JP6964983B2 - エレクトレット基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレクトレット基板の製造方法に関する。

半永久的に電荷を保持する性質を持つエレクトレットを利用することで発生する静電的な相互作用により電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器が知られている。例えば、特許文献１には、電極に電圧を印加したときにエレクトレットとの間で生じる静電気力を利用して移動子を駆動するエレクトレット駆動装置が記載されている。

特許文献２には、こうした電気機械変換器で用いられるエレクトレット（エレクトレットフィルム）の製造方法が記載されている。この製造方法では、放電電極と、放電電極に対向して配置された平板電極と、放電電極と平板電極との間に電圧を印加し放電を生じさせる電圧源とで構成された放電装置における放電電極と平板電極との間に、被エレクトレット部材を放電電極と間隙をおいて配置し、被エレクトレット部材を所定の領域で局所的に放電から保護する帯電防止部材が被エレクトレット部材に密着している状態で、放電装置によって放電を行う。

また、特許文献３には、上面にエレクトレットが配置され、アース電位と接続される下部電極と、下部電極の上方に隔てられて配置された放電電極と、下部電極と放電電極とに電気的に接続されており、下部電極と放電電極との間に電圧を印加する電圧源と、下部電極上に載置されるエレクトレット上に配置され、導電性材料からなり、かつ貫通孔を有するマスクと、マスクとアース電位との間の電位差を、０より大きく、エレクトレットの絶縁破壊電圧未満の範囲内に制御する電位制御手段を有するエレクトレットの帯電装置が記載されている。

特許文献４には、アースに接続可能なベース電極と、グリッドに接続可能なグリッド接続用電極とが交互に絶縁配列されている電極層と、電極層の一方側の面に設けられている絶縁材料層とを備えるエレクトレットの荷電方法が記載されている。この方法では、絶縁材料層側にグリッドを配設し、グリッドの絶縁材料層側と反対側にニードル電極を配設し、ベース電極にアースとニードル電極とを接続し、グリッドとグリッド接続用電極とを接続し、その後に、ニードル電極とベース電極との間に所定電圧を印加して絶縁材料層に荷電し、グリッドに所定電圧を印加する。

特開２００５−３４１６７５号公報 特開２００５−３３３７１６号公報 特開２０１２−０８５５１５号公報 特開２０１１−１８８７２５号公報

特許文献２の製造方法では、放電により電子を放出させたときに、基板（被エレクトレット部材）上で帯電防止部材のスリットが形成されている領域に電荷が集まりやすく、それ以外の領域には電荷が集まりにくいため、エレクトレットのパターンニングができる。しかしながら、電荷は、帯電させたい領域にある程度集まった後で、帯電させたくないそれ以外の領域にも広がってしまうため、帯電領域と非帯電領域との電位差が設計よりも小さくなる可能性がある。例えば、エレクトレットをモータの可動子として使用する場合には、帯電領域と非帯電領域との電位差が小さいと、その分、得られる発生力（駆動力）も弱くなるため、この電位差を大きくすることが重要である。

また、製造対象のエレクトレット基板の帯電領域と同じパターンのスリットが形成された帯電防止部材をエレクトレット基板上に配置して帯電を行う方法では、帯電領域のパターンの精度は帯電防止部材の加工精度に依存する。こうした帯電防止部材として小型のものを精度よく作製することは難しいため、帯電防止部材を用いる方法では、エレクトレット基板の小型化には限度がある。

そこで、本発明は、小型であっても帯電領域と非帯電領域との電位差が大きいエレクトレット基板の製造方法を提供することを目的とする。

基板上に、第１の複数の帯電用電極および第２の複数の帯電用電極を、第１の複数の帯電用電極と第２の複数の帯電用電極とが交互に配置されるように形成する工程と、基板上に、第１の複数の帯電用電極および第２の複数の帯電用電極を覆うように絶縁体層を形成する工程と、基板の上方に配置された放電用電極から基板に向けて放電により電子を放出させるとともに、第１の複数の帯電用電極と第２の複数の帯電用電極との間に絶縁破壊が生じない範囲内で放電中に第１の複数の帯電用電極の電位を第２の複数の帯電用電極よりも高く保つことにより、第１の複数の帯電用電極に対応する絶縁体層上の領域を帯電させる工程とを有することを特徴とするエレクトレット基板の製造方法が提供される。

上記の帯電させる工程では、放電のために第１の複数の帯電用電極と放電用電極との間に電圧を印加するとともに、第１の複数の帯電用電極を接地し、第２の複数の帯電用電極を負電位とすることが好ましい。

あるいは、上記の帯電させる工程では、放電のために第１の複数の帯電用電極と放電用電極との間に電圧を印加するとともに、第２の複数の帯電用電極を接地し、第１の複数の帯電用電極を正電位とすることが好ましい。

上記の帯電させる工程では、放電用電極と絶縁体層の間に絶縁体層と平行にグリッド電極を配置した上で、放電中にグリッド電極を第２の複数の帯電用電極よりも低い負電位に保つことが好ましい。

上記の帯電させる工程では、放電中に、第２の複数の帯電用電極のうちの一部を残りの第２の複数の帯電用電極とは異なる電位に保つことが好ましい。

あるいは、上記の帯電させる工程では、放電のための電圧源を第２の複数の帯電用電極と放電用電極との間に接続することが好ましい。

上記のエレクトレット基板の製造方法によれば、本構成を有しない場合と比べて、小型であっても帯電領域と非帯電領域との電位差が大きくなる。

電気機械変換器１の概略構成図である。 エレクトレット基板２の平面図および断面図である。 絶縁体層２３の帯電工程を説明するための図である。 帯電工程のための回路構成例を示す図である。 帯電工程のための別の回路構成例を示す図である。 帯電工程のためのさらに別の回路構成例を示す図である。 別の電気機械変換器１’の概略構成図である。 エレクトレット基板２’の平面図である。 帯電工程において使用されるカバー５０を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、エレクトレット基板の製造方法について説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、電気機械変換器１の概略構成図である。電気機械変換器１は、エレクトレット基板２、固定基板３および回転軸４を有する。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、それぞれ、電気機械変換器１の斜視図、エレクトレット基板２の底面１２を示す図、および固定基板３の上面１３を示す図である。

エレクトレット基板２は、円板状の形状を有し、その中心で回転軸４に接続している。エレクトレット基板２の直径は、例えば数ｍｍ程度の大きさである。図１（Ｂ）に示すように、エレクトレット基板２の底面１２には、略台形状の複数の帯電領域２５と非帯電領域２６が、回転軸４の周りにおいて、エレクトレット基板２の回転方向（円周方向）に交互に配置されている。エレクトレット基板２は、例えば、図示しない駆動部に入力された電気信号に応じて、帯電領域２５と固定基板３との間で発生する静電気力により、回転軸４の周りを図１の矢印Ｃ方向（すなわち、時計回りおよび反時計回り）に回転可能である。図示した例では、エレクトレット基板２は平坦な板状部材であるが、重量を軽くするために、非帯電領域２６の部分には貫通孔が形成されていてもよい。

固定基板３は、ガラスエポキシ基板などの周知の基板材料で構成された部材である。固定基板３は、例えば円板状の形状を有し、エレクトレット基板２に対向して配置され、その中心を回転軸４が貫通している。図１（Ｃ）に示すように、固定基板３の上面１３には、略台形状の複数の対向電極３１と対向電極３２が、回転軸４の周りにおいて、円周方向に交互に配置されている。帯電領域２５、対向電極３１および対向電極３２の個数は、それぞれ同じである。固定基板３は、エレクトレット基板２とは異なり、回転可能な部材ではなく、図示しない電気機械変換器１の筐体に対して固定されている。

電気機械変換器１は、例えば、帯電領域２５と対向電極３１，３２との間で発生する静電気力を利用してエレクトレット基板２を回転させることにより、電力から動力を取り出す駆動装置（モータ）である。この場合、対向電極３１，３２には、図示しない駆動部から、エレクトレット基板２を回転させる駆動力を得るための電気信号が入力される。あるいは、電気機械変換器１は、外部環境の運動エネルギーを用いてエレクトレット基板２を回転させ、帯電領域２５と対向電極３１，３２との間で静電誘導により静電気を発生させることで、動力から電力を取り出す発電装置としても利用可能である。どちらの場合も、電気機械変換器１は、エレクトレット基板２の帯電領域２５と非帯電領域２６との電位差によって、駆動力または電力を得る。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、それぞれ、エレクトレット基板２の平面図および断面図である。より詳細には、図２（Ａ）は、底面１２（図１（Ａ）を参照）側から見たエレクトレット基板２の平面図であり、図２（Ｂ）は、エレクトレット基板２の円周方向（図２（Ａ）の矢印Ｃ方向）に沿った断面図である。図２（Ｂ）では、簡単のために、図の横方向がエレクトレット基板２の円周方向に相当するように変形して図示している。

エレクトレット基板２は、基台２０、複数の帯電用電極２１、複数の帯電用電極２２および絶縁体層２３を有する。基台２０は、絶縁体で構成された円板状の基板である。帯電用電極２１は、第１の複数の帯電用電極の一例であり、それぞれが略台形状の形状を有し、基台２０上に配置されている。帯電用電極２２は、第２の複数の帯電用電極の一例であり、それぞれが帯電用電極２１と同じ略台形状の形状を有し、基台２０上において、帯電用電極２１と円周方向に交互に配置されている。図２（Ａ）では帯電用電極２１と帯電用電極２２をそれぞれ４個ずつしか記載していないが、実際には、これらはより多数の電極で構成される。各電極の円周方向の幅は、例えば１００μｍ程度である。

絶縁体層２３は、例えばＣＹＴＯＰ（登録商標）などの樹脂で構成され、帯電用電極２１，２２を一体的に覆うように基台２０上に配置されている。ただし、絶縁体層２３の材質は、樹脂に限らず、例えばＳｉＯ_２などの他の絶縁体であってもよい。

絶縁体層２３では、帯電用電極２１に対応する領域が帯電しており、帯電用電極２２に対応する領域は帯電していない。より正確には、帯電用電極２２の直上の位置における絶縁体層２３の帯電量は、帯電用電極２１の直上の位置における絶縁体層２３の帯電量と比べて無視できるほど少ない。言い換えると、絶縁体層２３のうち、帯電用電極２１の上部は図１（Ｂ）に示した帯電領域２５に、帯電用電極２２の上部は非帯電領域２６に、それぞれ相当する。エレクトレット基板２では、基台２０上に２種類の電極パターンである帯電用電極２１，２２が形成され、その上に、部分的に帯電した絶縁体層２３が形成されている。絶縁体層２３は、エレクトレット薄膜（帯電層）に相当し、帯電用電極２１，２２に対応して、帯電領域２５と非帯電領域２６にパターニングされている。

エレクトレット基板２の製造時には、まず、絶縁体の基板である基台２０の上に、帯電用電極２１，２２が、図２（Ａ）に示したように円周方向に交互に形成される。その際、帯電用電極２１は帯電させたい領域（帯電領域２５となる領域）に形成され、帯電用電極２２は帯電させたくない領域（非帯電領域２６となる領域）に形成される。そして、基台２０の上に、帯電用電極２１，２２を覆うように、エレクトレット薄膜となる絶縁体層２３が形成される。絶縁体層２３を樹脂層とする場合には、スピンコートにより樹脂を塗布可能であり、膜厚を均一にすることができる。その上で、以下で説明する絶縁体層２３の帯電工程が行われる。

図３は、絶縁体層２３の帯電工程を説明するための図である。帯電工程の際には、上記のように作製された帯電前のエレクトレット基板２に、図３に示すように電圧源４１，４２が接続され、エレクトレット基板２の上方に、コロナ放電用の電極（放電用電極）である針電極４３が配置される。電圧源４１は、コロナ放電によりエレクトレット基板２を帯電させるための電圧源であり、帯電用電極２１と針電極４３の間に接続される。電圧源４２は、針電極４３からの放電中（帯電時）に帯電用電極２１と帯電用電極２２に電位差を与えるための電圧源であり、帯電用電極２１と帯電用電極２２の間に接続される。図３では、簡単のため、１組の帯電用電極２１，２２のみが電圧源４１，４２に接続された状態を示しているが、実際には、すべての帯電用電極２１，２２が同様に電圧源４１，４２に接続される。この点は、以下で説明する他の回路についても同様である。

帯電時には、電圧源４１により、帯電用電極２１と針電極４３の間に、例えば数千Ｖ（数ｋＶ）程度の高電圧が掛けられる。その際、帯電用電極２１よりも針電極４３の電位を低くし、針電極４３に負の電圧が掛けられる。これにより、針電極４３からエレクトレット基板２に向けて、コロナ放電により電子が放出される。

また、針電極４３からの放電中には、電圧源４２により、帯電用電極２１と帯電用電極２２の間にも例えば数百Ｖ程度の電圧が掛けられ、帯電用電極２１の電位は帯電用電極２２よりも高く保たれる。コロナ放電により生成された負の電荷は、電位の高い場所に向かうため、電位が相対的に高い帯電用電極２１上に集まりやすく、電位が相対的に低い帯電用電極２２上には集まりにくい。こうして、帯電用電極２１に対応する絶縁体層２３上の領域を帯電させて帯電領域２５とする一方で、帯電用電極２２に対応する絶縁体層２３上の領域は非帯電領域２６とする。これにより、帯電用電極２１，２２のパターンに沿って帯電領域２５と非帯電領域２６のパターン（エレクトレットのパターン）が形成される。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、帯電工程のための回路構成例を示す図である。これらの図に示すように、帯電時には、帯電用電極２１と帯電用電極２２のどちらを接地（ＧＮＤに）してもよい。

図４（Ａ）は、帯電用電極２１を接地する場合の例を示す。この場合には、帯電させたい領域の帯電用電極２１に対して、帯電させたくない領域の帯電用電極２２の電位を低くするために、帯電用電極２２を負電位とする。そして、帯電用電極２１と針電極４３との間に高電圧を掛け、コロナ放電により電子４４を放出させて、絶縁体層２３を帯電させる。

図４（Ｂ）は、帯電用電極２２を接地する場合の例を示す。この場合には、帯電用電極２１に対して帯電用電極２２の電位を低くするために、帯電用電極２１を正電位とする。そして、同様に、帯電用電極２１と針電極４３との間に高電圧を掛け、コロナ放電により電子４４を放出させて、絶縁体層２３を帯電させる。

図５は、帯電工程のための別の回路構成例を示す図である。図５における符号４５は、例えば正方格子状に導線を編んで構成されたグリッド電極を示す。絶縁体層２３の帯電工程では、針電極４３と絶縁体層２３の間に絶縁体層２３と平行にグリッド電極４５を配置した上で、グリッド電極４５に、電圧源４２とは異なる大きさの電圧を与える別の電圧源４２’を接続してもよい。この場合、針電極４３からの放電中に、グリッド電極４５には、電圧源４２’により負の電圧が掛けられ、グリッド電極４５の電位（負電位）は、帯電用電極２２の電位よりも低い値に保たれる。針電極４３と絶縁体層２３の間にグリッド電極４５を配置することにより、針電極４３から放出された電子４４が絶縁体層２３上に均一に拡散し、各帯電領域２５における帯電も均一になる。

図５の回路は図４（Ａ）の回路に電圧源４２’とグリッド電極４５を追加したものに相当するが、図４（Ｂ）の回路に同様に電圧源４２’とグリッド電極４５を追加してもよい。また、グリッド電極４５は、正方格子状のものに限らず、帯電を均一化させる効果が得られるならばどのような形状のものであってもよい。なお、帯電領域２５の面積が小さければ、グリッド電極４５を使用しなくても帯電は均一になるため、必ずしもグリッド電極４５を使用する必要ない。

一般に、帯電時に掛けられる電圧源４１の電圧は数千Ｖである。また、図５の回路のようにグリッド電極４５を使用する場合、グリッド電極４５による均一化の効果を得るためには、電圧源４２’により数百Ｖ程度の電圧を掛ける必要がある。この場合、仮に帯電用電極２２とグリッド電極４５を接続して電圧源４２と電圧源４２’を共通化したとすると、帯電用電極２１と帯電用電極２２の間にも数百Ｖの電圧が掛かるため、電極同士の間隔によっては、帯電用電極２１と帯電用電極２２の間で絶縁破壊が起こるおそれがある。例えば、電極同士の間隔が２μｍ程度のときには、それらの間に１８０Ｖの電圧差を与えると、絶縁破壊が発生し得る。

このため、グリッド電極４５を使用する場合には、図５に示したように、帯電用電極２２用の電圧源４２とグリッド電極４５用の電圧源４２’とを別々に設けた上で、グリッド電極４５の電位を帯電用電極２２の電位よりも低い値に保つことが好ましい。これにより、均一化の効果が得られる十分な大きさの負電圧をグリッド電極４５に印加するとともに、帯電用電極２１と帯電用電極２２との電位差を絶縁破壊が起きない大きさに調整することが可能になる。

また、グリッド電極４５を使用しない場合でも、帯電用電極２１と帯電用電極２２の間に掛けられる電圧が大き過ぎると、それらの電極間でやはり絶縁破壊が起こってしまうので、電圧源４２の電圧は、絶縁破壊が起こらない限界内でなるべく大きい値に設定される。例えば、帯電用電極２１と帯電用電極２２との間隔が２μｍ程度のときには、それらの間の電位差は、上記の１８０Ｖよりも小さい値に設定される。電圧源４２の電圧の大きさは、帯電用電極２１と帯電用電極２２の間の距離、エレクトレット基板２の全体のサイズ、および絶縁体層２３の材質などによって、実験的に定められる。

帯電用電極２１と帯電用電極２２の間に電位差がないと、電荷は帯電用電極２２上にも広がってしまうため、できるだけ帯電用電極２２の上に電荷を集めないように、帯電中には、帯電用電極２１の電位が帯電用電極２２よりも高く保たれる。図３〜図５に示した回路による帯電工程では、帯電用電極２１と帯電用電極２２の間に電位差を設けないで帯電を行った場合と比べて、帯電用電極２１に電荷が集まりやすく、帯電用電極２２には電荷が集まりにくくなる。したがって、完成したエレクトレット基板２における帯電領域２５と非帯電領域２６との電位差がより大きくなる。

なお、図３〜図５に示したいずれの回路でも、針電極４３からの放電中に、帯電用電極２２のうちの一部を残りの帯電用電極２２とは異なる電位に保ってもよい。例えば、図４（Ａ）に示した回路の場合には、すべての帯電用電極２１を接地し、１つの帯電用電極２２に電圧源４２により負の電圧を掛けるとともに、残りの帯電用電極２２には、別の電圧源４２により上記の１つの帯電用電極２２とは異なる大きさの負の電圧を掛けてもよい。このように帯電させたエレクトレット基板２では、非帯電領域２６の一部が残りの非帯電領域２６とは異なる電位になり、非対称の表面電位パターンの分布ができる。このため、そうしたエレクトレット基板２を電気機械変換器１で使用するときには、電気機械変換器１からの出力波形を検出することで、エレクトレット基板２の回転方向を検出することが可能になる。

図６は、帯電工程のためのさらに別の回路構成例を示す図である。図３〜図５に示した回路ではコロナ放電を発生させるための電圧源４１の正電極は帯電用電極２１に接続されていたが、図６に示すように、電圧源４１の正電極を帯電用電極２２に接続してもよい。すなわち、電圧源４１を帯電用電極２２と針電極４３との間に接続してもよい。この場合でも、電圧源４２の正電極は帯電用電極２１に、電圧源４２の負電極は帯電用電極２２にそれぞれ接続される。その際、図４（Ａ）または図４（Ｂ）の回路と同様に、帯電用電極２１を接地して帯電用電極２２を負電位としてもよいし、帯電用電極２２を接地して帯電用電極２１を正電位としてもよい。

このように配線することで、図３〜図５に示した回路の場合と比べて、帯電用電極２１と針電極４３との電位差が電圧源４２の分だけ大きくなる。例えば、電圧源４１が９ｋＶ、電圧源４２が１８０Ｖの場合には、帯電用電極２１と針電極４３との電位差は、図３〜図５の回路では９ｋＶであるのに対し、図６の回路では９．１８ｋＶになる。このため、図６の回路でエレクトレット基板を帯電させれば、帯電領域２５により多くの電荷が溜まりやすくなる。

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、別の電気機械変換器１’の概略構成図である。電気機械変換器１’は、エレクトレット基板２’および固定基板３’を有する。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、それぞれ、電気機械変換器１’の縦断面図、エレクトレット基板２’の底面図、および固定基板３’の上面図である。

エレクトレット基板２’は、固定基板３’との間で一定の距離を保って、図７（Ａ）の矢印Ａ方向に平行移動（スライド移動）可能な矩形の平板状の部材である。エレクトレット基板２’も、例えば各辺が数ｍｍ程度の大きさを有する。図７（Ｂ）に示すように、エレクトレット基板２’の底面には、帯状（直線状）の複数の帯電領域２５’と非帯電領域２６’が、エレクトレット基板２’の移動方向と直交する方向に交互に配置されている。エレクトレット基板２’は、例えば、図示しない駆動部に入力された電気信号に応じて、帯電領域２５’と固定基板３’との間で発生する静電気力により、矢印Ａ方向にスライド移動する。図示した例では、エレクトレット基板２’は平坦な板状部材であるが、重量を軽くするために、非帯電領域２６’の部分には貫通孔（スリット）が形成されていてもよい。

固定基板３’は、エレクトレット基板２’に平行に配置された矩形の平板状の部材であり、図示しない電気機械変換器１’の筐体に対して固定されている。図７（Ｃ）に示すように、固定基板３’の上面には、帯状の複数の対向電極３１’と対向電極３２’が、エレクトレット基板２’の移動方向と直交する方向に交互に配置されている。帯電領域２５’、対向電極３１’および対向電極３２’の個数も、それぞれ同じである。

図８は、エレクトレット基板２’の平面図である。図８では、図７における底面側から見たエレクトレット基板２’を示している。エレクトレット基板２’も、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示したエレクトレット基板２と同様に、基台２０（図８では図示せず）、複数の帯電用電極２１’、複数の帯電用電極２２’および絶縁体層２３’を有する。これらは、形状が矩形である点を除いて、エレクトレット基板２の基台２０、帯電用電極２１、帯電用電極２２および絶縁体層２３と同様のものである。したがって、エレクトレット基板２’の断面図は、図２（Ｂ）と同じである。絶縁体層２３’のうち、帯電用電極２１’の上部が図７（Ｂ）の帯電領域２５’に、帯電用電極２２’の上部が非帯電領域２６’に、それぞれ相当する。

円板状のエレクトレット基板２に限らず、矩形のエレクトレット基板２’についても、図３〜図６に示したいずれかの回路による同様の帯電工程で作製することができる。これにより、エレクトレット基板２の場合と同様に、帯電用電極２１’と帯電用電極２２’の間に電位差を設けないで帯電を行った場合と比べて、帯電領域２５’と非帯電領域２６’との電位差が大きくなる。

図９は、帯電工程において使用されるカバー５０を示す斜視図である。カバー５０は、絶縁体の材料で構成され、エレクトレット基板２’の帯電用電極２１’（帯電領域２５’）と同じパターンで複数の直線状の貫通孔（スリット）５１が形成された矩形の平板状の部材である。例えば、エレクトレット基板２’の帯電工程では、貫通孔５１の位置が帯電用電極２１’の位置に合うようにカバー５０を絶縁体層２３’の上に配置してもよい。放電により放出された電子は、絶縁体層２３’上で帯電用電極２１’に対応する領域のみに貫通孔５１を通って到達するため、カバー５０は、絶縁体層２３’のうちで貫通孔５１がない帯電用電極２２’上の領域の帯電を防止する帯電防止部材として機能する。このようなカバー５０を使用することで、帯電領域２５’と非帯電領域２６’との電位差をさらに大きくすることが可能である。

図示しないが、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示した円板状のエレクトレット基板２の帯電工程でも、同様に、帯電領域２５と同じパターンで略台形の複数の貫通孔が形成された円板状のカバーを使用してもよい。帯電用電極２１，２２，２１’，２２’が目印になって、帯電させたい領域と帯電させたくない領域の境界を作業者が容易に識別できるので、上記の帯電用電極には、こうしたカバーを基台２０上に正確に位置決めしやすいという利点もある。

以上説明した方法により作製されたエレクトレット基板では、帯電領域２５，２５’と非帯電領域２６，２６’との電位差を拡大することにより、エレクトレット薄膜の帯電量も増加するため、電気機械変換器１，１’で発生する駆動力または電力もより増加する。また、帯電用電極２１，２２，２１’，２２’のパターンは微細に作製可能であり、複雑な形状にもしやすいので、エレクトレット基板が小型であっても、帯電領域と非帯電領域のパターンを精度よく作製することができる。例えば、帯電時に帯電防止部材（カバー）を配置する場合にはそのスリットの幅は少なくとも数百μｍ程度は必要であるのに対し、帯電用電極を用いる上記の方法では、帯電用電極２１，２１’と帯電用電極２２，２２’との間の幅を数μｍ〜数十μｍ程度に小型化することができる。

また、帯電用電極２１，２１’と帯電用電極２２，２２’とを、互いに異なる色に形成してもよい。例えば、２種類の帯電用電極をともに銅電極で作製し、一方の帯電用電極のみに金メッキを施して、電極同士で色を変えてもよい。このように、２種類の帯電用電極で色を変えれば、作業者が外見で帯電領域と非帯電領域の位置を識別できるため、エレクトレット基板を取り扱いやすいという利点がある。

また、エレクトレット基板２，２’では、帯電用電極がない場合と比べて再帯電を効率よく行うことができる。帯電用電極がなく帯電防止部材を用いて作製されたエレクトレット基板では、再帯電時に帯電防止部材のスリットが帯電領域と非帯電領域に跨って配置されると、もとの非帯電領域の一部も新たに帯電することになる。再帯電時でも、エレクトレット基板の絶縁体層における帯電領域の深部には電荷が残っているため、もとの非帯電領域が帯電することにより、帯電領域と非帯電領域との電位差がかえって減少してしまう。特に、エレクトレット基板のサイズが小さい場合には、帯電防止部材のスリットと帯電領域との位置を正確に合わせることは困難である。しかしながら、エレクトレット基板２，２’では、２種類の帯電用電極間に再度配線を行えばもとと同じ帯電領域のみを帯電させることができるため、帯電防止部材の位置ずれによる電位差の減少は起こらない。

１，１’ 電気機械変換器
２，２’ エレクトレット基板
３，３’ 固定基板
２０ 基台
２１，２１’，２２，２２’ 帯電用電極
２３，２３’ 絶縁体層
２５，２５’ 帯電領域
２６，２６’ 非帯電領域
３１，３１’，３２，３２’ 対向電極
４１，４２，４２’ 電圧源
４３ 針電極
４４ 電子
４５ グリッド電極

Claims (2)

1. 基板上に、第１の複数の帯電用電極および第２の複数の帯電用電極を、前記第１の複数の帯電用電極と前記第２の複数の帯電用電極とが交互に配置されるように形成する工程と、
   前記基板上に、前記第１の複数の帯電用電極および前記第２の複数の帯電用電極を覆うように絶縁体層を形成する工程と、
   前記基板の上方に配置された放電用電極から前記基板に向けて放電により電子を放出させるとともに、前記第１の複数の帯電用電極と前記第２の複数の帯電用電極との間に絶縁破壊が生じない範囲内で前記放電中に前記第１の複数の帯電用電極の電位を前記第２の複数の帯電用電極よりも高く保つことにより、前記第１の複数の帯電用電極に対応する前記絶縁体層上の領域を帯電させる工程と、を有し、
   前記帯電させる工程では、前記放電中に、前記第２の複数の帯電用電極のうちの一部を残りの前記第２の複数の帯電用電極とは異なる電位に保つ
   ことを特徴とするエレクトレット基板の製造方法。
2. 前記帯電させる工程では、前記放電のための電圧源を前記第２の複数の帯電用電極と前記放電用電極との間に接続する、請求項１に記載の製造方法。

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