JP2016144295A - 封止高分子アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子の変形を阻害しない封止高分子アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】封止高分子アクチュエータＦ１１は、高分子アクチュエータ素子Ａ３と高分子アクチュエータ素子Ａ３を被覆する封止部材Ｂ５とを備え、封止部材Ｂ５の粘着フィルム１４を介して高分子アクチュエータ素子Ａ３と封止部材Ｂ５の支持フィルム１６とが接して固定されている当接部分と、固定されないよう充填部材１５が充填された充填部分と、を構成し、当接部分と充填部分とが、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向と直交する直交方向に交互に配置されていることを特徴とし、その製造方法は、支持フィルム１６を用意する準備工程と、充填部材１５を充填する充填工程と、積層体４６を作製する積層工程と、高分子アクチュエータ素子Ａ３を積層体４６で挟んで圧着する封止工程ＰＦ４と、を有している。
【選択図】図９

Description

本発明は、電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子に関し、特に、外部環境から遮断する封止構造を有する封止高分子アクチュエータ及びその製造方法に関する。

各種電子機器において、小型で且つ軽量で柔軟性に富むアクチュエータの必要性が高まっており、この要求に対して、高分子伸縮式の高分子アクチュエータ素子が期待されている。高分子アクチュエータ素子には、電解質として水を用いているものがあり、この水を用いた高分子アクチュエータ素子は、水分が蒸発すると動作しなくなるため、高分子アクチュエータ素子全体を包み込むように被覆した封止構造を施す必要があった。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高分子アクチュエータ素子であっても、結露や過湿などによる悪影響を避けるため、同様な封止構造を必要とする場合があった。

このような封止構造を有した封止高分子アクチュエータとして、特許文献１では、図１１に示すような高分子アクチュエータ９００が提案されている。図１１は、従来例の高分子アクチュエータ９００の構造を説明した断面図である。図１２は、従来例の高分子アクチュエータ９００の製造方法を説明する断面図である。

図１１に示す従来例の高分子アクチュエータ９００は、アクチュエータ本体９１５と、アクチュエータ本体９１５を挟んで配設された電極９２５ａ及び電極９２５ｂと、電極９２５ａ及び電極９２５ｂの外側に配設された金属層９４４と、電極９２５ａ及び電極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、を備えて構成されている。そして、封止フィルム９３０は、外気を遮断する性能を有している。これにより、アクチュエータ本体９１５、電極９２５ａ及び電極９２５ｂが外部と遮断されているので、高分子アクチュエータ９００を、水中、溶媒中、空気中等の各種雰囲気中で長期間にわたって特性を良好に維持しながら安定して動作させることができるとしている。更に、封止フィルム９３０がアクチュエータ全体（アクチュエータ本体９１５、電極９２５ａ及び電極９２５ｂ）を保護するものとして作用しているとしている。

また、特許文献１の従来例では、高分子アクチュエータ９００は、次の手順で作製することができるとしている。先ず、図１２の（Ｂ１）に示すように、封止フィルム９３０（高分子フィルム）上に電極９２５ａと別の封止フィルム９３０上に電極９２５ｂを形成する。次に、図１２の（Ｂ２）に示すように、上記の積層体の電極９２５ａ及び電極９２５ｂに導電線９４２を配置して、導電性接着剤９４３を用いて固定する。なお、導電線９４２は、電気絶縁性の熱可塑性樹脂からなる高分子被膜９４９によって被覆されている。次に、図１２の（Ｂ３）に示すように、アクチュエータ本体９１５を挟んで、図１２の（Ｂ２）に示す一方の積層体の電極９２５ａと他方の積層体の電極９２５ｂをアクチュエータ本体９１５に対向させて配置する。次に、図１２の（Ｂ４）では図示していないが、封止フィルム（高分子フィルム）９３０を外側として、アクチュエータ本体９１５の対向する面に、積層体の電極９２５ａ及び電極９２５ｂを加熱圧着する。その後、加熱圧着体を４０℃、９０％の雰囲気中に１時間放置し、加湿する。最後に、図１２の（Ｂ５）では図示していないが、一対の積層体の封止フィルム（高分子フィルム）９３０同士を加熱圧着して封止を行う。この時、一対の導電線９４２は封止フィルム（高分子フィルム）の外部に取り出される。このようにして、図１１に示す高分子アクチュエータ９００が完成する。

特開２００８−３５６８２号公報

従来例の高分子アクチュエータ９００では、封止フィルム９３０として、通気性及び吸水性を有する高分子フィルムを用いているので、高い封止性能が得られなく、封止性能を求めるために、封止フィルム９３０をなるべく厚くする必要があった。しかしながら、封止フィルム９３０を厚くすると、高分子アクチュエータ９００の変形を阻害するという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子の変形を阻害しない封止高分子アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の封止高分子アクチュエータは、一対の電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子と、前記高分子アクチュエータ素子を全体的に包み込むように被覆する封止部材と、を備えた封止高分子アクチュエータであって、前記封止部材は、防湿性能を有する粘着フィルムと、該粘着フィルムを支持する支持フィルムと、を有し、前記粘着フィルムを介して前記高分子アクチュエータ素子と前記支持フィルムとが帯状に固定されている当接部分と、前記高分子アクチュエータ素子と前記支持フィルムとが固定されないよう充填部材が帯状に充填された充填部分と、が、前記高分子アクチュエータ素子の駆動方向と直交する直交方向に交互に配置されていることを特徴としている。

これによれば、本発明の封止高分子アクチュエータは、防湿性能を有する薄くて軟らかい粘着フィルムが分子アクチュエータ素子を封止し、粘着フィルムを支持している支持フィルムがある程度の厚みを持ち剛性を有していても高分子アクチュエータ素子の駆動を阻害することが少ない。これらのことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子の駆動方向の変形を阻害しない封止高分子アクチュエータを得ることができる。

また、本発明の封止高分子アクチュエータは、前記充填部材が軟質ゲルであることを特徴としている。

これによれば、高分子アクチュエータ素子の駆動方向の変形に対して、軟質ゲルが柔軟に対応して変形をより阻害しないようにしている。このことにより、高分子アクチュエータ素子の駆動方向の変形をより阻害しない封止高分子アクチュエータが得ることができる。

また、本発明の封止高分子アクチュエータは、前記支持フィルムの材質がパラキシリレン系ポリマーであることを特徴としている。

これによれば、パラキシリレン系ポリマーの厚みが約１０μｍと非常に薄いのにも関わらず、支持フィルムが水分を透過しない優れたバリア性能を有している。このため、防湿性能を有する粘着フィルムに加え、支持フィルムによっても防湿効果を高めることができる。また、厚みが約１０μｍと非常に薄いので、高分子アクチュエータ素子の変形に対して、変形をより一層阻害しないようにもできる。これらのことにより、より充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子の駆動方向の変形をより一層阻害しない封止高分子アクチュエータを提供することができる。

また、本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、一対の電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子と、前記高分子アクチュエータ素子を全体的に包み込むように被覆する封止部材と、を備えた封止高分子アクチュエータの製造方法であって、複数の溝状の凹部を有する支持フィルムを用意する準備工程と、前記凹部に充填部材を充填する充填工程と、前記支持フィルムに防湿性能を有する粘着フィルムを積層して積層体を作製する積層体形成工程と、前記高分子アクチュエータ素子を前記積層体で挟んで圧着する封止工程と、を有していることを特徴としている。

これによれば、粘着性を有し厚みが薄くて軟らかく取り扱いが難しい粘着フィルムであっても、支持フィルムにより、以降の工程で、容易に取り扱うことができ、しかも、容易に高分子アクチュエータ素子を封止することができる。更に、凹部に充填部材が充填された支持フィルムを用いているので、ある程度の厚みを持ち剛性を有した支持フィルムであっても、高分子アクチュエータ素子の駆動を阻害することが少ない。これらのことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子の駆動方向の変形を阻害しない封止高分子アクチュエータを容易に作製することができる。

また、本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、前記準備工程には、複数の凹溝を有する成形型を準備する型作製工程と、前記成形型に沿って、パラキシリレン系ポリマーからなる前記支持フィルムを形成するフィルム形成工程と、を有していることを特徴としている。

これによれば、厚みが約１０μｍと非常に薄いのにも関わらず、水分を透過しない優れたバリア性能を有している支持フィルムを容易に作製することができる。しかも複数の溝状の凹部を有した支持フィルムを容易に作製することができる。このことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子の駆動方向の変形を阻害しない封止高分子アクチュエータをより容易に作製することができる。

本発明の封止高分子アクチュエータは、防湿性能を有する薄くて軟らかい粘着フィルムが分子アクチュエータ素子を封止し、粘着フィルムを支持している支持フィルムがある程度の厚みを持ち剛性を有していても高分子アクチュエータ素子の駆動を阻害することが少ない。これらのことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子の駆動方向の変形を阻害しない封止高分子アクチュエータを得ることができる。

本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、粘着性を有し厚みが薄くて軟らかく取り扱いが難しい粘着フィルムであっても、支持フィルムにより、以降の工程で、容易に取り扱うことができ、しかも、容易に高分子アクチュエータ素子を封止することができる。更に、凹部に充填部材が充填された支持フィルムを用いているので、ある程度の厚みを持ち剛性を有した支持フィルムであっても、高分子アクチュエータ素子の駆動を阻害することが少ない。これらのことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子の駆動方向の変形を阻害しない封止高分子アクチュエータを容易に作製することができる。

本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータを説明する模式図であって、封止高分子アクチュエータの斜視図である。 本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する模式図であって、図１に示すＺ１側から見た上面図である。 本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する模式図であって、図２に示すＸ１側から見た側面図である。 本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する模式図であって、図２に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータに用いた高分子アクチュエータ素子の動作原理について説明した模式図である。 本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータにおいて使用する封止部材の化学構造式である。 本発明の第１実施形態に係わる高分子アクチュエータ素子の製造工程中の断面模式図である。 本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータの製造工程における準備工程、充填工程及び積層体形成工程を説明した断面模式図である。 本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータの製造工程における封止工程を説明した断面模式図である。 本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータの変形例を説明する模式図である。 従来例の高分子アクチュエータの構造を説明した断面図である。 従来例の高分子アクチュエータの製造方法を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
先ず、封止高分子アクチュエータＦ１１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１を説明する模式図であって、封止高分子アクチュエータＦ１１の斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１を説明する模式図であって、図１に示すＺ１側から見た上面図である。図３は、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１を説明する模式図であって、図２に示すＸ１側から見た側面図である。図４は、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１を説明する模式図であって、図２に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。なお、図１ないし図４は模式図なので、封止高分子アクチュエータＦ１１の実際の寸法とは異なる。

本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１は、図１ないし図３に示すような外観を呈し、図４に示すように、一対の電極層１２間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子Ａ３と、高分子アクチュエータ素子Ａ３を全体的に包み込むように被覆する封止部材Ｂ５と、を備えて構成される。また、本発明の第１実施形態では、封止部材Ｂ５が、高分子アクチュエータ素子Ａ３の外側に形成された粘着フィルム１４と、粘着フィルム１４の外側に形成された支持フィルム１６と、で構成されている。他に、封止高分子アクチュエータＦ１１には、図４に示すように、高分子アクチュエータ素子Ａ３の一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）のそれぞれと電気的に接続された一対の端子部材（第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂ）と、高分子アクチュエータ素子Ａ３と併設された接続部材１７と、を有している。

ここで、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１に用いた高分子アクチュエータ素子Ａ３について説明する。図５は、高分子アクチュエータ素子Ａ３の動作原理について説明した模式図であって、図５（ａ）は、本発明の第１実施形態の電解質層１１と電極層１２におけるイオンを模式化した図であり、図５（ｂ）は、本発明の第１実施形態の電極層１２に電圧が印加された状態を示している。

図５（ａ）に示すように、高分子アクチュエータ素子Ａ３は、対向配置された一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）と、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）との間に設けられた電解質層１１と、を有し、それぞれの層の中には、陽イオンＣＡと陰イオンＡＮが分散されている。

そして、電極層１２Ａと電極層１２Ｂとの間に電圧が印加されると、図５（ｂ）に示すように、電極層１２Ａと電極層１２Ｂとの間に挟まれている電解質層１１内に電界が発生して、電極層１２Ａに陽イオンＣＡが移動するとともに、電極層１２Ｂに陰イオンＡＮが移動する。このため、一方側を支持して支点ＰＰ（支持部分）とすると、アクチュエータへの電界の方向に応じて、アクチュエータの他方側が大きく変位する（図５（ｂ）ではＺ１方向に向けて変位している）。

そして、このアクチュエータの他方側を作用点ＬＰ（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。つまり、Ｙ方向の変形とＺ方向の変形がおこり、作用点ＬＰでＺ方向及びＹ方向（図４（ｂ）に示す駆動方向ＫＤ）への駆動が可能になる。なお、アクチュエータへの電界の方向を変えることで、アクチュエータの作用方向を変えることができるし、アクチュエータへの電圧の強さを変えることで、電圧に応じて変形する変形量を変えることもできる。

次に、上述した高分子アクチュエータ素子Ａ３の各構成要素について詳しく説明する。先ず、高分子アクチュエータ素子Ａ３の電解質層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フィルムであり、図４に示すように、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）に挟まれている。また、電解質層１１の作製は、イオン液体及び樹脂材料（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。なお、電解質層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（ＰＶＤＧＦ）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。

次に、高分子アクチュエータ素子Ａ３の電極層１２は、電解質層１１と同じベースとなるポリマー（樹脂材料）及びイオン液体と、導電性粒子を有して構成され、ポリマー（樹脂材料）及びイオン液体中に導電性粒子を混合してゲル状としたものである。そして、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、前述したように、電解質層１１の厚さ方向の両面に設けられ、電解質層１１を挟持している（図４を参照）。以上のように構成された電解質層１１及び電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）を用いると、低い電圧で大きな変位が得られるようになる。なお、電極層１２の導電性粒子としては、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る。

次に、封止高分子アクチュエータＦ１１の封止部材Ｂ５について説明をする。図６は、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１において使用する封止部材Ｂ５の支持フィルム１６の化学構造式である。封止部材Ｂ５は、前述したように、高分子アクチュエータ素子Ａ３の外側に形成された粘着フィルム１４と、粘着フィルム１４の外側に形成された支持フィルム１６と、で構成され、高分子アクチュエータ素子Ａ３を全体的に包み込むようにして被覆している。そして、封止部材Ｂ５の端部から、一対の端子部材（第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂ）が一部露出している。

封止部材Ｂ５の粘着フィルム１４は、厚みが約２５μｍのフィルム形状をしており、粘着性を有するとともに、水分を透過しない優れた防湿性能を有している。また、粘着フィルム１４は、図１及び図４に示すように、高分子アクチュエータ素子Ａ３と接続部材１７と一対の端子部材（１９Ａ、１９Ｂ）の一部とを全体的に包み込むように、高分子アクチュエータ素子Ａ３に密着して被覆している。また、この粘着フィルム１４は、厚みが約２５μｍと薄いのに加え、非常に軟らかいので、高分子アクチュエータ素子Ａ３の変形に対して悪影響を及ぼさない効果を奏する。

封止部材Ｂ５の支持フィルム１６は、図６に例示するようなパラキシリレン系ポリマーを用いており、図１及び図４に示すように、粘着フィルム１４の外側に形成されている。そして、この支持フィルム１６を掴んで取り扱いができるようになっている、これにより、粘着フィルム１４単体では取り扱いが難しいという課題を解決し、封止高分子アクチュエータＦ１１の取り扱いがし易い効果を奏する。また、このパラキシリレン系ポリマーは、厚みが約１０μｍと非常に薄いのにも関わらず、水分を透過しない優れたバリア性能を有している。このため、防湿性能を有する粘着フィルム１４に加え、支持フィルム１６によっても防湿効果を高めることができる。また、厚みが約１０μｍと非常に薄いので、高分子アクチュエータ素子Ａ３の変形に対して、変形を阻害しないようにもできる。

また、支持フィルム１６は、図１に示すように、一部が蛇腹状の形状を有しており、図４に示すように、粘着フィルム１４と支持フィルム１６とが接している当接部分Ｔｐと、粘着フィルム１４と支持フィルム１６とが接しない充填部分Ｊｐと、を構成している。また、この充填部分Ｊｐには、粘着フィルム１４と支持フィルム１６とが接しないように、軟質ゲルの充填部材１５が充填されている。そして、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤと直交する直交方向ＶＤに、当接部分Ｔｐと充填部分Ｊｐとが交互に配置されている（図１を参照）。これにより、この当接部分Ｔｐで粘着フィルム１４を介して高分子アクチュエータ素子Ａ３と支持フィルム１６とが帯状に接して固定されているとともに、この充填部分Ｊｐで高分子アクチュエータ素子Ａ３と支持フィルム１６とが帯状に固定されてないようになる。なお、この直交方向ＶＤは、言い換えると、高分子アクチュエータ素子Ａ３が変形する方向（図１に示すＹ方向及びＺ方向）と直交しているとも言える。また、この当接部分Ｔｐ及び充填部分Ｊｐの形状（幅サイズなど）や個数は、封止高分子アクチュエータＦ１１の使用状況に合わせて適宜選択される。

以上のように構成された本発明の封止高分子アクチュエータＦ１１は、防湿性能を有する封止部材Ｂ５で高分子アクチュエータ素子Ａ３を全体的に包み込むように被覆して、高分子アクチュエータ素子Ａ３を封止している。しかも、粘着フィルム１４と支持フィルム１６との間に充填部材１５が帯状に充填されて高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤと直交する直交方向ＶＤに配置されているので、ある程度の厚みを持ち剛性を有した支持フィルム１６であっても、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動を阻害することが少ない。これらのことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形を阻害しない封止高分子アクチュエータＦ１１が得られる。

更に、充填部材１５が軟質ゲルであるので、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形に対して、軟質ゲルが柔軟に対応して変形をより阻害しないようにしている。このことにより、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形をより阻害しない封止高分子アクチュエータＦ１１を得ることができる。

次に、封止高分子アクチュエータＦ１１の端子部材（第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂ）は、導電性の鋼板を加工して作製されており、表面にニッケル或いはスズのめっきが施されている。また、端子部材は、図４に示すように、その一端側が高分子アクチュエータ素子Ａ３の一対の電極層１２と当接して配設され、他端側が封止部材Ｂ５から露出して配設されている。この端子部材から、高分子アクチュエータ素子Ａ３に電圧を付与することができる。

最後に、封止高分子アクチュエータＦ１１の接続部材１７は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Polyethylene terephthalate）等の合成樹脂を用い、シート状の形状をしており、図４に示すように、高分子アクチュエータ素子Ａ３の側端面に当接して併設されるとともに、一対の端子部材に挟持された位置に配設されている。この接続部材１７が設けられたことで、封止高分子アクチュエータＦ１１のこの部分を支持部分とすることができ、この部分の封止部材Ｂ５の変形を防止し、封止部材Ｂ５の耐性を向上させることができる。

次に、封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法について説明する。先ず、封止高分子アクチュエータＦ１１に用いた高分子アクチュエータ素子Ａ３の製造方法について説明する。図７は、本発明の第１実施形態に係わる高分子アクチュエータ素子Ａ３の製造工程中の断面模式図であり、図７（ａ）は、電極層形成工程ＰＡ１の終了後を示し、図７（ｂ）は、剥離工程ＰＡ２後を示し、図７（ｃ）は、挟持工程ＰＡ３の終了後を示し、図７（ｄ）は、端子付け工程ＰＡ４の終了後を示している。

高分子アクチュエータ素子Ａ３の製造方法は、先ず、図７（ａ）に示すように、電極層１２を形成する電極層形成工程ＰＡ１を行う。電極層形成工程ＰＡ１では、導電性粒子を含む電極層１２をキャスト法にて形成する。具体的には、先ず、イオン液体、導電性粒子、及び樹脂材料（ポリマー）を溶媒に溶かして混合してキャスト液を作製する。続いて、このキャスト液を石英等で形成された台座Ｄ３８上にキャスティングした後、真空乾燥することにより溶媒を揮発させる。そして、ゲル状の電極層１２が得られる。

次に、図７（ｂ）に示すように、電極層１２を台座Ｄ３８から剥離する剥離工程ＰＡ２を行う。なお、上述の電極層形成工程ＰＡ１とこの剥離工程ＰＡ２とを同じように行って、電極層１２Ａと電極層１２Ｂとを形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように、電解質層１１を一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）間に挟んで積層する挟持工程ＰＡ３を行う。挟持工程ＰＡ３では、電極層１２Ａともう一つの電極層１２Ｂとを対向させて、電解質層１１の両面を電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）間に挟んで積層させる。具体的には、電解質層１１と電極層１２Ａ及び電極層１２Ｂ間を加熱圧着するして積層させている。なお、電解質層１１の作製は、電極層１２と同様なキャスト法を用いており、イオン液体及び樹脂材料（ポリマー）を溶媒に溶かしたキャスト液を作製して行っている。

以上の工程を行うことにより、本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ素子Ａ３を製造することができ、電解質層１１と一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）とを順次積層させるだけで、高分子アクチュエータ素子Ａ３を、容易に作製することができる。

最後に、図７（ｄ）に示すように、高分子アクチュエータ素子Ａ３に第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂを装着する端子付け工程ＰＡ４を行う。具体的には、先ず、電極層１２Ａに第１導電端子１９Ａを接着する。次に、接続部材１７を高分子アクチュエータ素子Ａ３に当接させて、第１導電端子１９Ａと第２導電端子１９Ｂで挟持する。最後に、電極層１２Ｂに第２導電端子１９Ｂを接着する。この接着には、導電性接着剤を好適に用いている。

次に、封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法について説明する。図８は、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の製造工程を説明した断面模式図であって、図８（ａ）は、準備工程ＰＦ１の型作製工程ＰＦ１１の終了後を示し、図８（ｂ）は、準備工程ＰＦ１のフィルム形成工程ＰＦ１２の終了後を示し、図８（ｃ）は、充填工程ＰＦ２終了後を示し、図８（ｄ）は、積層体形成工程ＰＦ３の途中の状態を示し、図８（ｅ）は、積層体形成工程ＰＦ３の終了後を示している。図９は、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の製造工程における封止工程ＰＦ４を説明した断面模式図であり、図９（ａ）は、２つの積層体４６を示し、図９（ｂ）は、封止工程ＰＦ４の途中の状態を示し、図９（ｃ）は、封止工程ＰＦ４の終了後を示している。

本発明の封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法は、先ず、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、複数の溝状の凹部１６ｒを有する支持フィルム１６を用意する準備工程ＰＦ１を行う。この準備工程ＰＦ１は、図８（ａ）に示す型作製工程ＰＦ１１と図８（ｂ）に示すフィルム形成工程ＰＦ１２とを有している。

先ず、準備工程ＰＦ１の型作製工程ＰＦ１１は、シリコン基板等の基材を準備し、図８（ａ）に示すように、この基材に複数の凹溝Ｋ５８ｒを形成して成形型Ｋ５８を作製する。この凹溝Ｋ５８ｒの断面形状は、半円形状を有している。また、この凹溝Ｋ５８ｒの作製は、フォトリソグラフィー法を用いて化学的にエッチングする方法でも良いし、ダイサ等を用いて物理的に削り取る方法でも良い。

次に、この成形型Ｋ５８を用いて、準備工程ＰＦ１のフィルム形成工程ＰＦ１２を行う。フィルム形成工程ＰＦ１２は、先ず、成形型Ｋ５８を蒸着室にセットして真空にする。その際には、成形型Ｋ５８の表面に離型剤を予め塗布しておくのが好適である。次に、図６に例示するようなパラキシリレン系ポリマーとなる原料ダイマー粉末が加熱されて熱分解されたモノマーガスを蒸着室に導入する。そして、この反応性に富んだモノマーガスは、蒸着室中の常温の成形型Ｋ５８に接した表面で重合し、高分子のパラキシリレン系ポリマーとなる。これにより、成形型Ｋ５８に沿った皮膜が形成され、図８（ｂ）に示すように、複数の溝状の凹部１６ｒを有する支持フィルム１６が作製される。つまり、成形型Ｋ５８の凹溝Ｋ５８ｒが支持フィルム１６の溝状の凹部１６ｒになっている。

また、このフィルム形成工程ＰＦ１２における支持フィルム１６の形成は、常温で行なわれ、成膜時の温度上昇は数度にとどまり、支持フィルム１６での内部応力を低く抑えることができる。しかも、蒸着室中に導入したモノマーガスが物体表面で重合して連続膜を形成するので、極薄ながら物体表面に均一な支持フィルム１６を得ることができる。

このようにして、パラキシリレン系ポリマーの厚みが約１０μｍと非常に薄いのにも関わらず、水分を透過しない優れたバリア性能を有している支持フィルム１６を容易に作製することができる。しかも複数の溝状の凹部１６ｒを有した支持フィルム１６を容易に作製することができる。このことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形を阻害しない封止高分子アクチュエータＦ１１をより容易に作製することができる。

次に、図８（ｃ）に示すように、支持フィルム１６の凹部１６ｒに充填部材１５を充填する充填工程ＰＦ２を行う。充填工程ＰＦ２では、軟質ゲルである充填部材１５を支持フィルム１６の凹部１６ｒに流し込むだけで、凹部１６ｒに充填部材１５を充填することができる。

次に、図８（ｄ）及び図８（ｅ）に示すように、積層体４６を作製する積層体形成工程ＰＦ３を行う。積層体形成工程ＰＦ３では、先ず、両側をキャリアフィルムＣＦ４で挟み込まれた防湿性能を有する粘着フィルム１４を準備する。次に、片側のキャリアフィルム（図示していない）を剥がした後に、複数の溝状の凹部１６ｒを有する支持フィルム１６に粘着フィルム１４を積層して接着させる。その際には、充填部材１５が粘着フィルム１４と支持フィルム１６とで挟み込まれるような向きで粘着フィルム１４を積層する。

次に、ビク型やピナクル型等を用いて、積層体４６の外側部分を切断し、所望の外形になるように加工を施す。最後に、成形型Ｋ５８から剥離して、図８（ｅ）に示す積層体４６が得られる。これにより、粘着性を有し厚みが薄くて軟らかく取り扱いが難しい粘着フィルム１４であっても、以降の工程（特に封止工程ＰＦ４）で、容易に取り扱うことができる。なお、図８（ｅ）では、１枚の積層体４６のように示されているが、通常、多数個取りで、複数の積層体４６を作製している。

最後に、図９に示すように、高分子アクチュエータ素子Ａ３を封止する封止工程ＰＦ４を行う。封止工程ＰＦ４では、先ず、図９（ａ）に示すように、積層体形成工程ＰＦ３で作製した２つの積層体４６を準備する。次に、２つの積層体４６のキャリアフィルムＣＦ４を剥がして、図９（ｂ）に示すように、２つの積層体４６で高分子アクチュエータ素子Ａ３を挟み込む。そして、高分子アクチュエータ素子Ａ３を全体的に包み込むようにして、２つの積層体４６を高分子アクチュエータ素子Ａ３に接着させる。

次に、２つの積層体４６が重なり合った外周部分を加熱して、熱圧着し、図９（ｃ）に示すように、封止部材Ｂ５（粘着フィルム１４及び支持フィルム１６）が高分子アクチュエータ素子Ａ３を全体的に包み込むように被覆するようになる。このようにして、封止工程ＰＦ４が行われる。これにより、高分子アクチュエータ素子Ａ３を容易に封止することができる。更に、凹部１６ｒに充填部材１５が充填された支持フィルム１６を用いているので、ある程度の厚みを持ち剛性を有した支持フィルム１６であっても、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動を阻害することが少ない。

以上の工程を行うことにより、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１を製造することができる。

以上のように構成された本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１及びその製造方法における、効果について、以下に纏めて説明する。

本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１は、封止部材Ｂ５が防湿性能を有する粘着フィルム１４と支持フィルム１６とを有しているので、支持フィルム１６に支持された薄くて軟らかい粘着フィルム１４が高分子アクチュエータ素子Ａ３を全体的に包み込むように被覆して、高分子アクチュエータ素子Ａ３を封止している。しかも、粘着フィルム１４と支持フィルム１６との間に充填部材１５が帯状に充填されて高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤと直交する直交方向ＶＤに配置されているので、ある程度の厚みを持ち剛性を有した支持フィルム１６であっても、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動を阻害することが少ない。これらのことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形を阻害しない封止高分子アクチュエータＦ１１が得られる。

また、充填部材１５が軟質ゲルであるので、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形に対して、軟質ゲルが柔軟に対応して変形をより阻害しないようにしている。このことにより、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形をより阻害しない封止高分子アクチュエータＦ１１を得ることができる。

また、支持フィルム１６の材質がパラキシリレン系ポリマーであるので、パラキシリレン系ポリマーの厚みが約１０μｍと非常に薄いのにも関わらず、支持フィルム１６が水分を透過しない優れたバリア性能を有している。このため、防湿性能を有する粘着フィルム１４に加え、支持フィルム１６によっても防湿効果を高めることができる。また、厚みが約１０μｍと非常に薄いので、高分子アクチュエータ素子Ａ３の変形に対して、変形をより一層阻害しないようにもできる。これらのことにより、より充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形をより一層阻害しない封止高分子アクチュエータＦ１１を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法は、支持フィルム１６と粘着フィルム１４を積層して積層体４６を作製する積層体形成工程ＰＦ３を有しているので、粘着性を有し厚みが薄くて軟らかく取り扱いが難しい粘着フィルム１４であっても、以降の工程（特に封止工程ＰＦ４）で、容易に取り扱うことができる。しかも、封止工程ＰＦ４を有しているので、高分子アクチュエータ素子Ａ３を積層体４６で挟んで圧着するだけで、容易に高分子アクチュエータ素子Ａ３を封止することができる。更に、凹部１６ｒに充填部材１５が充填された支持フィルム１６を用いているので、ある程度の厚みを持ち剛性を有した支持フィルム１６であっても、高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動を阻害することが少ない。これらのことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形を阻害しない封止高分子アクチュエータＦ１１を容易に作製することができる。

また、凹溝Ｋ５８ｒを有する成形型Ｋ５８に沿って、パラキシリレン系ポリマーからなる支持フィルム１６を形成するフィルム形成工程ＰＦ１２を有しているので、パラキシリレン系ポリマーの厚みが約１０μｍと非常に薄いのにも関わらず、水分を透過しない優れたバリア性能を有している支持フィルム１６を容易に作製することができる。しかも複数の溝状の凹部１６ｒを有した支持フィルム１６を容易に作製することができる。このことにより、充分な封止効果があり高分子アクチュエータ素子Ａ３の駆動方向ＫＤの変形を阻害しない封止高分子アクチュエータＦ１１をより容易に作製することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

図１０は、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の変形例を説明する模式図であって、図１０（ａ）は、変形例１の封止高分子アクチュエータＣＦ１１であり、図１０（ｂ）は、変形例２の封止高分子アクチュエータＣＦ１２である。

＜変形例１＞＜変形例２＞
上記第１実施形態では、凹部１６ｒの断面形状が半円形状で構成したが、これに限るものではなく、例えば、図１０（ａ）に示すように、断面形状が矩形のＵ字形状に構成しても良いし、例えば、図１０（ｂ）に示すように、断面形状がＶ字形状に構成しても良い。また、図１０（ａ）に示すように、封止フィルム１４の一部が開口して充填部材１５が支持フィルム１６と高分子アクチュエータ素子Ａ３とに接していても良い。この場合、開口した部分が粘着性を有しないため、充填部材１５は、高分子アクチュエータ素子Ａ３の一部が突出していて一体となったものでもかまわない。

＜変形例３＞
上記第１実施形態では、２つの積層体４６を用い封止工程ＰＦ４を行ったが、１つの積層体４６を折り曲げて用い、高分子アクチュエータ素子Ａ３を挟んで圧着しても良い。

＜変形例４＞
上記第１実施形態では、支持フィルム１６の材質としてパラキシリレン系ポリマーを好適に用いたが、これに限るものではない。例えば、ＰＥＮフィルム（ＰＥＮ、Polyethylene naphthalate）、ＰＥＴフィルム（ＰＥＴ、Polyethylene terephthalate）、ＰＰＳフィルム（ＰＰＳ、Poly Phenylene Sulfide）等を用いても良い。

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

１２、１２Ａ、１２Ｂ 電極層
１４ 粘着フィルム
１５ 充填部材
１６ 支持フィルム
４６ 積層体
１６ｒ 凹部
Ａ３ 高分子アクチュエータ素子
Ｂ５ 封止部材
Ｊｐ 充填部分
Ｔｐ 当接部分
ＫＤ 駆動方向
ＶＤ 直交方向
ＰＦ１ 準備工程
ＰＦ２ 充填工程
ＰＦ３ 積層体形成工程
ＰＦ４ 封止工程
ＰＦ１１ 型作製工程
ＰＦ１２ フィルム形成工程
Ｆ１１、ＣＦ１１、ＣＦ１２ 封止高分子アクチュエータ

Claims (5)

1. 一対の電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子と、前記高分子アクチュエータ素子を全体的に包み込むように被覆する封止部材と、を備えた封止高分子アクチュエータであって、
   前記封止部材は、防湿性能を有する粘着フィルムと、該粘着フィルムを支持する支持フィルムと、を有し、
   前記粘着フィルムを介して前記高分子アクチュエータ素子と前記支持フィルムとが帯状に接して固定されている当接部分と、前記高分子アクチュエータ素子と前記支持フィルムとが固定されないよう充填部材が帯状に充填された充填部分と、が、前記高分子アクチュエータ素子の駆動方向と直交する直交方向に交互に配置されていることを特徴とする封止高分子アクチュエータ。
2. 前記充填部材が軟質ゲルであることを特徴とする請求項１に記載の封止高分子アクチュエータ。
3. 前記支持フィルムの材質がパラキシリレン系ポリマーであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の封止高分子アクチュエータ。
4. 一対の電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子と、前記高分子アクチュエータ素子を全体的に包み込むように被覆する封止部材と、を備えた封止高分子アクチュエータの製造方法であって、
   複数の溝状の凹部を有する支持フィルムを用意する準備工程と、
   前記凹部に充填部材を充填する充填工程と、
   前記支持フィルムに防湿性能を有する粘着フィルムを積層して積層体を作製する積層体形成工程と、
   前記高分子アクチュエータ素子を前記積層体で挟んで圧着する封止工程と、を有していることを特徴とするの封止高分子アクチュエータの製造方法。
5. 前記準備工程には、複数の凹溝を有する成形型を準備する型作製工程と、
   前記成形型に沿って、パラキシリレン系ポリマーからなる前記支持フィルムを形成するフィルム形成工程と、を有していることを特徴とする請求項４に記載の封止高分子アクチュエータの製造方法。