９ａを、一方の主面の隅部以外の領域に設け、他方の導体非形成部９ｂを、他方の主面の隅部に設けている。

図６は、この圧電アクチュエータに電圧を印加した場合の変位状態を示した断面図であり、図中、仮想線は変位前の状態を示している。

すなわち、電極部７ａ、７ｂに電圧が印加されると、導体形成部８ａ、８ｂは矢印Ｅに示すように、素子本体５側に歪む。そして、導体形成部８ａと対向した導体非形成部９ｂに相当する素子本体５は変位拘束を受けることなく屈曲し、さらに導体非形成部９ａに相当する素子本体５の部分は変位拘束を受けることなく、ＸＹ平面の対角線方向へも若干伸長し、圧電アクチュエータは、凹状に湾曲した屈曲変位を得ることができる。すなわち、例えば、モノモルフ型のアクチュエータで屈曲変位を得る場合は、電圧を印加しないインアクティブ層が必要となるが、本実施の形態では、インアクティブ層がなくても屈曲変位を得ることができ、構造的に簡素なアクチュエータを得ることが可能となる。

このように第１及び第２の実施の形態から明らかなように、電極形状を工夫するのみで、変位量を増加させることができ、しかも伸長方向、屈曲方向等の任意の方向に変位させることが可能となる。

図７は、本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。

すなわち、この第３の実施の形態では、第１の実施の形態で示した素子本体１と電極部２ａ、２ｂとを一組とする素子１０が２個積層されている。

このように素子１０を２個積層することにより、第１の実施の形態から更に変位量を増大させることが可能となる。

図８は、本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。

すなわち、この第４の実施の形態では、第１の実施の形態で示した素子本体１と電極部２ａ、２ｂとを一組とする素子１０が４個積層されている。

このように素子１０を４個積層することにより、第１の実施の形態に比べより変位量を増加させることができる。

図９は、本発明の第５の実施の形態を示す平面図である。

この第５の実施の形態も、上述と同様、素子本体１１の両主面に、導体形成部１３ａ、１３ｂと導体非形成部１４ａ、１４ｂとからなる電極部１２ａ、１２ｂとを有している。そして、前記導体形成部１３ａ、１３ｂは、いずれも櫛形形状に形成されると共に、反対称状に配され、かつ導体形成部１３ａと導体形成部１３ｂは、一部が素子本体１１を介して重なり合い、一部が重なり合わないようにされている。

この第５の実施の形態でも、導体形成部１３ａ、１３ｂに隣接する導体非形成部１４ａ、１４ｂは素子本体１１が表面露出しているので、変位拘束を受けるのを抑制でき、大きな変位伸長量を有する圧電アクチュエータを得ることができる。

図１０は、本発明の第６の実施の形態を示す平面図である。

この第６の実施の形態も、上述と同様、素子本体１５の両主面に、導体形成部１７ａ、１７ｂと導体非形成部１８ａ、１８ｂとからなる電極部１６ａ、１６ｂを有している。そして、導体形成部１７ａ、１７ｂは、いずれも略環状に形成されると共に、一端が素子本体１５の端面に引き出されている。また、前記導体形成部１７ａと導体形成部１７ｂとは、反対称状に配されると共に、導体形成部１７ａと導体形成部１７ｂは、一部が素子本体１５を介して重なり合い、一部が重なり合わないように配されている。

この第６の実施の形態でも、素子本体１５の両主面の略中央部に導体形成部１７ａ、１７ｂが形成され、かつ、導体形成部１７ａは一部が導体非形成部１８ｂと対向し、導体形成部１７ｂは一部が導体非形成部１８ａと対向することによって、導体形成部１７ａと導体形成部１７ｂとは、少なくとも一部が重なり合わないように配されているので、電極部１６ａ、１６ｂに電圧印加されても、導体非形成部１８ａ、１８ｂに対応する素子本体１５は変位拘束されず、大きな変位量を有する圧電アクチュエータを得ることができる。

第５及び第６の実施の形態のように、導体形成部同士の少なくとも一部が重なり合わない部分があれば、重なり合わない部分は変位拘束されないので、素子本体の全面に導体形成部を設けた場合に比べ、変位量を増加させることができる。

図１１は、本発明の第７の実施の形態を示す平面図である。

この第７の実施の形態も、上述と同様、素子本体２０の両主面に、導体形成部２２ａ、２２ｂと導体非形成部２３ａ、２３ｂとからなる電極部２１ａ、２１ｂとを有している。そして、導体形成部２２ａ、２２ｂは、いずれもＬ字状に形成され、一端が素子本体２０の端面に引き出されている。また、前記導体形成部２２ａと導体形成部２２ｂとは、反対称状に配されると共に、導体形成部２２ａと導体形成部２２ｂが、重なり合わないように配されている。

この第７の実施の形態でも、素子本体２０の両主面のＬ字状の導体形成部２２ａ、２２ｂが形成され、かつ、導体形成部２２ａは一部が導体非形成部２３ｂと対向し、導体形成部２２ｂは一部が導体非形成部２３ａと対向することによって、導体形成部２２ａと導体形成部２２ｂとは、少なくとも一部が重なり合わないように配されているので、電極部２１ａ、２１ｂに電圧印加されても、導体非形成部２３ａ、２３ｂに対応する素子本体２０は表面露出しており、したがって当該部分では変位拘束を受けず、導体形成部を素子本体の両主面全域に形成した場合に比べ、大きな変位量を有する圧電アクチュエータを得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では、アクチュエータとして圧電アクチュエータについて述べたが、電歪アクチュエータに適用できるのはいうまでもなく、電極形状を工夫するのみで、変位量を増大させたり、任意方向への変位を得ることが可能である。

また、本発明は、上述したように電極形状を工夫することにより、非導体形成部を少なくとも一部が導体形成部と対向するように設け、電圧印加時に素子本体が拘束されるのを回避して変位量を増加させようとするものである。したがって、素子本体は高分子材料に限定されることなく、広く電歪又は圧電材料に適用可能であり、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム等のセラミック材料にも適用でき、さらに導体形成部を構成する導電材料についても、導電性高分子に限定されることはなく、Ｐｔ、Ｎｉ等の金属材料であってもよい。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

〔試料の作製〕
ＶＤＦとＴｒＦＥとの重合比が７５：２５に調製されたＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）からなる共重合体を用意した。

そして、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）が１０〜２０重量％となるように、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）をＤＭＦ（Ｎ，Ｎ′−ジメチルホルムアミド）中でエアモータを使用して数時間溶解させ、溶解液を得た。

次いで、ドクターブレード法を使用し、厚みが約１．０μｍの成形体を作製し、７０℃の温度で乾燥させ、縦５ｍｍ、横５ｍｍとなるように切断し、シート状の素子本体を得た。

次に、導電性高分子としてのＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを機械的に粉砕し、アクリル樹脂（有機バインダ）と共にプロパノール（有機溶剤）中に溶解させ、機械的に撹拌し、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳペーストを作製した。

次いで、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳペーストを使用してスクリーン印刷し、厚さ０．３μｍの短冊状の導体形成部を有する電極部を両主面に形成し、８０℃で数時間乾燥し、上述した図１及び図２に示すような形状を有する実施例１の試料を作製した。尚、導体形成部、及び導体非形成部の幅は、いずれも０．２５ｍｍであった。

また、実施例１の試料を２個用意し、導電形成部同士をアクリル樹脂で接着させ、図７に示すような２層構造からなる実施例２の試料を作製した。

さらに、実施例１の試料を４個用意し、導電形成部同士をアクリル樹脂で接着させ、図８に示すような４層構造からなる実施例３の試料を作製した。

また、素子本体の両主面の全面にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳペーストを塗付し、８０℃で数時間乾燥し、比較例の試料を作製した。

〔試料の評価〕
実施例１〜３及び比較例の各試料について、１０００ＭＶ／ｍの電界を印加し、レーザ変位計で横方向の変位量ΔＬ（μｍ）を測定し、変位前の横方向の長さＬに対する変位率ΔＬ／Ｌ（％）、及び比較例に対する倍率を算出した。

表１は、各試料の測定結果を示している。

この表１から明らかなように、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを素子本体の両主面に塗付した比較例は、変位量ΔＬが１２．３μｍであり、変位率ΔＬ／Ｌは０．２５（＝１２．３×１０^-6×１００/５×１０^-３）であった。

これに対し実施例１は、短冊状の導体形成部と導体非形成部とが素子本体の上面と下面とで重なり合わないように交互に配しているので、変位量ΔＬが１５．４μｍ、変位率ΔＬ／Ｌは０．３１（＝１５．４×１０^-6×１００/５×１０^-3）となり、比較例に比べ１．２４倍も増加した。

また、実施例１の試料を２層積層した実施例２は、変位量ΔＬが１９．２μｍ、変位率ΔＬ／Ｌは０．３８（＝１９．２×１０^-6×１００/５×１０^-3）となり、比較例に比べ１．５２倍も増加した。

さらに、実施例１の試料を４層積層した実施例３は、変位量ΔＬが３０．９μｍ、変位率ΔＬ／Ｌは０．６２（＝１９．２×１０^-6×１００/５×１０^-3）となり、比較例に比べ２．４８倍も増加した。

図１２は、試料中の各点における変位状態を示す図であり、横軸が横方向の長さＬ（ｍｍ）、縦軸は変位量ΔＬ（μｍ）である。

この図１２から明らかなように、各試料共、中央部では変位が認められなかったが、実施例１〜３は比較例に比べ、中央部から端部に架けて徐々に変位量が増大することが分かった。また、実施例１〜３から明らかなように、積層数を増加するに伴い、変位量は増大傾向となることが分かった。

以上より、短冊状の導体形成部と導体非形成部とを素子本体の上面と下面とで重なり合わないように交互に配することにより、横方向の変位量が増大する圧電アクチュエータを得ることができ、しかも積層することにより、より大きな変位量を有する圧電アクチュエータが実現可能であることが確認された。

〔実施例１〕と同様の方法・手順で素子本体、及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳペーストを作製した。

そして、図４に示すような電極形状となるように、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳペーストを使用してスクリーン印刷し、厚さ０．３μｍの電極部を両主面に形成し、８０℃で数時間乾燥し、試料を作製した。尚、導体非形成部の寸法は、いずれも縦１ｍｍ、横１ｍｍであり、上面の導体非形成部は、下面側の導体非形成部と重なり合わないように、端部から１ｍｍの距離を空けて形成した。

そして、実施例１と同様、レーザ変位計で変位量を測定したところ、対角線方向の略中央で屈曲する変位が生じた。

電極形状を工夫するだけで、大きな変位量を得ることができ、かつ屈曲変位や伸長変位等、任意方向の変位を得ることができる圧電アクチュエータや電歪アクチュエータ等のアクチュエータを得ることができる。

１、５、１１、１５、２０素子本体
２ａ、２ｂ、７ａ、７ｂ、１２ａ、１２ｂ、１６ａ、１６ｂ、２１ａ、２１ｂ電極部
３ａ、３ｂ、８ａ、８ｂ、１３ａ、１３ｂ、１７ａ、１７ｂ、２２ａ、２２ｂ導体形成部
４ａ、４ｂ、９ａ、９ｂ、１４ａ、１４ｂ、１８ａ、１８ｂ、２３ａ、２３ｂ導体非形成部
１０素子

Claims

シート状に形成された電歪又は圧電材料からなる素子本体と、該素子本体の両主面に形成された電極部とを有するアクチュエータであって、
前記電極部は、導電材料からなる導体形成部と、前記素子本体が表面露出した導体非形成部とを有し、
一方の導体非形成部は、少なくとも一部が前記素子本体を挟んで他方の導体形成部と対向し、
他方の導体非形成部は、少なくとも一部が前記素子本体を挟んで一方の導体形成部と対向していることを特徴とするアクチュエータ。
前記電歪又は圧電材料は、高分子材料からなり、前記導電材料は、導電性高分子からなることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
前記導体形成部は、線状乃至短冊状に多数列設され、前記導体形成部と前記導体非形成部とが交互に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記載のアクチュエータ。
前記導体形成部は、櫛状であることを特徴とする請求項３記載のアクチュエータ。
前記一方の導体非形成部は、前記素子本体の一方の主面の隅部以外の領域に設けられ、前記他方の導体非形成部は、前記素子本体の他方の主面の隅部に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記載のアクチュエータ。
前記導体形成部は、略環状及びＬ字状のいずれかを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアクチュエータ。
前記素子本体と前記電極部とを一組とする素子が、複数積層されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のアクチュエータ。