JP5081832B2 - 静電動作装置 - Google Patents

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Description

本発明は、静電動作装置に関し、特に、エレクトレット膜を備えた静電動作装置に関する。
従来、エレクトレット膜を備えた静電誘導型発電装置および静電アクチュエータが、それぞれ、特開2006−180450号公報および特開平4−112683号公報に開示されている。
この特開2006−180450号公報に開示された静電誘導型発電装置は、互いに所定の距離を隔てて対向するように設けられた2つの基板から構成されている。一方の基板の他方の基板に対向する表面には、複数の細片状の電極が形成されている。また、他方の基板の一方の基板に対向する表面には、複数の細片状の導電体層が形成されるとともに、この導電体層の表面上には、電荷保持材料であるエレクトレット膜が形成されている。この静電誘導型発電装置では、2つの基板のうち少なくとも1つの基板が慣性力を受けて振動することを繰り返すことによって、エレクトレット膜に蓄積された電荷により、エレクトレット膜に対向する電極に誘導される電荷が変化し、その変化分が電流として出力される。
また、特開平4−112683号公報に開示された静電アクチュエータは、複数の電極を含む固定子と、テフロン(登録商標)からなる基板を含む振動子とから構成されている。このテフロン(登録商標)からなる基板の所定の領域は、コロナ放電により、部分的にエレクトレット化されている。具体的には、テフロン(登録商標)からなる基板のエレクトレット化された1つの領域は、細片状の形状を有しており、複数のエレクトレット化された細片状の領域が一定の間隔を隔てて基板上に形成されている。固定子に含まれる複数の電極と、テフロン(登録商標)からなる基板のエレクトレット化された複数の領域とは、対向するように配置されており、この複数の電極の電圧をそれぞれ変化(正電圧、0および負電圧)させることにより、テフロン(登録商標)からなる基板を含む振動子を、対向する固定子に対して水平な方向に移動させる。
しかしながら、特開2006−180450号公報に開示された静電誘導型発電装置では、電荷保持材料であるエレクトレット膜は、細片状に形成されており、細片状に形成されたエレクトレット膜の端部から電荷が流出するという問題点がある。このため、エレクトレット膜に蓄積される電荷量が減少するので、静電誘導型発電装置の発電量が減少する。
また、特開平4−112683号公報に開示された静電アクチュエータでは、テフロン(登録商標)からなる基板のエレクトレット化された複数の領域から、電荷が、エレクトレット化されていない領域に流出するという問題点がある。このため、エレクトレット化された領域の電位と、エレクトレット化されなかった領域の電位との差が減少するので、振動子の移動する動作と止まる動作との切り替えが緩慢になる。また、この特開平4−112683号公報に開示された部分的にエレクトレット化されたテフロン(登録商標)からなる基板を、特開2006−180450号公報に開示された静電誘導型発電装置の他方の基板として用いることが考えられる。しかし、この場合には、エレクトレット化された領域の電位と、エレクトレット化されなかった領域の電位との差が減少することにより、テフロン(登録商標)からなる基板に対向する電極に誘導される電荷の変化量が小さくなるので、静電誘導型発電装置の発電量が減少する。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、エレクトレット膜からの電荷の流出を抑制することが可能な静電動作装置を提供することである。
この発明の一の局面による静電動作装置は、第1電極を含む第1電極部と、第1電極部と所定の距離を隔てて対向するように設けられ、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜と、エレクトレット膜の上面の所定領域上に形成された第1導電体層とを含む第2電極部と、エレクトレット膜と第1導電体層との間に設けられた第1絶縁膜とを備える。
この一の局面による静電動作装置では、上記のように、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜の上面の所定領域上に第1導電体層を形成することにより、たとえば第1導電体層を接地する場合または所定の電圧をかける場合には、第1導電体層は、エレクトレット膜に蓄積された電荷による電界を遮蔽する働きがあるので、第2電極部の第1電極部に対向する表面において、第1導電体層が形成される領域の電界は小さく、エレクトレット膜が露出している領域の電界は大きくなる。静電動作装置として静電誘導型発電装置を用いる場合には、第1電極部および第2電極部のうち少なくとも1つが慣性力を受けて振動することを繰り返すことによって、第2電極部の表面上に電界が大きい領域と電界が小さい領域とがあるので、エレクトレット膜に対向する第1電極に誘導される電荷の量が変化する。これにより、第1電極に誘導される電荷の変化分を電流として出力することができる。また、静電動作装置として静電アクチュエータを用いる場合には、第1電極部に信号(電圧)を与えることにより、第1電極部と第2電極部に含まれるエレクトレット膜との間に働くクーロン力により、第2電極部を動かすことができる。
このように、エレクトレット膜を、たとえば櫛歯状に加工(パターニング)することなしに、第2電極部の表面上に、電界が大きい領域と電界が小さい領域とを作ることができるので、エレクトレット膜を加工する場合に比べてエレクトレット膜の端部から電荷が流出するのを減少させることができる。その結果、静電動作装置として静電誘導型発電装置を用いる場合には、発電量の減少を抑制することができる。
また、静電動作装置として静電アクチュエータを用いる場合には、エレクトレット膜を加工する場合に比べて第1電極部に印加する電圧を小さくすることができるので、静電アクチュエータの消費電力を小さくすることができる。また、エレクトレット膜の表面上に電荷が全体的に分布していると、局所的にエレクトレット化された膜のように、電荷がエレクトレット化された領域からエレクトレット化されていない領域に流出することは起こらない。これにより、エレクトレット化された領域の電位と、エレクトレット化されなかった領域の電位との差が減少することは起きない。これにより、静電動作装置として静電誘導型発電装置を用いる場合には、エレクトレット膜に対向する第1電極に誘導される電荷の変化量が小さくなるのを抑制することができるので、発電量の減少を抑制することができる。また、静電動作装置として静電アクチュエータを用いる場合には、局所的にエレクトレット化された膜を用いる場合に比べて、第1電極部に印加する電圧を小さくすることができるので、静電アクチュエータの消費電力を小さくすることができる。
また、局所的にエレクトレット化された膜において、エレクトレット化されていない領域の表面上に、第1導電体層を配置することにより、電荷がエレクトレット化された領域からエレクトレット化されていない領域に移動しても、エレクトレット化されていない領域の表面上に配置された第1導電体層がエレクトレット化されていない領域に流出した電荷による電界を遮ることができるので、エレクトレット化された領域と、エレクトレット化されなかった領域との境界における電界の変化が緩やかになるのを抑制することができる。また、エレクトレット膜と第1導電体層との間に第1絶縁膜を備えることによって、エレクトレット膜と第1導電体層とが絶縁膜によって分離されるので、エレクトレット膜から第1導電体層に電荷が流出するのを抑制することができる。これにより、静電動作装置として静電誘導型発電装置を用いる場合には、発電量の減少をより抑制することができる。また、静電動作装置として静電アクチュエータを用いる場合には、エレクトレット膜と導電体層との間に絶縁膜が設けられない場合に比べて、静電アクチュエータの消費電力をより小さくすることができる。
上記一の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、第1導電体層と第1絶縁膜とは、平面的に見て同一の形状に形成されている。このように構成すれば、容易に、第1導電体層と第1絶縁膜とを同時に加工することができる。
上記一の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、エレクトレット膜の第1電極に対向する表面上に形成され、エレクトレット膜の表面上から電荷が流出するのを抑制する第2絶縁膜をさらに備える。このように構成すれば、第2絶縁膜によりエレクトレット膜から第1導電体層に電荷が流出するのを抑制するとともに、第1導電体層が形成されていないエレクトレット膜の表面から電荷が流出するのを抑制することができる。これにより、静電動作装置として静電誘導型発電装置を用いる場合には、発電量の減少をより有効に抑制することができる。また、静電動作装置として静電アクチュエータを用いる場合には、第2絶縁膜を備えない場合に比べて、静電アクチュエータの消費電力をより小さくすることができる。
この場合、好ましくは、第2絶縁膜は、エレクトレット膜の表面上の全面に形成されている。このように構成すれば、第2絶縁膜がエレクトレット膜の表面上に部分的に形成される場合と比べて、エレクトレット膜から電荷が流出するのをより抑制することができる。
上記エレクトレット膜の表面上に第2絶縁膜が形成される静電動作装置において、第1絶縁膜が第2絶縁膜の表面上に形成され、第2絶縁膜の第1絶縁膜が形成される表面は、凸状に形成してもよい。
上記エレクトレット膜の表面上に第2絶縁膜が形成される静電動作装置において、好ましくは、第2絶縁膜は、エレクトレット膜の表面上、第1絶縁膜の側面上および第1導電体層の側面上に形成される。このように構成すれば、エレクトレット膜の表面が第2絶縁膜に覆われているので、エレクトレット膜に対向する第1電極とエレクトレット膜とが張り付くのを抑制することができる。
上記一の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、第1電極は、第1の間隔を隔てて複数設けられた第1電極部分を含み、第1導電体層の幅は、隣接する第1電極部分間の第1の間隔よりも大きい。このように構成すれば、エレクトレット膜上に形成される第1導電体層が隣接する第1電極間に入り込むのが抑制されるので、第1電極とエレクトレット膜とが張り付くことを抑制することができる。これにより、第1電極がエレクトレット膜に接触することに起因して、第1電極に誘導された電荷が減少するのを抑制することができる。また、上記の構成により、第1電極とエレクトレット膜とが接触することに起因して、エレクトレット膜が破壊されるのを抑制することができる。
上記一の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、第1電極部は、第1電極が表面に形成される第1基板をさらに含み、エレクトレット膜上に形成される第1導電体層の厚みは、第1基板上に形成される第1電極の厚みよりも大きい。このように構成すれば、厚みの大きい第1導電体層がスペーサとして機能するので、第1電極とエレクトレット膜とが張り付くことを抑制することができる。これにより、第1電極がエレクトレット膜に接触することに起因して、第1電極に誘導された電荷が減少するのを抑制することができる。また、上記の構成により、第1電極とエレクトレット膜とが接触することに起因して、エレクトレット膜が破壊されるのを抑制することができる。
この場合、好ましくは、第1基板と、第1電極との間には、第3絶縁膜が形成されている。このように構成すれば、第1電極と第1基板とが分離されるので、第1基板を導電体によって形成することができる。
上記第1基板と第1電極との間に第3絶縁膜が形成される静電動作装置において、第3絶縁膜は、第1基板の表面を覆うように形成してもよい。
上記第1基板と第1電極との間に第3絶縁膜が形成される静電動作装置において、第3絶縁膜は、平面的に見て、第1電極と同じ形状を有するように形成してもよい。
上記一の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、第1導電体層は、接地されている。このように構成すれば、第1導電体層の電位が固定されるので、エレクトレット膜の表面上の電界の強弱を安定させることができる。
上記一の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、第1導電体層は、所定の電圧が印加されている。このように構成すれば、第1導電体層の電位をエレクトレット膜の表面電位とは正負が反対の電圧を印加にすることにより、容易に、エレクトレット膜の表面上の電界の強弱を大きくすることができる。
上記一の局面による静電動作装置おいて、エレクトレット膜の第1絶縁膜が形成される表面は、凸状に形成してもよい。
上記一の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、第2電極部は、エレクトレット膜が表面に形成される導電性の第2基板を含む。このように構成すれば、第1電極と第2基板とを接続することにより、容易に、第1電極と第2基板との間で静電誘導を引き起こすことができる。
この場合、好ましくは、第1電極と第2基板とは、ブリッジ整流回路を介して接続されている。このように構成すれば、容易に、第1電極に蓄積される電荷の変化量をブリッジ整流回路によって電流として取り出すことができる。
上記一の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、第2電極部は、エレクトレット膜が表面に形成される絶縁性の第3基板と、第3基板とエレクトレット膜との間に形成される第2導電体層とを含む。このように構成すれば、第1電極と第2導電体層とを接続することにより、容易に、第1電極と第2導電体層との間で静電誘導を引き起こすことができる。
この場合、第2導電体層は、第3基板の表面を覆うように形成してもよい。
上記第2電極部が第3基板と第2導電体層とを含む静電動作装置において、第2導電体層は、平面的に見て、第1導電体層と同じ形状を有するように形成してもよい。
上記第2電極部が第3基板と第2導電体層とを含む静電動作装置において、好ましくは、第1電極と第2導電体層とは、ブリッジ整流回路を介して接続されている。このように構成すれば、容易に、第1電極に蓄積される電荷の変化量をブリッジ整流回路によって電流として取り出すことができる。
本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図1の100−100線に沿った断面図である。 図1の200−200線に沿った断面図である。 本発明の第1実施形態および比較例1による静電誘導型発電装置の固定電極部の表面の電位を模式的に表す図である。 本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置の発電動作を説明するための断面図である。 本発明の第2実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第3実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第4実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第5実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第6実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図10の300−300線に沿った断面図である。 シリコン基板上に形成された櫛歯状のエレクトレット膜の表面の電位を測定するために行った実験のサンプルの断面図である。 エレクトレット膜上に櫛歯状の絶縁膜および導電体層を形成した場合のエレクトレット膜の表面の電位を測定するために行った実験のサンプルの断面図である。 櫛歯状の導電体層の櫛歯の幅と、絶縁膜の厚みと、エレクトレット膜の表面電位との関係を示す図である。 エレクトレット膜の表面電位の経時変化を示す図である。 エレクトレット膜の表面電位の経時変化を示す図である。 本発明の第1実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の固定電極部の断面図である。 本発明の第2実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の固定電極部の断面図である。 本発明の第2実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の固定電極部の断面図である。 本発明の第1実施形態〜第6実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の可動電極部の断面図である。 本発明の第1実施形態〜第6実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の可動電極部の断面図である。 本発明の第1実施形態〜第6実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の可動電極部の断面図である。 本発明の第1実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の固定電極部の断面図である。 本発明の第1実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の固定電極部の断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図4を参照して、第1実施形態による静電誘導型発電装置1の構造について説明する。なお、本実施形態では、静電動作装置の一例である静電誘導型発電装置1に本発明を適用した場合について説明する。
この第1実施形態による静電誘導型発電装置1は、図1に示すように、固定電極部10と可動電極部20とが対向するように配置されている。なお、固定電極部10および可動電極部20は、それぞれ、本発明の「第2電極部」および「第1電極部」の一例である。また、静電誘導型発電装置1は、発電された電力を整流するためのブリッジ整流回路2と、直流電流の電圧を変えるためのDC−DCコンバータ3とを備えている。また、DC−DCコンバータ3には、静電誘導型発電装置1によって発電された電力により駆動される負荷4が接続されている。また、DC−DCコンバータ3と負荷4とは、それぞれ、接地されている。
ここで、第1実施形態では、図1に示すように、約50nm〜約1000nmの厚みを有するAlからなる固定基板11の表面上に、約0.1μm〜約100μmの厚みを有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代表されるフッ素系樹脂やシリコン酸化膜からなるエレクトレット膜12が形成されている。なお、固定基板11は、本発明の「第2基板」の一例である。また、エレクトレット膜12は、コロナ放電により全面に負電荷が注入されることによって電荷が全体的に分布されて約−20V〜約−2000Vの電位に調整されている。ここで、第1実施形態では、約10nm〜約1000nmの厚みを有するHDP(High Density Plasma)酸化膜、SiOCまたはSiNからなる絶縁膜13が設けられている。なお、絶縁膜13は、本発明の「第1絶縁膜」の一例である。また、第1実施形態では、絶縁膜13は、図2に示す後述する導電体層14と同様に、平面的に見て櫛歯状に形成されている。なお、絶縁膜13と導電体層14とは、エレクトレット膜12と導電体層14とを分離することができるように、平面的に見て実質的に同一の形状であればよい。たとえば、絶縁膜13と導電体層14とが、導電体層14の上面から絶縁膜13の下面に向かってテーパ状に広がるように形成される場合のように、絶縁膜13と導電体層14とを平面的に見た場合に、絶縁膜13の方が大きく形成されていてもよい。また、第1実施形態では、絶縁膜13の上面上には、約50nm〜約1000nmの厚みを有する導電体層14が形成されている。なお、導電体層14は、本発明の「第1導電体層」の一例である。また、第1実施形態では、導電体層14は、接地されている。また、導電体層14は、図2に示すように、櫛歯状に形成されており、櫛歯の歯の部分の幅W1と、歯と歯との間の間隔W2とは、それぞれ、約1mmである。なお、絶縁膜13により、エレクトレット膜12と導電体層14とは、接触していない状態となる。また、絶縁膜13と導電体層14とを、短冊状に形成してもよい。
また、図1に示すように、約300μm〜約1000μmの厚みを有する絶縁性のガラスからなる可動基板21の下面上には、約50nm〜約1000nmの厚みを有するAlからなる可動電極22が形成されている。なお、可動基板21は、本発明の「第1基板」の一例である。なお、可動電極22は、図3に示すように、櫛歯状に形成されており、櫛歯の歯の部分の幅W3と、歯と歯との間の間隔W4とは、それぞれ、約1mmである。この可動電極22は、本発明の「第1電極」の一例であり、可動電極22の櫛歯の歯の部分は、本発明の「第1電極部分」の一例である。ここで、第1実施形態では、固定基板11と、可動電極22とは、ブリッジ整流回路2を介して接続されている。
また、図1に示すように、導電体層14と、可動電極22とは、静電誘導型発電装置1に振動が加わらない状態において、互いに対向しないように配置されている。
また、図4に示す実線aは、第1実施形態において、固定電極部10を可動電極22側から見たときの固定電極部10の表面の電位を表しており、横軸は、固定電極部10の表面の領域(エレクトレット膜12が露出している領域および導電体層14が形成されている領域)を表し、縦軸は、それぞれの領域の表面の電位を表している。図4に示すように、固定電極部10の表面は、エレクトレット膜12が露出している領域と、導電体層14が形成されている領域とが交互に存在しており、エレクトレット膜12が露出している領域と、導電体層14が形成されている領域とでは、エレクトレット膜12が露出している領域の方が表面の電位が高くなっている。また、図4の実線aに示す第1実施形態では、エレクトレット膜12が露出している領域と、導電体層14が形成されている領域との境界の電位の変化が急峻である。また、図4に示される点線bは、第1実施形態の導電体層14を用いる代わりに、比較例1として、エレクトレット膜12の導電体層14に対応する領域をエレクトレット化しないように形成することにより、局所的にのみエレクトレット化された膜を作成して表面の電位を測定した場合を模式的に示している。この比較例1による局所的にエレクトレット化された膜では、エレクトレット化された領域に蓄積された電荷が、エレクトレット化されていない非エレクトレット領域に流出することにより、図4に示すように、エレクトレット化された領域と、非エレクトレット領域との境界の電位の変化が実線aで示す第1実施形態の電位の変化に比べて緩やかになる。
次に、図1および図5を用いて、本発明の第1実施形態による静電誘導型発電装置1の発電動作について説明する。
図1に示すように、静電誘導型発電装置1に振動が加わらない状態では、エレクトレット膜12の表面と可動電極22とが所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。ここで、エレクトレット膜12の表面は、負の電位(約−20V〜約−2000V)に調整されているので、可動電極22は、静電誘導によって正電荷が誘導される。
次に、図5に示すように、静電誘導型発電装置1に水平方向(X方向)の振動が加わり、可動電極22がX方向に移動することにより、可動電極22は、導電体層14と対向する位置に移動する。これにより、可動電極22に対向する電位が、エレクトレット膜12の電位(約−20V〜約−2000V)から導電体層14の電位(接地)に変化するので、可動電極22に静電誘導によって誘導される電荷の量が変化する。この電荷の変化分が電流となり、ブリッジ整流回路2およびDC−DCコンバータ3を介して負荷4に出力される。振動により、可動電極部20が、図1に示す状態と、図5に示す状態と、図示しない可動電極部20がX方向と逆方向に移動した状態とを繰り返すことにより、発電が継続して行われる。
第1実施形態では、上記のように、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜12の表面上に櫛歯状の導電体層14を形成することにより、エレクトレット膜12の表面上に形成された導電体層14は、エレクトレット膜12に蓄積された電荷による電界を遮る働きがあるので、固定電極部10の可動電極部20に対向する表面において、導電体層14が形成される領域の電界は小さく、エレクトレット膜12が露出している領域の電界は大きくなる。このように、エレクトレット膜12を、たとえば櫛歯状に加工することなしに、固定電極部10の表面上に、電界が大きい領域と電界が小さい領域とを作ることができるので、エレクトレット膜12を加工(パターニング)する場合に比べてエレクトレット膜12の端部から電荷が流出するのを減少させることができる。その結果、発電量の減少を抑制することができる。なお、エレクトレット膜12を加工することにより蓄積される電荷が減少する点は後述する本願発明者による実験により確認済みである。また、第1実施形態では、エレクトレット膜12の表面上に電荷が全体的に分布していると、局所的にエレクトレット化された膜のように、電荷がエレクトレット化された領域からエレクトレット化されていない領域に流出することにより、エレクトレット化された領域の電位と、エレクトレット化されなかった領域の電位との差が減少することは起きない。これにより、エレクトレット膜12に対向する可動電極22に誘導される電荷の変化量が小さくなるのを抑制することができるので、発電量の減少を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、エレクトレット膜12と導電体層14との間に設けられた絶縁膜13を備えることによって、エレクトレット膜12と導電体層14とが絶縁膜13によって分離されるので、エレクトレット膜12から導電体層14に電荷が流出するのを抑制することができる。これにより、発電量の減少をより抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、導電体層14と絶縁膜13とを、平面的に見て同一の形状に形成することによって、容易に、導電体層14と絶縁膜13とを同時に加工することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、導電体層14を、接地することによって、導電体層14の電位が固定されるので、エレクトレット膜12の表面上の電界の強弱を安定させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、固定基板11が導電性であることによって、可動電極22と固定基板11とを接続することにより、容易に、可動電極22と固定基板11との間で静電誘導を引き起こすことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、可動電極22と固定基板11とを、ブリッジ整流回路2を介して接続することによって、容易に、可動電極22に蓄積される電荷の変化量をブリッジ整流回路2によって電流として取り出すことができる。
(第2実施形態)
図6を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、エレクトレット膜12の可動電極22に対向する表面の全面上に、エレクトレット膜12の表面上から電荷が流出するのを抑制する電荷流出抑制膜15を設けた静電誘導型発電装置1aについて説明する。
この第2実施形態による静電誘導型発電装置1aでは、図6に示すように、固定電極部10aにおいて、エレクトレット膜12の可動電極部20に対向する表面の全面上に約10nm〜約1000nmの厚みを有するMSQ(メチルシルセスキオキサン)膜からなる電荷流出抑制膜15が設けられている。なお、固定電極部10aは、本発明の「第2電極部」の一例である。また、電荷流出抑制膜15は、本発明の「第2絶縁膜」の一例である。この電荷流出抑制膜15は、電荷流出抑制膜15自身は電荷を保持しないが、エレクトレット膜12に密着させることにより、エレクトレット膜12から電荷が流出するのを抑制する機能を有する。また、電荷流出抑制膜15の表面上には、約10nm〜約1000nmの厚みを有するSiOCからなる絶縁膜13が設けられている。なお、絶縁膜13は、図2に示す導電体層14と同様に、平面的に見て櫛歯状に形成されている。また、絶縁膜13の表面上には、約50〜約1000nmの厚みを有する櫛歯状の導電体層14が形成されている。この第2実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
第2実施形態では、上記のように、エレクトレット膜12の可動電極部20に対向する表面の全面上に、エレクトレット膜12の表面上から電荷が流出するのを抑制する電荷流出抑制膜15を設けることによって、電荷流出抑制膜15によりエレクトレット膜12から導電体層14に電荷が流出するのを抑制するとともに、導電体層14が形成されていないエレクトレット膜12の表面から電荷が流出するのを抑制することができる。これにより、発電量の減少をより有効に抑制することができる。
また、第2実施形態では、上記のように、電荷流出抑制膜15を、エレクトレット膜12の表面上の全面に形成することによって、電荷流出抑制膜15がエレクトレット膜12の表面上に部分的に形成される場合と比べて、エレクトレット膜12から電荷が流出するのをより抑制することができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
図7を参照して、この第3実施形態では、上記第1実施形態と異なり、導電体層14を接地する代わりに、導電体層14が所定の正電位に調整されている静電誘導型発電装置1bについて説明する。
この第3実施形態による静電誘導型発電装置1bでは、図7に示すように、固定電極部10bにおいて、導電体層14は、約1V〜約10Vの電圧16を印加することにより、エレクトレット膜12の電位(約−20V〜約−2000V)と逆の符号の電位(約1V〜約10V)になるように調整されている。なお、固定電極部10bは、本発明の「第2電極部」の一例である。この第3実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
第3実施形態では、上記のように、導電体層14が、エレクトレット膜12の電位と逆の符号の電位に調整されることによって、導電体層14が接地される場合に比べて、エレクトレット膜12の表面の電位(約−20V〜約−2000V)と導電体層14との電位差が大きくなるので、可動電極22に静電誘導により誘導される電荷の変化量は、導電体層14が接地される場合に比べて大きくなる。これにより、発電量を大きくすることができる。
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第4実施形態)
図8を参照して、この第4実施形態では、上記第1実施形態と異なり、導電体層14aの幅W5を、可動電極22間の間隔W6よりも大きくした、静電誘導型発電装置1cについて説明する。
すなわち、この第4実施形態による静電誘導型発電装置1cでは、図8に示すように、固定電極部10cにおいて、導電体層14aの櫛歯状の歯の部分の幅W5(約1.1mm)は、櫛歯状の可動電極22の歯と歯との間の間隔W6(約0.9mm)よりも大きくなるように形成されている。なお、固定電極部10cは、本発明の「第2電極部」の一例である。また、導電体層14aは、本発明の「第1導電体層」の一例である。
この第4実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第4実施形態では、上記のように、導電体層14aの櫛歯状の歯の部分の幅W5を、櫛歯状の可動電極22の歯と歯との間の間隔W6よりも大きくなるように形成することによって、エレクトレット膜12上に形成される導電体層14aが隣接する可動電極22間に入り込むのが抑制されるので、可動電極22とエレクトレット膜12とが張り付くことを抑制することができる。これにより、可動電極22がエレクトレット膜12に接触することに起因して、可動電極22に誘導された電荷が減少するのを抑制することができる。また、上記の構成により、可動電極22とエレクトレット膜12とが接触することに起因して、エレクトレット膜12が破壊されるのを抑制することができる。
なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第5実施形態)
図9を参照して、この第5実施形態では、上記第1実施形態と異なり、絶縁膜13と導電体層14bとを積層した層の厚みを、可動電極22の厚みよりも大きくした、静電誘導型発電装置1dについて説明する。
すなわち、この第5実施形態による静電誘導型発電装置1dでは、図9に示すように、固定電極部10dにおいて、エレクトレット膜12上に形成される絶縁膜13と導電体層14bとを積層した層の厚みt1が、可動基板21の下面上に形成される可動電極22の厚みt2よりも大きくなるように形成されている。なお、固定電極部10dは、本発明の「第2電極部」の一例である。この第5実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第5実施形態では、上記のように、エレクトレット膜12上に形成される絶縁膜13と導電体層14bとを積層した層の厚みt1を、可動基板21の下面上に形成される可動電極22の厚みt2よりも大きくなるように形成することによって、厚みの大きい絶縁膜13および導電体層14bがスペーサとして機能するので、可動電極22とエレクトレット膜12とが張り付くことを抑制することができる。これにより、可動電極22がエレクトレット膜12に接触することに起因して、可動電極22に誘導された電荷が減少するのを抑制することができる。また、上記の構成により、可動電極22とエレクトレット膜12とが接触することに起因して、エレクトレット膜12が破壊されるのを抑制することができる。
なお、第5実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第6実施形態)
図10および図11を参照して、この第6実施形態では、上記第1実施形態と異なり、可動基板21の下面上に2つの櫛歯状の可動電極22aおよび22bが形成された、静電誘導型発電装置1eについて説明する。
この第6実施形態による静電誘導型発電装置1eでは、図11に示すように、可動電極部20aにおいて、可動基板21の下面上には、櫛歯状の可動電極22aと可動電極22bとが、互い対向するとともに、互いの歯と歯を交互に組み合わさるように配置されている。なお、可動電極部20aは、本発明の「第1電極部」の一例である。また、可動電極22aおよび22bは、本発明の「第1電極」の一例である。また、可動電極22aと可動電極22bとは、約30μmの間隔を隔てて配置されている。また、図10に示すように、可動電極22aおよび可動電極22bは、それぞれ、別個のブリッジ整流回路2aおよびブリッジ整流回路2bに接続されている。また、ブリッジ整流回路2aおよびブリッジ整流回路2bは、それぞれ、別個のDC−DCコンバータ3aおよびDC−DCコンバータ3bに接続されている。また、DC−DCコンバータ3aおよびDC−DCコンバータ3bは、静電誘導型発電装置1eによって発電された電力により駆動される共通の負荷4に接続されている。この第6実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
第6実施形態では、上記のように、可動基板21の下面上に櫛歯状の可動電極22aおよび可動電極22bの2つの電極を形成することにより、エレクトレット膜12に対向した可動電極22aは、エレクトレット膜12に蓄積された電荷による静電誘導により電荷が誘導されるとともに、導電体層14に対向した可動電極22bは、エレクトレット膜12に対向したときに誘導された電荷と導電体層14に対向したときに誘導された電荷との電荷の変化分を電流として出力させることができるので、1回の振動で、静電誘導による電荷の誘導と、電流の出力とを同時に行うことができる。その結果、可動基板21上に1つの可動電極22を形成する上記第1実施形態の場合に比べて、発電量をより増加させることができる。また、櫛歯状の可動電極22aと可動電極22bとの歯と歯の間の間隔W7より、櫛歯状の導電体層14の歯の部分の幅W1の方を大きく形成することにより、エレクトレット膜12上に形成される導電体層14が隣接する可動電極22aと可動電極22bとの間に入り込むのが抑制されるので、可動電極22aおよび可動電極22bと、エレクトレット膜12とが張り付くことを抑制することができる。これにより、可動電極22aおよび可動電極22bがエレクトレット膜12に接触することに起因して、可動電極22aおよび可動電極22bに誘導された電荷が減少するのを抑制することができる。また、上記の構成により、可動電極22aおよび可動電極22bと、エレクトレット膜12とが接触することに起因して、エレクトレット膜12が破壊されるのを抑制することができる。
なお、第7実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(実験1)
次に、図12〜図16を参照して、エレクトレット膜の表面上に導電体層を形成した場合と、エレクトレット膜を櫛歯状に加工した場合とにおけるエレクトレット膜の表面の電位を比較するために行った実験1について説明する。この実験1では、図12に示すように、シリコン基板41上に、1μmの厚みを有するシリコン酸化膜からなるエレクトレット膜42を形成し、櫛歯形状に加工した後、10000Vのコロナ放電をエレクトレット膜42に対して行ったサンプル(比較例2)を用意した。また、図13に示すように、シリコン基板51上に、1μmの厚みを有するエレクトレット膜52を形成し、10000Vのコロナ放電をエレクトレット膜52に行った後、エレクトレット膜52の表面上にHDP(High Density Plasma)酸化膜からなる絶縁膜53を櫛歯状に形成し、絶縁膜53の表面上に、0.3μmの厚みを有する導電体層54を櫛歯状に形成した第1実施形態に対応するサンプルを用意した。なお、エレクトレット膜52および導電体層54の表面上と、絶縁膜53の側面上とには、MSQからなる電荷流出抑制膜55が形成されている。また、絶縁膜53の厚みが、0μm(絶縁膜なし)、1μmおよび2μmの3種類のサンプルを用意した。この実験では、櫛歯状のエレクトレット膜42および櫛歯状の導電体層54の歯の部分の幅W8を変化させたときの、エレクトレット膜42およびエレクトレット膜52の表面の電位を測定した。なお、図13に示す、絶縁膜53の表面上に導電体層54を形成した第1実施形態に対応するサンプルでは、導電体層54を一度接地した後に、エレクトレット膜52の表面の電位を測定した。
図14には、図12および図13に示すサンプルのエレクトレット膜42およびエレクトレット膜52の表面の電位を測定した結果が示されている。縦軸は、エレクトレット膜42およびエレクトレット膜52の表面の電位の絶対値を表している。また、横軸は、櫛歯状のエレクトレット膜42および櫛歯状の導電体層54の歯の部分の幅W8を表している。図14に示すように、導電体層54の歯の部分の幅W8が0.1mmの場合と、1mmの場合とでは、いずれのサンプルでも、電極幅が1mmの場合の方が表面電位が高くなることが判明した。また、エレクトレット膜42が櫛歯状にパターニングされている比較例2の表面電位は、エレクトレット膜52がパターニングされていない図13に示すサンプルよりも、表面電位が小さいことが判明した。これは、櫛歯状に加工したエレクトレット膜42では、エレクトレット膜42の端面の面積が、エレクトレット膜52の端面の面積に比べて大きいので、この端面から電荷が流出したために表面の電位が小さくなったためであると考えられる。これにより、エレクトレット膜をパターニングした場合では、パターニングしない場合に比べて、表面電位が小さくなることが確認された。
また、図15は、図13に示すサンプルの表面電位の経時変化が示されている。縦軸は、エレクトレット膜52の表面の電位の絶対値を表している。また、横軸は、時間(日)を表している。図15に示すように、絶縁膜53の厚みが、0μm、1μmおよび2μmのいずれの場合においても、時間の経過とともに、表面電位は小さくなっていることが判明した。ただし、表面電位の減少量は、1日目〜2日目は、大きく減少するが、2日目以降はなだらかに減少している。また、絶縁膜53の厚みが、1μmおよび2μmの場合は、0μm(絶縁膜なし)の場合に比べて、表面電位が大きいことが判明した。なお、絶縁膜53の厚みが、1μmの場合と2μmの場合とでは、1日目〜6日目までは、1μmの厚みの場合の方が表面電位は大きいが、6日目以降では、ほぼ同じになった。図15に示す結果から、絶縁膜53を形成する場合の方が、絶縁膜53を形成しない場合に比べて、エレクトレット膜52からの電荷の流出を抑制することができることが確認された。
また、図16は、図13に示すサンプルの表面電位の経時変化が示されている。縦軸は、エレクトレット膜52に電荷が注入されたときの電荷量を1とした場合の、エレクトレット膜52の表面電位の変化を表している。また、横軸は、時間(日)を表している。図16に示すように、絶縁膜53の厚みが2μmの場合の表面電位の変化は、厚みが0μmおよび1μmの場合に比べて、変化量が小さいことが判明した。これにより、絶縁膜53の厚みを大きくする方が、エレクトレット膜52からの電荷の流出を抑制できることが確認された。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第1実施形態では、絶縁膜13の下部のエレクトレット膜12の表面が平坦である例を示したが、本発明はこれに限らず、図17に示す変形例のように、導電体層14および絶縁膜13をエッチングで形成するときに、エレクトレット膜12aの表面の一部もエッチングすることにより、エレクトレット膜12aの表面を凹凸状に形成し、絶縁膜13がエレクトレット膜12aの表面の凸部121の上に配置されるようにしてもよい。なお、凸部121は、約1nm〜約5000nmの厚みt3を有する。これにより、可動電極22と対向することによって、可動電極22に静電誘導を引き起こす電荷が蓄積されるエレクトレット膜12aの凹部122と、導電体層14とがエレクトレット膜12aの凸部121および絶縁膜14により分離されるので、エレクトレット膜12aの凹部122から、導電体層14に電荷が流出するのをより抑制することができる。
また、上記第2実施形態では導電体層14の下部の電荷流出抑制膜15の表面が平坦である例を示したが、本発明はこれに限らず、図18に示す変形例のように、導電体層14をエッチングで形成するときに、電荷流出抑制膜15aの表面の一部もエッチングすることにより、電荷流出抑制膜15aの表面を凹凸状に形成し、導電体層14が電荷流出抑制膜15aの表面の凸部151の上に配置されるようにしてもよい。なお、電荷流出抑制膜15aは、本発明の「第2絶縁膜」の一例である。また、凸部151は、約1nm〜約5000nmの厚みt3を有する。
また、上記第2実施形態では、エレクトレット膜12の表面上に、電荷流出抑制膜15が形成される例を示したが、本発明はこれに限らず、図19に示す変形例のように、エレクトレット膜12の表面上に絶縁膜13と導電体層14とを形成し、エレクトレット膜12の表面上の絶縁膜13と導電体層14とが形成されない表面上に電荷流出抑制膜15bを形成してもよい。なお、電荷流出抑制膜15bは、本発明の「第2絶縁膜」の一例である。これにより、エレクトレット膜12上に形成される導電体層14が隣接する可動電極22間に入り込むのが抑制されるので、可動電極22とエレクトレット膜12とが張り付くことを抑制することができる。その結果、可動電極22がエレクトレット膜12に接触することに起因して、可動電極22に誘導された電荷が減少するのを抑制することができる。また、上記の構成により、可動電極22とエレクトレット膜12とが接触することに起因して、エレクトレット膜12が破壊されるのを抑制することができる。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、可動基板21の下面上に可動電極22が形成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、図20に示す変形例のように、可動基板21aの下面に可動電極22cを埋め込むように形成してもよい。なお、可動電極21aおよび可動電極22cは、それぞれ、本発明の「第1基板」および「第1電極」の一例である。これにより、エレクトレット膜12上に形成される導電体層14が隣接する可動電極22c間に入り込むのが抑制されるので、可動電極22cとエレクトレット膜12とが張り付くことを抑制することができる。その結果、可動電極22cがエレクトレット膜12に接触することに起因して、可動電極22cに誘導された電荷が減少するのを抑制することができる。また、上記の構成により、可動電極22cとエレクトレット膜12とが接触することに起因して、エレクトレット膜12が破壊されるのを抑制することができる。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、可動基板21の下面上に可動電極22が形成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、図21に示す変形例のように、可動基板21の下面上に絶縁膜23を設け、この絶縁膜23の下面上に可動電極22を形成してもよい。なお、絶縁膜23は、本発明の「第3絶縁膜」の一例である。これにより、可動電極22と可動基板21とが導通しないので、可動基板21としてシリコンや金属板などからなる導電性基板を用いることができる。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、可動基板21の下面上に可動電極22が形成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、図22に示す変形例のように、可動基板21と可動電極22との間に絶縁膜23aを設けてもよい。なお、絶縁膜23aは、本発明の「第3絶縁膜」の一例である。これにより、可動基板21と可動電極22とが導通しないので、可動基板21にシリコンや金属板を用いることができる。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、固定電極部10は、固定基板11、エレクトレット膜12、絶縁膜13および導電体層14を含むように構成される例を示したが、本発明はこれに限らず、図23に示す変形例のように、ガラスなどからなる固定基板70の表面上に導電体層17を形成した後、導電体層17の表面上にエレクトレット膜12を形成し、エレクトレット膜12の表面上に絶縁膜13を形成し、さらに絶縁膜13の表面上に導電体層14を形成してもよい。なお、固定基板70は、本発明の「第3基板」の一例である。また、導電体層17は、本発明の「第2導電体層」の一例である。また、導電体層17は、図1に示すブリッジ整流回路2を介して、可動電極22に接続されている。これにより、導電体層16と可動電極22との間で、静電誘導を引き起こすことができる。
また、図23に示した上記第1実施形態〜第6実施形態の変形例では、導電体層17は、ガラスなどからなる固定基板70の表面上の全体に形成される例を示したが、本発明はこれに限らず、図24に示す変形例のように、断面的に見て、エレクトレット膜12bの絶縁膜13が形成されない表面に対向する、ガラスなどからなる固定基板70の表面に導電体層17aを形成した後、エレクトレット膜12bを固定基板70および導電体層17aの表面に形成してもよい。なお、導電体層17aは、本発明の「第2導電体層」の一例である。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、Alからなる固定基板11、導電体層14および可動電極22を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、シリコン、ドープされたシリコン、SiCおよび金属からなる固定基板11、導電体層14および可動電極22を用いてもよい。なお、金属としては、Ti、Cu、NiおよびWなどを用いることが可能である。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、ガラスからなる可動基板21を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、シリコン、石英、プラスチック、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代表されるフッ素系樹脂、金属板およびSiCからなる可動基板21を用いてもよい。ただし、可動基板21としてシリコンおよび金属板を用いる場合は、図21および図22に示すように、可動基板21と可動電極22との間に絶縁膜23または絶縁膜23aを設ける必要がある。
また、図23および図24に示す変形例では、ガラスからなる固定基板70を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、シリコン、石英、プラスチック、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代表されるフッ素系樹脂および金属板からなる固定基板70を用いてもよい。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、可動電極部20を振動させることにより発電を行う例を示したが、本発明はこれに限らず、可動電極部20は振動させずに固定電極部10を振動させることにより発電を行ってもよいし、可動電極部20および固定電極部10の両方を振動させることにより発電を行ってもよい。
また、上記第4実施形態では、導電体層14aの櫛歯状の歯の部分の幅W5は、櫛歯状の可動電極22の歯と歯との間の間隔W6よりも大きくなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、櫛歯状の可動電極22の歯の部分の幅が、櫛歯状の導電体層14aの歯と歯との間の幅よりも大きくなるように構成してもよい。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、可動電極22に静電誘導によって誘導される電荷の変化分が電流となり、ブリッジ整流回路2およびDC−DCコンバータ3を介して負荷4に出力される例を示したが、本発明はこれに限らず、電流を、ブリッジ整流回路2を介して負荷4に出力させてもよいし、電流を、DC−DCコンバータ3を介して負荷4に出力させてもよい。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、導電体層14が接地もしくは所定の電圧が印加されている例を示したが、本発明はこれに限らず、導電体層14を接地も電圧の印加もしないフローティングの状態にしてもよい。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、櫛歯状の導電体層14、および14aと、櫛歯状の可動電極22、22aおよび22bとを用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、可動電極が振動することにより、可動電極の表面に誘導される電荷の量に差が生じる形状であればよい。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代表されるフッ素系樹脂やシリコン酸化膜からなるエレクトレット膜12、12aおよび12bを用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、エレクトレットとして機能する材料であればよい。
また、上記第1実施形態〜第6実施形態では静電動作装置の一例である静電誘導型発電装置に本発明を適用した場合について示したが、本発明はこれに限らず、静電アクチュエータなどの静電誘導型発電装置以外の静電動作装置に適用してもよい。

Claims (20)

  1. 第1電極(22、22a、22b、22c)を含む第1電極部(20、20a)と、
    前記第1電極部と所定の距離を隔てて対向するように設けられ、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜(12、12a)と、前記エレクトレット膜の上面の所定領域上に形成された第1導電体層(14、14a、14b)とを含む第2電極部(10、10a、10b、10c、10d)と、
    前記エレクトレット膜と前記第1導電体層との間に設けられた第1絶縁膜(13、13a)とを備える、静電動作装置。
  2. 前記第1導電体層と前記第1絶縁膜とは、平面的に見て実質的に同一の形状に形成されている、請求項1に記載の静電動作装置。
  3. 前記エレクトレット膜の前記第1電極に対向する表面上に形成され、前記エレクトレット膜の表面上から電荷が流出するのを抑制する第2絶縁膜(15、15a、15b)をさらに備える、請求項1に記載の静電動作装置。
  4. 前記第2絶縁膜は、前記エレクトレット膜の表面上の全面に形成されている、請求項3に記載の静電動作装置。
  5. 前記第1絶縁膜が前記第2絶縁膜の表面上に形成され、
    前記第2絶縁膜の前記第1絶縁膜が形成される表面は、凸状に形成されている、請求項3に記載の静電動作装置。
  6. 前記第2絶縁膜は、前記エレクトレット膜の表面上、前記第1絶縁膜の側面上および前記第1導電体層の側面上に形成されている、請求項3に記載の静電動作装置。
  7. 前記第1電極は、第1の間隔を隔てて複数設けられた第1電極部分を含み、前記第1導電体層の幅は、隣接する前記第1電極部分間の前記第1の間隔よりも大きい、請求項1に記載の静電動作装置。
  8. 前記第1電極部は、前記第1電極が表面に形成される第1基板(21、21a)をさらに含み、
    前記エレクトレット膜の表面から前記第1導電体層の前記第1電極側の表面までの高さは、前記第1基板上に形成される前記第1電極の厚みよりも大きい、請求項1に記載の静電動作装置。
  9. 前記第1基板と、前記第1電極との間には、第3絶縁膜(23、23a)が形成されている、請求項8に記載の静電動作装置。
  10. 前記第3絶縁膜は、前記第1基板の表面を覆うように形成されている、請求項9に記載の静電動作装置。
  11. 前記第3絶縁膜は、平面的に見て、前記第1電極と同じ形状を有する、請求項9に記載の静電動作装置。
  12. 前記第1導電体層は、接地されている、請求項1に記載の静電動作装置。
  13. 前記第1導電体層は、所定の電圧が印加されている、請求項1に記載の静電動作装置。
  14. 前記エレクトレット膜の前記第1絶縁膜が形成される表面は、凸状に形成されている、請求項1に記載の静電動作装置。
  15. 前記第2電極部は、前記エレクトレット膜が表面に形成される導電性の第2基板(11)を含む、請求項1に記載の静電動作装置。
  16. 前記第1電極と前記第2基板とは、ブリッジ整流回路(2、2a、2b)を介して接続されている、請求項15に記載の静電動作装置。
  17. 前記第2電極部は、前記エレクトレット膜が表面に形成される絶縁性の第3基板(70)と、
    前記第3基板と前記エレクトレット膜との間に形成される第2導電体層(17、17a)とを含む、請求項1に記載の静電動作装置。
  18. 前記第2導電体層は、前記第3基板の表面を覆うように形成されている、請求項17に記載の静電動作装置。
  19. 前記第2導電体層は、平面的に見て、前記第1導電体層と同じ形状を有する、請求項17に記載の静電動作装置。
  20. 前記第1電極と前記第2導電体層とは、ブリッジ整流回路を介して接続されている、請求項17に記載の静電動作装置。
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