JPWO2008026407A1 - 静電動作装置 - Google Patents

Abstract

物理的な衝撃によりエレクトレット膜に蓄積された電荷の量が変化することを抑制することが可能な静電動作装置が得られる。この静電動作装置（静電誘導型発電装置１）は、可動電極（８）と、可動電極（８）と間隔をおいて対向するように形成されるエレクトレット膜（５）と、可動電極（８）とエレクトレット膜（５）とが所定の間隔以上近づくのを抑制するストッパ（４０１ｂ）とを備える。

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動作装置（静電誘導型発電装置）が特表２００５−５２９５７４号公報に開示されている。この特表２００５−５２９５７４号公報に開示された静電誘導型発電装置は、可動電極と、固定電極と、固定電極に形成されたテフロン（登録商標）などの樹脂材料からなる電荷保持材料であるエレクトレット膜とによって構成されている。この静電誘導型発電装置では、可動電極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可動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。

しかしながら、上記したエレクトレット膜を用いた静電誘導型発電装置では、静電誘導型発電装置が物理的な衝撃を受けて、可動電極とエレクトレット膜とが物理的に接触することによって、エレクトレット膜に蓄積された電荷の量が変化してしまうという問題点がある。

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、物理的な衝撃によりエレクトレット膜に蓄積された電荷の量が変化すること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。

この発明の第１の局面による静電動作装置は、第１電極と、第１電極と間隔をおいて対向するように形成されるエレクトレット膜と、第１電極とエレクトレット膜とが所定の間隔以上近づくのを抑制する部材とを備える。

この第１の局面による静電動作装置では、上記のように、第１電極とエレクトレット膜とが所定の間隔以上近づくのを抑制する部材を備えることにより、物理的な衝撃によって第１電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制することができるので、第１電極とエレクトレット膜とが接触することによりエレクトレット膜に蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。

上記第１の局面による静電動作装置において、好ましくは、第１電極と間隔をおいて対向するように設けられた、第２電極をさらに備える。このように構成すれば、第１電極と第２電極とを電気的に接続することにより、エレクトレット膜に蓄積される電荷によって、第１電極と第２電極とに静電誘導を引き起こすことができる。この第１電極と第２電極との間の電位差を取り出すことによって、発電を行うことができる。

この場合、好ましくは、部材の第１電極側および第２電極側の一方の表面の端部は、面取りされている。このように構成すれば、部材の第１電極側の表面の端部が滑らかな形状なので、第１電極が振動により移動しているときに、第１電極が部材に接触して引っ掛かるのを抑制することができる。

上記第１電極と第２電極とを備える静電動作装置において、好ましくは、第１電極が形成される第１基板と、第２電極が形成される第２基板とをさらに備え、部材は、第１基板および第２基板の一方の表面上に形成されている。このように構成すれば、容易に、第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制することができる。

上記第１電極と第２電極とを備える静電動作装置において、好ましくは、第１電極が形成される第１基板をさらに備え、部材は、第１基板と第２電極との間で、かつ、第１基板および第２電極から間隔をおいた位置に設けてもよい。

上記第１電極と第２電極とを備える静電動作装置において、好ましくは、第１電極および第２電極のうち、エレクトレット膜が形成されていない方の表面上を覆うように形成される保護膜をさらに備える。このように構成すれば、保護膜により、エレクトレット膜と、第１電極および第２電極のうち、エレクトレット膜が形成されていない方とが接触するのを抑制することができる。

上記第１の局面による静電動作装置において、好ましくは、部材は、第１電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制するストッパ、または、第１電極とエレクトレット膜との間隔を一定に保つスペーサとしての機能を有する。このように構成すれば、部材をストッパとすることにより、容易に、第１電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制することができる。また、部材をスペーサとすることにより、第１電極とエレクトレット膜との間隔を一定に保つことができる。

上記第１の局面による静電動作装置において、好ましくは、エレクトレット膜に隣接するように設けられ、エレクトレット膜に蓄積された電荷による電界のうちエレクトレット膜の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制するためのガード電極をさらに備える。このように構成すれば、エレクトレット膜の主表面に対向しない位置に電界が回りこむのを抑制することができるので、エレクトレット膜の主表面に対向する位置の電位と、エレクトレット膜に対向しない位置の電位との差を大きくすることができる。これにより、第１電極がエレクトレット膜に対向する位置にある場合と、第１電極がエレクトレット膜に対向しない位置にある場合とにおける、静電誘導によって第１電極に蓄積される電荷の量の差を大きくすることができる。その結果、発電量を大きくすることができる。

この場合、好ましくは、第１電極と間隔をおいて対向するように設けられた第２電極をさらに備え、部材は、ガード電極の第１電極側および第２電極側の一方の表面上に積層するように形成されている。このように構成すれば、部材とガード電極とを積層しないで平面的に異なる位置に配置する場合に比べて、部材とガード電極とを配置するための固定基板の表面上の平面領域が小さくなるので、静電動作装置を小型化することができる。

上記第１の局面による静電動作装置において、好ましくは、第１電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制する部材は、エレクトレット膜に隣接するように設けられ、エレクトレット膜に蓄積された電荷による電界のうちエレクトレット膜の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制するためのガード電極として機能する。このように構成すれば、第１電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制する部材がガード電極としても機能するので、部材とガード電極とを別々に形成する場合と異なり、部品点数を減らすことができる。

上記第１の局面による静電動作装置において、好ましくは、第１電極が形成される第１基板をさらに備え、第１電極は、第１基板に埋め込まれている。このように構成すれば、第１基板の表面に凹凸がない形状になるので、第１電極が振動により移動しているときに、第１電極が部材に接触して引っ掛かるのをより抑制することができる。

上記第１の局面による静電動作装置において、好ましくは、部材は、エレクトレット膜と、第１電極との間に形成されている。このように構成すれば、容易に、エレクトレット膜と第１電極とが接触するのを抑制するとともに、エレクトレット膜と第１電極との間隔を所定の間隔以上に保つことができる。

上記第１の局面による静電動作装置において、第１電極が形成される第１基板をさらに備え、第１基板が振動することが可能なように部材によって支持されていてもよい。

上記第１の局面による静電動作装置において、エレクトレット膜が形成される第２基板をさらに備え、第２基板が振動することが可能なように部材によって支持されていてもよい。

上記第１の局面による静電動作装置において、好ましくは、第１電極および第２電極の一方の表面に設けられた溝状の凹部および凸部をさらに備え、エレクトレット膜は、凹部の少なくとも底面を埋め込むように形成されている。このように構成すれば、凸部により、第１電極および第２電極の他方とエレクトレット膜とが接触するのを抑制することができるので、エレクトレット膜に蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、溝状の凹部は、凹部の底面から開口上端部に向かって幅が大きくなるように形成されている。このように構成すれば、凹部の側面が傾斜しているので、第１電極および第２電極の他方が凹部の側面に引っ掛かるのを抑制することができる。

上記エレクトレット膜が凹部の少なくとも底面を埋め込むように形成されている静電動作装置において、好ましくは、凸部の表面上には導電層が形成されている。このように構成すれば、導電層により、エレクトレット膜に蓄積された電荷による電界のうちエレクトレット膜の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制することができるので、エレクトレット膜の主表面に対向しない位置に電界が回りこむのを抑制することができる。これにより、エレクトレット膜の主表面に対向する位置の電位と、エレクトレット膜に対向しない位置の電位との差を大きくすることができるので、第１電極および第２電極の他方がエレクトレット膜に対向する位置にある場合と、第１電極および第２電極の他方がエレクトレット膜に対向しない位置にある場合とにおける、静電誘導によって第１電極および第２電極の他方に蓄積される電荷の量の差を大きくすることができる。その結果、発電量を大きくすることができる。

上記エレクトレット膜が凹部の少なくとも底面を埋め込むように形成されている静電動作装置において、好ましくは、凸部の表面上には、エレクトレット膜よりも絶縁耐圧の小さい絶縁膜が形成されている。このように構成すれば、絶縁膜がエレクトレット膜よりも絶縁耐圧が小さいことにより、エレクトレット膜と絶縁膜とを同時にエレクトレット化を行っても、絶縁膜の方が先に絶縁破壊をおこすので、エレクトレット膜の方がより多くの電荷を蓄積することが可能であり、エレクトレット膜と絶縁膜とに蓄積される電荷の量に差をつけることができる。これにより、エレクトレット膜の表面上の電界の強さと絶縁膜の表面上の電界の強さとを異ならせることができる。

上記エレクトレット膜が凹部の少なくとも底面を埋め込むように形成されている静電動作装置において、好ましくは、エレクトレット膜は、凹部の底面に、凹部の深さよりも小さい厚みで形成されている。このように構成すれば、エレクトレット膜が凹部の開口部より突出しないので、エレクトレット膜と第１電極および第２電極の他方とが接触するのを抑制することができる。

上記エレクトレット膜が凹部の少なくとも底面を埋め込むように形成されている静電動作装置において、好ましくは、凸部の第１電極側および第２電極側の一方の表面の端部は、丸形形状または面取り形状に形成されている。このように構成すれば、容易に、凸部と第１電極および第２電極の他方とが接触するのを抑制することができる。

上記エレクトレット膜が凹部の少なくとも底面を埋め込むように形成されている静電動作装置において、好ましくは、エレクトレット膜の表面上には電荷流出抑制膜が形成されている。このように構成すれば、容易に、エレクトレット膜から電荷が流出するのを抑制することができる。

上記エレクトレット膜が凹部の少なくとも底面を埋め込むように形成されている静電動作装置において、好ましくは、溝状の凹部を埋め込むように形成されるエレクトレット膜は、平面的に見て短冊状に形成されている。このように構成すれば、容易に、エレクトレット膜の表面の電界の強さと、エレクトレット膜が形成されない領域の表面の電界の強さとに差を設けることができる。

上記第１の局面による静電動作装置において、好ましくは、部材は、エレクトレット膜の表面上に形成されている。このように構成すれば、エレクトレット膜の周囲に部材を形成する場合と異なり、部材の幅の分、静電動作装置の幅を小さくすることができる。

この場合、好ましくは、部材の少なくとも一部は、エレクトレット膜よりも軟らかい部材により形成されている。このように構成すれば、部材に衝撃が加わっても、部材が変形することにより衝撃が吸収されるので、エレクトレット膜が変形するのを抑制することができる。また、部材を弾力がある部材により形成することにより、部材に衝撃が加わっても、部材が破壊されるのを抑制することができるので、破壊によって発生する部材の断片がエレクトレット膜の表面上に堆積することによる表面電位の低下を抑制することができる。また、部材の断片がエレクトレット膜の表面上に堆積することにより、エレクトレット膜の表面上の電場が妨げられるのを抑制することができる。

上記部材がエレクトレット膜の表面上に形成されている静電動作装置において、好ましくは、部材の表面上に形成される導電層をさらに備える。このように構成すれば、エレクトレット膜にコロナ放電によって電荷を注入する際に、導電層により、部材に電荷が注入されるのを抑制することができる。

上記部材がエレクトレット膜の表面上に形成されている静電動作装置において、好ましくは、部材は、エレクトレット膜が形成されていない側に向かって幅が小さくなるように形成されている。このように構成すれば、第１電極および第２電極の他方と部材とが接触した場合に、部材の幅が変わらない場合と異なり、第１電極および第２電極の他方と部材との摩擦を小さくすることができる。

この発明の第２の局面による静電動作装置は、第１電極と、第１電極と間隔をおいて隣接するように設けられた第２電極と、第１電極および第２電極に対向するように形成されたエレクトレット膜と、第１電極および第２電極とエレクトレット膜との間に、第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制するストッパ、または、第１電極および第２電極とエレクトレット膜との間隔を一定に保つスペーサとしての機能を有する部材とを備える。

この第２の局面による静電動作装置では、上記のように、第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制するストッパとしての部材を備えることにより、物理的な衝撃によって第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制することができるので、第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触することによりエレクトレット膜に蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。また、第１電極および第２電極とエレクトレット膜との間隔を一定に保つスペーサとしての部材を備えることによって、第１電極および第２電極とエレクトレット膜との間隔を一定に保つことができるので、発電量を安定させることができる。

この発明の第３の局面による静電動作装置は、第１電極と、第１電極と間隔をおいて隣接するように設けられた第２電極と、第１電極および第２電極に対向するとともに、凸部および凹部が設けられる基板と、基板に設けられる凹部の底面を埋め込むように形成されたエレクトレット膜とを備え、基板に設けられる凸部は、第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制するストッパ、または、第１電極および第２電極とエレクトレット膜との間隔を一定に保つスペーサとしての機能を有する。

この第３の局面による静電動作装置では、上記のように、第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制するように基板の凸部がストッパとしての機能を有することにより、物理的な衝撃によって第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触するのを抑制することができるので、第１電極および第２電極とエレクトレット膜とが接触することによりエレクトレット膜に蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。また、基板の凸部が第１電極および第２電極とエレクトレット膜との間隔を一定に保つスペーサとしての機能を有することによって、第１電極および第２電極とエレクトレット膜との間隔を一定に保つことができるので、発電量を安定させることができる。

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１１０−１１０線に沿った断面図である。 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。 図５の１２０−１２０線に沿った断面図である。 図５の１３０−１３０線に沿った断面図である。 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固定電極部の断面図である。 本発明の第６実施形態による静電誘導型発電装置の固定電極部の断面図である。 本発明の第７実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図１１の１４０−１４０線に沿った断面図である。 図１１の１５０−１５０線に沿った断面図である。 本発明の第７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８実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 第８実施形態によるガード電極の効果を確認するための電磁界シミュレーションの条件を表す図である。 エレクトレット膜に蓄積した電荷による電気力線を表す図である。 本発明の第９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１０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１１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１２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１３実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図２２の１６０−１６０線に沿った断面図である。 図２２の１７０−１７０線に沿った断面図である。 本発明の第１４実施形態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１５実施形態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１６実施形態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１７実施形態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１８実施形態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１９実施形態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２０実施形態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２１実施形態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２２実施形態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２３実施形態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２４実施形態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２５実施形態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２６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２７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２８実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図３９の１８０−１８０線に沿った断面図である。 本発明の第２９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３０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３１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３１実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図４３の１９０−１９０線に沿った断面図である。 本発明の第３２実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図４６の２００−２００線に沿った断面図である。 本発明の第３３実施形態による静電誘導型発電装置の断面図である。 図４８の２１０−２１０線に沿った断面図である。 本発明の第３４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３５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３６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３７実施形態による可動電極部の断面図である。 本発明の第３８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３９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４０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４１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１５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実施形態の第１変形例による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第１実施形態の第４変形例による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第３８実施形態の変形例による静電誘導型発電装置の断面図である。 本発明の第１７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７実施形態〜第１２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３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、第１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２と、可動電極部３とによって構成されている。以下、詳細に説明する。

図１に示すように、固定電極部２では、シリコンからなる固定電極４の表面上に、溝状の凹部４０１ａが形成されているとともに、後述する可動電極８とエレクトレット膜５とが接触するのを抑制するための凸部４０１ｂが形成されている。なお、固定電極４は、本発明の「第２電極」の一例である。また、凸部４０１ｂは、本発明の「部材」の一例である。ここで、第１実施形態では、凸部４０１ｂは、可動電極８とエレクトレット膜５とが接触するのを抑制するストッパとしての機能を有する。また、溝状の凹部４０１ａは、図２に示すように、矩形状に形成されている。また、溝状の凹部４０１ａの底面を埋め込むように、ＰＴＦＥなどの有機材料や、シリコン酸化膜からなる約０．１μｍ〜約５０μｍの厚みを有する矩形状のエレクトレット膜５が形成されている。また、エレクトレット膜５の上面上に、櫛歯状の導電層６が形成されている。

また、図１に示すように、可動電極部３では、石英からなる可動基板７の表面上に、エレクトレット膜５と対向するように可動電極８が形成されている。なお、可動電極８は、本発明の「第１電極」の一例である。なお、図３に示すように、可動電極８は、櫛歯状に形成されている。

次に、図１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５と可動電極８とが間隔をおいて対向するように配置される。ここで、エレクトレット膜５の表面には正電荷または負電荷が蓄積している。また、可動電極８には、エレクトレット膜５の可動電極８側に蓄積された電荷と反対の電荷が静電誘導によって引き起こされている。

次に、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８がＸ方向に移動することにより、可動電極８は、図１に示すエレクトレット膜５と対向する位置から、導電層６と対向する位置に移動する。これにより、可動電極８に及ぶ静電気力が小さくなるので、可動電極８に誘導される電荷の量は減少する。この後、静電誘導型発電装置１が水平方向（Ｘ方向）に振動することにより、図１に示すエレクトレット膜５と可動電極８とが対向する位置になったときには、可動電極８に誘導される電荷の量は増加する。この可動電極８に誘導される電荷の変化量を電流として取り出すことにより、静電誘導型発電装置１は発電を行うことが可能となる。

第１実施形態では、上記のように、可動電極８とエレクトレット膜５とが接触するのを抑制するための凸部４０１ｂを備えることにより、物理的な衝撃によって可動電極８が図１に示すＺ方向(垂直方向)に移動して可動電極８とエレクトレット膜５とが接触するのを抑制することができるので、可動電極８とエレクトレット膜５とが接触することによりエレクトレット膜５に蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。また、固定電極４と凸部４０１ｂとが一体的に形成されていることにより、固定電極４と凸部４０１ｂとの間の密着性がよいので、振動時に可動電極８とエレクトレット膜５との接触による力が凸部４０１ｂにかかっても、固定電極４と凸部４０１ｂとが剥がれるのを抑制することができる。また、また、固定電極４と凸部４０１ｂとが一体的に形成されていることにより、固定電極４と凸部４０１ｂとを別の部材で形成する場合と異なり、部品点数を減らすことができる。

（第２実施形態）
図４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、凸部４０１ｂが可動基板７に接触している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４に示すように、固定電極４に設けられる凸部４０１ｂは、可動基板７に接触するように構成されている。ここで、第２実施形態では、凸部４０１ｂは、可動電極８とエレクトレット膜５とが接触するのを抑制するストッパとしての機能を有するとともに、可動電極８とエレクトレット膜５との間隔を一定に保つスペーサとしての機能も有する。なお、第２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。

また、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図５〜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、エレクトレット膜５ａの表面上にストッパ膜９が形成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実施形態による固定電極部２ａでは、図５に示すように、固定電極４ａの表面上に、エレクトレット膜５ａが形成されている。なお、固定電極４ａは、本発明の「第２電極」の一例である。また、図５および図６に示すように、エレクトレット膜５ａの表面上には、短冊状の導電層６ａが形成されている。ここで第３実施形態では、導電層６ａと隣接するように、エレクトレット膜５ａよりも軟らかいプラズマシリコン酸化膜やプラズマシリコン窒化膜などの絶縁膜、基材と粘着材から構成されるテープ、導電体、および、これらの組み合わせからなるストッパ膜９が形成されている。なお、ストッパ膜９は、本発明の「部材」の一例である。また、ストッパ膜９の高さは、導電層６ａの高さよりも高くなるように形成されている。なお、エレクトレット膜５ａの表面上には、ＭＳＱからなる電荷流出抑制膜が形成されていてもよい。

また、図５および図７に示すように、可動基板７の表面上には、可動電極８ａが形成されている。なお、可動電極８ａは、図７に示すように、短冊状に形成されている。

また、図５に示すように、第３実施形態の静電誘導型発電装置１ｂでは、固定電極４ａと可動電極８ａとがＹ方向に相対的に移動することにより発電が行われる。

第３実施形態では、上記のように、ストッパ膜９を、エレクトレット膜５ａの表面上に形成することにより、エレクトレット膜５ａの周囲にストッパ膜９を形成する場合と異なり、ストッパ膜９の幅の分、静電誘導型発電装置１ｂの幅を小さくすることができる。また、ストッパ膜９をエレクトレット膜５ａよりも軟らかい（ヤング率の低い）プラズマ酸化膜やプラズマ窒化膜などの絶縁膜や基材と粘着材から構成されるテープから形成することにより、ストッパ膜９に衝撃が加わっても、ストッパ膜９が変形することにより衝撃が吸収されるので、エレクトレット膜５ａが変形するのを抑制することができる。また、ストッパ膜９を弾力がある部材により形成することにより、ストッパ膜９に衝撃が加わっても、ストッパ膜９が破壊されるのを抑制することができるので、破壊によって発生するストッパ膜９の断片がエレクトレット膜５ａの表面上に堆積することによる表面電位の低下を抑制することができる。また、ストッパ膜９の断片がエレクトレット膜５ａの表面上に堆積することにより、エレクトレット膜５ａの表面上の電場が妨げられるのを抑制することができる。

（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３実施形態と異なり、ストッパ膜９が可動基板７に接触している静電誘導型発電装置１ｃについて説明する。

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、エレクトレット膜５ａの表面上に設けられるストッパ膜９は、可動基板７に接触するように構成されている。なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

また、第４実施形態の効果は、上記第３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３実施形態と異なり、ストッパ膜９の表面上に導電層１０が形成されている固定電極部２ｂについて説明する。

この第５実施形態による固定電極部２ｂでは、図９に示すように、ストッパ膜９の表面上に導電層１０が形成されている。なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

第５実施形態では、上記のように、ストッパ膜９の表面上に導電層１０が形成されていることによって、エレクトレット膜５ａにコロナ放電によって電荷を注入する際に、導電層１０により、ストッパ膜９に電荷が注入されるのを抑制することができる。これにより、ストッパ膜９によって可動電極８ａにおよぼす静電気力を抑制することができる。

（第６実施形態）
図１０を参照して、この第６実施形態では、上記第３実施形態と異なり、ストッパ膜９ａが、可動電極８ａ側に向かって幅が小さくなるように形成されている固定電極部２ｃについて説明する。

この第６実施形態による固定電極部２ｃでは、図１０に示すように、ストッパ膜９ａが、可動電極８ａ（図５参照）側に向かって幅が小さくなるように形成されている。なお、ストッパ膜９ａは、本発明の「部材」の一例である。なお、第６実施形態のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

第６実施形態では、上記のように、ストッパ膜９ａを、可動電極８ａ側に向かって幅が小さくなるように形成することによって、可動電極８ａとストッパ膜９ａとが接触した場合に、ストッパ膜９（図５参照）の幅が変わらない場合と異なり、可動電極８ａとストッパ膜９ａとの摩擦を小さくすることができる。

（第７実施形態）
図１１〜図１３を参照して、第７実施形態による静電誘導型発電装置１ｄの構造について説明する。

この第７実施形態による静電誘導型発電装置１ｄは、図１１に示すように、ガラスからなる固定基板１１と、ガラスからなる可動基板２１と、シリコンからなる柱部３１とによって構成されている。また、可動基板２１は、図１３に示すように、ばね部２２を介して枠部２３に取り付けられている。また、固定基板１１の上面上には柱部３１が形成され、柱部３１の上面上には枠部２３が固定されている。以下、詳細に説明する。

図１１および図１２に示すように、約０．５ｍｍの厚みを有するガラスからなる固定基板１１の上面上には、約１μｍの厚みと約１００μｍの幅Ｗ１を有するＡｕまたはＡｌからなる櫛歯状の固定電極１２が形成されている。なお、固定電極１２は、本発明の「第２電極」の一例である。また、固定電極１１の上面上に積層するように、約１μｍの厚みと約１００μｍの幅Ｗ１を有するテフロン（登録商標）からなる櫛歯状のエレクトレット膜１３が形成されている。また、エレクトレット膜１３は、コロナ放電によって電荷が注入されて約１０００Ｖの電位に調整されている。

ここで、第７実施形態では、固定基板１１の上面上には、固定電極１２に隣接するように、固定電極１２と約１０μｍの間隔Ｄを隔てて、約２０μｍの厚みと約１００μｍの幅Ｗ２を有するシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる櫛歯状のストッパ膜１４が形成されている。なお、ストッパ膜１４は、本発明の「部材」の一例である。すなわち、ストッパ膜１４は、振動により後述する可動電極２４がエレクトレット膜１３に近づいたときに、可動電極２４とエレクトレット膜１３とが接触しない程度の厚みを有するように形成されている。

また、エレクトレット膜１３および固定電極１２は、ストッパ膜１４と互いの櫛歯状の歯の部分が重ならないように間隔をおいて対向するように形成されている。また、柱部３１は、固定基板１１および枠部２３の周縁部に沿って形成されている。

また、図１１に示すように、約０．５ｍｍの厚みを有するガラスからなる可動基板２１の下面上には、約０．５μｍの厚みと約１００μｍの幅を有するＡｕまたはＡｌからなる可動電極２４が形成されている。なお、可動電極２４は、本発明の「第１電極」の一例である。また、固定基板１１と可動基板２１とは、柱部３１により約３０μｍの間隔を隔てて対向するように設置されている。

また、図１３に示すように、可動電極２４は、図１２に示したエレクトレット膜１３および固定電極１２と同じ櫛歯状を有する。また、図１１に示すように、エレクトレット膜１３と、可動電極２４とは、静電誘導型発電装置１ｄに振動が加わらない状態において、対向するように配置されている。

次に、図１１および図１４を用いて、本発明の第７実施形態による静電誘導型発電装置１ｄの発電動作について説明する。

図１１に示すように、静電誘導型発電装置１ｄに振動が加わらない状態では、エレクトレット膜１３と可動電極２４とが間隔をおいて対向するように配置される。ここで、エレクトレット膜１３の表面には正電荷または負電荷が蓄積している。また、可動電極２４には、エレクトレット膜１３の可動電極２４側に蓄積された電荷と反対の電荷が静電誘導によって引き起こされ、蓄積されている。

次に、図１４に示すように、静電誘導型発電装置１ｄに水平方向（Ｘ方向）の振動が加わり、可動電極２４がＸ方向に移動することにより、可動電極２４は、図１１に示すエレクトレット膜１３と対向する位置から、図１４に示すストッパ膜１４と対向する位置に移動する。図１１に示すエレクトレット膜１３と対向する位置より、図１４に示すストッパ膜１４と対向する位置の方が、可動電極２４に対するエレクトレット膜１３に蓄積された電荷による電界の影響が小さいので、可動電極２４に蓄積される電荷の量は減少する。その後、ばね部２２によって可動電極２４は、図１１に示す状態に戻されることによりエレクトレット膜１３と対向し、可動電極２４に蓄積される電荷の量が増大する。さらに、慣性力により可動電極２４は、図１４に示すＸ方向と反対の方向に移動することにより、ストッパ膜１４と対向し、可動電極２４に蓄積される電荷の量は減少する。このように、左右(水平方向)の振動を繰り返すことにより引き起こされる、可動電極２４に蓄積される電荷の量の変化を、固定電極１２と可動電極２４とに接続された図示しない配線により交流電流として取り出すことにより発電が行われる。なお、図１４では、可動電極２４の動作範囲は、対向するエレクトレット膜１３に隣接するストッパ膜１４まで動くように示されているが、２つ隣のストッパ膜１４まで可動するように構成してもよい。

第７実施形態では、上記のように、可動電極２４とエレクトレット膜１３とが接触するのを抑制するストッパ膜１４を備えることにより、物理的な衝撃によって可動電極２４が図１４に示すＺ方向(垂直方向)に移動して可動電極２４とエレクトレット膜１３とが接触するのを抑制することができるので、可動電極２４とエレクトレット膜１３とが接触することによりエレクトレット膜１３に蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。

（第８実施形態）
図１５を参照して、この第８実施形態では、上記第７実施形態と異なり、固定基板１１の上面上にガード電極１５を形成した静電誘導型発電装置１ｅについて説明する。

この第８実施形態による静電誘導型発電装置１ｅでは、図１５に示すように、固定基板１１の上面上には、固定電極１２と、固定電極１２上に形成されたエレクトレット膜１３とに隣接するように、約２０μｍの厚みと約１００μｍの幅を有するＣｕ、ＡｕまたはＡｌからなるガード電極１５が形成されている。このガード電極１５は、エレクトレット膜１３に蓄積された電荷による電界のうちエレクトレット膜１３の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制する機能を有する。より具体的には、ガード電極１５の存在により、エレクトレット膜１３に蓄積された電荷による電界が、ストッパ膜１４上の周辺に回りこむことが抑制されるので、可動電極２４の位置が変化したときの可動電極２４に蓄積される電荷の容量の変化を大きくすることが可能となる。なお、この点は後述する本願発明者によるシミュレーションにより確認済みである。また、ガード電極１５の電位は０Ｖに調整されている。また、ガード電極１５の上面上には、約１μｍの厚みを有するストッパ膜１４ａが積層するように形成されている。なお、ストッパ膜１４ａは、本発明の「部材」の一例である。また、ストッパ膜１４ａの上面の高さは、少なくとも、振動によってエレクトレット膜１３と可動電極２４とが接触するのを抑制できる程度の高さに形成されている。第８実施形態のその他の構成は、第７実施形態と同じである。

第８実施形態では、上記のように、エレクトレット膜１３に蓄積された電荷による電界のうちエレクトレット膜１３の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制するためのガード電極１５をエレクトレット膜１３に隣接するように設けることによって、エレクトレット膜１３の主表面に対向しない位置に電界が回りこむのを抑制することができるので、エレクトレット膜１３の主表面に対向する位置の電位と、エレクトレット膜１３に対向しない位置の電位との差を大きくすることができる。これにより、可動電極２４がエレクトレット膜１３に対向する位置にある場合と、可動電極２４がエレクトレット膜１３に対向しない位置にある場合とにおける、静電誘導によって可動電極２４に蓄積される電荷の量の差を大きくすることができる。その結果、発電量を大きくすることができる。

また、第８実施形態では、上記のように、ストッパ膜１４ａを、ガード電極１５の可動電極２４側の表面上に積層するように形成することによって、ストッパ膜１４ａとガード電極１５とを積層しないで平面的に異なる位置に配置する場合に比べて、ストッパ膜１４ａとガード電極１５とを配置するための固定基板１１の上面上の平面領域が小さくなるので、静電誘導型発電装置１ｅを小型化することが可能となる。

なお、第８実施形態のその他の効果は、上記第７実施形態と同様である。

次に、図１６および図１７を参照して、上記した第８実施形態のガード電極の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、図１６に示すように、比誘電率εが４の絶縁膜（ガラスを想定）上に、１μｍの厚みと１００μｍの幅とを有し、１０００Ｖの電位に調整されたエレクトレット膜が形成されていると仮定した。また、エレクトレット膜と１０μｍの間隔を隔てて約１００μｍの幅を有するガード電極がエレクトレット膜に隣接して形成されていると仮定した。なお、ガード電極の厚みは、１μｍ、１０μｍ、２０μｍおよび４０μｍの４種類を想定した。また、ガード電極の電位は０Ｖに調整されている。なお、絶縁膜、エレクトレット膜およびガード電極の間の空間には比誘電率εが１の空気が満たされていると仮定した。そして、エレクトレット膜に蓄積された電荷による各地点における電位の分布を、電磁界シミュレーションにより求めた。具体的には、図１６に示す、ガード電極から間隔をおいたガード電極上のＡ点、および、エレクトレット膜から間隔をおいたエレクトレット膜上のＢ点の電位差を、ガード電極の厚みが１μｍ、１０μｍ、２０μｍおよび４０μｍの場合についてそれぞれ求めた。表１には、この実験の結果が示されている。

上記表１から、ガード電極の厚みを大きくするにしたがって、Ａ点とＢ点の電位差が大きくなることが分かる。これは、ガード電極の厚みを大きくするほど、エレクトレット膜に蓄積された電荷による電界がエレクトレット膜の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制し、Ａ点に電界が回り込むのを抑制していることを示している。その結果、Ａ点とＢ点の電位差が大きくなっている。これは、次のような理由によると考えられる。すなわち、図１７の上図に示すように、ガード電極がない状態では、電気力線はエレクトレット膜の主表面に対して垂直な方向の以外の方向にも広がる。しかし、図１７の下図に示すように、ガード電極をエレクトレット膜に隣接するように形成した場合では、ガード電極によって電気力線の方向が、可動電極に対向する方向に揃えられるために、図１６のＡ点に電気力線が回り込むのが抑制されていると考えられる。その結果、ガード電極を形成した場合は、図１６に示すＡ点とＢ点の電位差が大きくなると考えられる。

（第９実施形態）
図１８を参照して、この第９実施形態では、上記第８実施形態と異なり、固定電極１２とガード電極１５ａとを同じ厚みで、かつ、同じ材料により形成した静電誘導型発電装置１ｆについて説明する。

この第９実施形態による静電誘導型発電装置１ｆでは、図１８に示すように、固定基板１１の上面上には、約１μｍの厚みを有する固定電極１２と、固定電極１２上に形成されたエレクトレット膜１３とに隣接するように、固定電極１２と同じ約１μｍの厚みを有するガード電極１５ａが形成されている。また、固定電極１２とガード電極１５ａとは、同じ材料（たとえばＡｌまたはＡｕ）で形成されている。これにより、固定電極１２とガード電極１５ａとを同時に形成することができるので、静電誘導型発電装置１ｂを形成する工程を短縮することが可能となる。また、ガード電極１５ａの上面上には、約２０μｍの厚みを有するストッパ膜１４ｂが形成されている。なお、ストッパ膜１４ｂは、本発明の「部材」の一例である。また、ストッパ膜１４ｂの上面の高さは、エレクトレット膜１３と可動電極２４とが振動によって接触するのを抑制できる程度の高さに形成されている。また、ガード電極の電位は０Ｖに調整されている。その他の構成は、第７実施形態と同じである。

なお、第９実施形態の効果は、上記第７実施形態および第８実施形態と同様である。

（第１０実施形態）
図１９を参照して、この第１０実施形態では、上記第８実施形態と異なり、ストッパ膜１４ｃの可動電極２４側の表面の端部が面取りされている静電誘導型発電装置１ｇについて説明する。

この第１０実施形態による静電誘導型発電装置１ｇでは、図１０に示すように、固定基板１１の上面上には、約２０μｍの厚みを有するガード電極１５が形成されている。また、ガード電極１５の上面上には、約１μｍの厚みを有するストッパ膜１４ｃが形成されている。なお、ストッパ膜１４ｃは、本発明の「部材」の一例である。ここで、第１０実施形態では、ストッパ膜１４ｃの可動電極２４側の表面の端部は、面取りされている。なお、ストッパ膜１４ｃの上面の高さは、エレクトレット膜１３と可動電極２４とが振動によって接触するのを抑制できる程度の高さに形成されている。その他の構成は、第７実施形態と同じである。

第１０実施形態では、上記のように、ストッパ膜１４ｃの可動電極２４側の表面の端部を面取りすることによって、ストッパ膜１４ｃの可動電極２４側の表面の端部が滑らかな形状なので、可動電極２４が振動により移動しているときに、ストッパ膜１４ｃと可動電極２４とが接触して、引っ掛かるのを抑制することができる。

なお、第１０実施形態のその他の効果は、上記第７実施形態および第８実施形態と同様である。

（第１１実施形態）
図２０を参照して、この第１１実施形態では、上記第１０実施形態と異なり、可動電極２４ａは、可動基板２１ａに埋め込まれるように形成されている静電誘導型発電装置１ｈについて説明する。

この第１１実施形態による静電誘導型発電装置１ｈでは、図２０に示すように、可動電極２４ａは、可動基板２１ａに埋め込まれるように形成されている。なお、可動基板２１ａは、本発明の「第１基板」の一例である。また、可動電極２４ａは、本発明の「第１電極」の一例である。また、ストッパ膜１４ｃとガード電極１５との厚みは、ストッパ膜１４ｃとガード電極１５とを積層したときの合計厚みが固定電極１２とエレクトレット膜１３とを積層したときの合計厚みよりも大きくなるように形成されている。その他の構成は、第１０実施形態と同じである。

第１１実施形態では、上記のように、可動電極２４ａを、可動基板２１ａに埋め込むように構成することによって、可動基板２１ａの表面に凹凸がない形状になるので、可動電極２４ａが振動により移動しているときに、可動電極２４ａがストッパ膜１４ｃと接触して引っ掛かるのをより抑制することができる。

なお、第１１実施形態のその他の効果は、上記第７実施形態および第８実施形態と同様である。

（第１２実施形態）
図２１を参照して、この第１２実施形態では、上記第７実施形態〜第１１実施形態と異なり、可動基板２１ｂは、Ｚ方向に振動する静電誘導型発電装置１ｉについて説明する。

この第１２実施形態による静電誘導型発電装置１ｉでは、図２１に示すように、可動基板２１ｂの上面上にばね部２２ａが形成されており、可動基板２１ｂがＺ方向に振動することにより発電が行われる。上記第７実施形態〜第１１実施形態では、可動電極２４および２４ａとエレクトレット膜１３とが対向する面積を変化させることによって発電が行われるのに対して、第１２実施形態では、可動電極２４とエレクトレット膜１３との距離を変化させることによって発電が行われている。なお、その他の構成は、第７実施形態と同じである。

なお、第１２実施形態の効果は、上記第７実施形態と同様である。

（第１３実施形態）
図２２〜図２４を参照して、この第１３実施形態では、上記第１実施形態〜第１２実施形態と異なり、エレクトレット膜４３が凹部４２１の底面を埋め込むように形成されている静電誘導型発電装置１ｊについて説明する。

この第１３実施形態による静電誘導型発電装置１ｊは、図２２に示すように、固定電極部２ｄと、可動電極部３ｂと、固定電極部２ｄおよび可動電極部３ｂに接続される回路７１とによって構成されている。以下、詳細に説明する。

図２２に示すように、第１３実施形態では、固定電極部２ｄのシリコンからなる固定電極４１の表面上に、シリコン窒化膜からなるストッパ膜４２が形成されている。なお、固定電極４１は、本発明の「第２電極」の一例である。また、ストッパ膜４２は、本発明の「部材」の一例である。また、ストッパ膜４２は、固定電極４１の表面上に凸状に形成されている。また、ストッパ膜４２は、本発明の「凸部」の一例でもある。また、図２３に示すように、ストッパ膜４２は、平面的に見て短冊状の貫通穴を有している。この貫通穴と固定電極４１の表面とによって、溝状の凹部４２１が形成されている。なお、凹部４２１は、約１０μｍ〜約１０００μｍの幅Ｗ４を有するとともに、約０．１μｍ〜約１００μｍの深さＤ１を有する。ここで、第１３実施形態では、溝状の凹部４２１の底面（固定電極４１のストッパ膜４２が形成されない表面）を埋め込むように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの有機材料や、シリコン酸化膜からなる約０．１μｍ〜約５０μｍの厚みを有する櫛歯状のエレクトレット膜４３が形成されている。なお、ストッパ膜４２とエレクトレット膜４３とにより、固定電極４１の後述する可動電極６２と対向する表面上が覆われているので、コロナ放電によりエレクトレット膜４３の可動電極６２と対向する表面側から電荷を注入する際に、注入される電荷が接地（図示せず）されている固定電極４１を介して流出するのを抑制することが可能となる。その結果、エレクトレット膜４３の表面電位にバラツキが生じるのを抑制することが可能となる。

また、図２２に示すように、固定電極部２ｄと間隔をおいて、可動電極部３ｂが配置されている。可動電極部３ｂでは、石英からなる可動基板６１の表面上に、アルミニウムやチタンなどからなる可動電極６２が形成されている。なお、可動電極６２は、本発明の「第１電極」の一例である。また、可動電極６２は、図２４に示すように、櫛歯状に形成されている。

また、図２２に示すように、固定電極４１と可動電極６２とには、配線７２を介して回路７１が電気的に接続されている。

次に、図２２を用いて、本発明の第１３実施形態による静電誘導型発電装置１ｊの発電動作について説明する。

図２２に示すように、静電誘導型発電装置１ｊに振動が加わらない状態では、ストッパ膜４２と可動電極６２とが間隔をおいて対向するように配置される。次に、静電誘導型発電装置１ｊに水平方向（Ｘ方向）の一方の方向に振動が加わることにより、エレクトレット膜４３と可動電極６２とが間隔をおいて対向するように配置される。ここで、エレクトレット膜４３の表面には正電荷または負電荷が蓄積されており、可動電極６２には、エレクトレット膜４３の可動電極６２側に蓄積された電荷と反対の電荷が静電誘導によって引き起こされている。

次に、静電誘導型発電装置１ｊがＸ方向の他方の方向に移動することにより、図２２に示すように、ストッパ膜４２と可動電極６２とが対向する。これにより、可動電極６２に誘導される電荷の量が変化する。この電荷の量の変化を、固定電極４１と可動電極６２とに配線７２を介して接続された回路７１により取り出すことによって発電が行われる。

第１３実施形態では、上記のように、ストッパ膜４２と、固定電極４１の表面上に設けられた溝状の凹部４２１とを備え、エレクトレット膜４３を凹部４２１の底面を埋め込むように形成することによって、ストッパ膜４２により、物理的な衝撃によって可動電極６２が図２２に示すＺ方向（垂直方向）に移動して可動電極６２とエレクトレット膜４３とが接触するのを抑制することができるので、可動電極６２とエレクトレット膜４３とが接触することによりエレクトレット膜４３に蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。

（第１４実施形態）
図２５を参照して、この第１４実施形態では、上記第１３実施形態と異なり、ストッパ膜４２の表面上に導電層４４が形成されている固定電極部２ｅについて説明する。

この第１４実施形態による固定電極部２ｅでは、図２５に示すように、ストッパ膜４２の表面上に導電層４４が形成されている。なお、第１４実施形態のその他の構成は、上記第１３実施形態と同様である。

第１４実施形態では、上記のように、ストッパ膜４２の表面上に導電層４４を形成することによって、エレクトレット膜４３に蓄積された電荷による電界のうちエレクトレット膜４３の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制することができるので、エレクトレット膜４３の主表面に対向しない位置に電界が回りこむのを抑制することができる。これにより、エレクトレット膜４３の主表面に対向する位置の電位と、エレクトレット膜４３に対向しない位置の電位との差を大きくすることができるので、可動電極６２（図２２参照）がエレクトレット膜４３に対向する位置にある場合と、可動電極６２がエレクトレット膜４３に対向しない位置にある場合とにおける、静電誘導によって可動電極６２に誘導される電荷の量の差を大きくすることができる。その結果、発電量を大きくすることができる。

（第１５実施形態）
図２６を参照して、この第１５実施形態では、上記第１３実施形態と異なり、固定電極４１ａの表面上に溝状の凹部４１１ａと凸部４１２ａとが形成されている固定電極部２ｆについて説明する。

この第１５実施形態による固定電極部２ｆでは、図２６に示すように、固定電極４１ａの表面上に溝状の凹部４１１ａと凸部４１２ａとが形成されている。なお、固定電極４１ａは、本発明の「第２電極」の一例である。また、凹部４１１ａは、約１０μｍ〜約１０００μｍの幅Ｗ４を有するとともに、約０．１μｍ〜約１００μｍの深さＤ１を有する。なお、溝状の凹部４１１ａは、図２３に示す第７実施形態と同様に、平面的に見て短冊状になるように形成されている。ここで、第１５実施形態では、溝状の凹部４１１ａの底面を埋め込むように、ＰＴＦＥなどの有機材料やシリコン酸化膜などからなる凹部４１１ａの深さＤ１よりも小さい約０．１μｍ〜約５０μｍの厚みを有するエレクトレット膜４３ａが形成されている。

なお、第１５実施形態のその他の構成は、上記第１３実施形態と同様である。

第１５実施形態では、上記のように、固定電極４１ａの表面に設けられた溝状の凹部４１１ａと凸部４１２ａとを備え、エレクトレット膜４３ａを凹部４１１ａの底面を埋め込むように形成することによって、凸部４１２ａにより、物理的な衝撃によって可動電極６２が図２２に示すＺ方向(垂直方向)に移動して可動電極６２とエレクトレット膜４３ａとが接触するのを抑制することができるので、可動電極６２とエレクトレット膜４３ａとが接触することによりエレクトレット膜４３ａに蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。また、エレクトレット膜４３ａを固定電極４１ａの表面に設けられた凹部４１１ａの底面を埋め込むように形成することによって、固定電極４１ａに複数のエレクトレット膜４３ａを形成し、固定電極４１ａを劈開により個々の固定電極４１ａに分離する場合、エレクトレット膜４３ａを固定電極４１ａの表面上の全面に形成する場合と異なり、エレクトレット膜４３ａが劈開により分離されることはないので、エレクトレット膜４３ａの劈開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、エレクトレット膜４３ａの表面電位が低下するのを抑制することができる。

（第１６実施形態）
図２７を参照して、この第１６実施形態では、上記第１５実施形態と異なり、エレクトレット膜４３ｂが溝状の凹部４１１ａの側面上にも形成されている固定電極部２ｇについて説明する。

この第１６実施形態による固定電極部２ｇでは、図２７に示すように、ＰＴＦＥなどの有機材料やシリコン酸化膜などからなるエレクトレット膜４３ｂが溝状の凹部４１１ａの底面を埋め込むように形成されているとともに、溝状の凹部４１１ａの側面上にも形成されている。これにより、エレクトレット膜４３ｂが溝状の凹部４１１ａの側面上にも形成されている分、電荷を多く蓄積することが可能になるので、エレクトレット膜４３ｂに蓄積できる電荷の量を多くすることが可能となる。その結果、発電量を大きくすることが可能となる。

なお、第１６実施形態のその他の構成は、上記第１５実施形態と同様である。

（第１７実施形態）
図２８を参照して、この第１７実施形態では、上記第１６実施形態と異なり、凸部４１２ａの表面上にストッパ膜４５ａが形成されている固定電極部２ｈについて説明する。

この第１７実施形態による固定電極部２ｈでは、図２８に示すように、凸部４１２ａの表面上に、エレクトレット膜４３ｂよりも絶縁耐圧の小さい絶縁膜からなるストッパ膜４５ａが形成されている。なお、ストッパ膜４５ａは、本発明の「部材」の一例である。また、図２８に示すエレクトレット膜４５ｂは、溝状の凹部４１１ａの内側に形成されているが、エレクトレット膜４５ｂの端部がストッパ膜４５ａと凸部４１２ａとの間に食い込むように形成されていてもよい。このとき、ストッパ膜４５ａの端部は、上方に反った形状となる。

なお、第１７実施形態のその他の構成は、上記第１６実施形態と同様である。

第１７実施形態では、上記のように、凸部４１２ａの表面上にエレクトレット膜４３ｂよりも絶縁耐圧の小さいストッパ膜４５ａを形成することによって、ストッパ膜４５ａがエレクトレット膜４３ｂよりも絶縁耐圧が小さいことにより、エレクトレット膜４３ｂとストッパ膜４５ａとを同時にエレクトレット化を行っても、ストッパ膜４５ａの方が先に絶縁破壊をおこすので、エレクトレット膜４３ｂの方がより多くの電荷を蓄積することが可能であり、エレクトレット膜４３ｂとストッパ膜４５ａとに蓄積される電荷の量に差をつけることができる。これにより、エレクトレット膜４３ｂの表面上の電界の強さとストッパ膜４５ａの表面上の電界の強さとを異ならせることができる。また、凸部４１２ａの表面上にストッパ膜４５ａを形成することによって、容易に、可動電極６２（図２２参照）とエレクトレット膜４３ｂとが接触するのを抑制することができる。

（第１８実施形態）
図２９を参照して、この第１８実施形態では、上記第１７実施形態と異なり、固定電極部２ｉの表面上に電荷流出抑制膜４６が形成されている固定電極部２ｉについて説明する。

この第１８実施形態による固定電極部２ｉでは、図２９に示すように、固定電極部２ｉの表面上に、ＭＳＱ（Ｍｅｔｈｙｌ Ｓｉｌｓｅｓ Ｑｕｉｏｘａｎｅ：メチルシルセスキオキサン）からなる電荷流出抑制膜４６が形成されている。これにより、エレクトレット膜４３ｂから電荷が流出するのを抑制することが可能となる。また、エレクトレット膜４３ｂは、凹部４１１ａの底面上と側面上とに形成されており、エレクトレット膜４３ｂは、中央部が窪んだ形状をしている。また、エレクトレット膜４３ｂの中央部上に形成される電荷流出抑制膜４６も同様に窪んだ形状をしている。これにより、ストッパ膜４５ａ上に形成される電荷流出抑制膜４６が磨耗などによって劣化した場合でも、エレクトレット膜４３ｂの中央部上に形成される電荷流出抑制膜４６は劣化するのが抑制される。その結果、エレクトレット膜４３ｂの寿命を延ばすことが可能となる。

なお、第１８実施形態のその他の構成は、上記第１７実施形態と同様である。

（第１９実施形態）
図３０を参照して、この第１９実施形態では、上記第１７実施形態と異なり、エレクトレット膜４３ｃがストッパ膜４５ａの側面にも形成されている固定電極部２ｊについて説明する。

この第１９実施形態による固定電極部２ｊでは、図３０に示すように、ＰＴＦＥなどの有機材料やシリコン酸化膜などからなるエレクトレット膜４３ｃが溝状の凹部４１１ａの底面を埋め込むように形成されているとともに、溝状の凹部４１１ａの側面上およびストッパ膜４５ａの側面上にも形成されている。エレクトレット膜４３ｃがストッパ膜４５ａの側面上にも形成されている分、エレクトレット膜４３ｃに蓄積する電荷を大きくすることが可能となる。

なお、第１９実施形態のその他の構成は、上記第１７実施形態と同様である。

（第２０実施形態）
図３１を参照して、この第２０実施形態では、上記第１９実施形態と異なり、エレクトレット膜４３ｄが、凹部４１１ａを埋め込むように形成されている固定電極部２ｋについて説明する。

この第２０実施形態による固定電極部２ｋでは、図３１に示すように、ＰＴＦＥなどの有機材料やシリコン酸化膜などからなるエレクトレット膜４３ｄが、凹部４１１ａを埋め込むように形成されている。

なお、第２０実施形態のその他の構成は、上記第１７実施形態と同様である。

また、第２０実施形態の効果は、上記第１７実施形態と同様である。

（第２１実施形態）
図３２を参照して、この第２１実施形態では、上記第１５実施形態〜第２０実施形態と異なり、凹部４１１ｂが、凹部４１１ｂの底面から開口上端部に向かって幅が大きくなるように形成されている固定電極部２ｌについて説明する。

この第２１実施形態による固定電極部２ｌでは、図３２に示すように、固定電極４１ｂの表面上に溝状の凹部４１１ｂと凸部４１２ｂとが形成されている。なお、固定電極４１ｂは、本発明の「第２電極」の一例である。また、凸部４１２ｂは、本発明の「部材」の一例である。また、凹部４１１ｂは、約１０μｍ〜約１０００μｍの幅Ｗ５を有するとともに、約０．１μｍ〜約１００μｍの深さＤ３を有する。ここで、第２１実施形態では、凹部４１１ｂは、凹部４１１ｂの底面から開口上端部に向かって幅が大きくなるように形成されている。また、溝状の凹部４１１ｂは、図２３に示す第１３実施形態と同様に、平面的に見て短冊状になるように形成されている。また、溝状の凹部４１１ｂには、ＰＴＦＥなどの有機材料やシリコン酸化膜などからなるエレクトレット膜４３ｅが、凹部４１１ｂの底面に、凹部４１１ｂの深さＤ３よりも小さい約０．１μｍ〜約５０μｍの厚みＤ４で形成されている。

なお、第２１実施形態のその他の構成は、上記第１３実施形態と同様である。

第２１実施形態では、上記のように、凹部４１１ｂを凹部４１１ｂの底面から開口上端部に向かって幅が大きくなるように形成することによって、凹部４１１ｂの側面近傍のエレクトレット膜４３ｅの厚みが小さくなるので、凹部４１１ｂの側面近傍の電界が弱くなる。これにより、可動電極６２（図２２参照）が接近した場合、エレクトレット膜４３ｅからの放電を抑制することができる。また、凹部４１１ｂの側面近傍の電界が弱いので、コロナ放電によりエレクトレット膜４３ｅに電荷を注入する際に、凹部４１１ｂの側面近傍の電界の反発力により、エレクトレット膜４３ｅの底面に電荷が注入されにくくなるのを抑制することができる。また、凹部４１１ｂを凹部４１１ｂの底面から開口上端部に向かって幅が大きくなるように形成することによって、凹部４１１ｂの側面が傾斜しているので、可動電極６２（図２２参照）が凹部４１１ｂの側面に引っ掛かるのを抑制することができる。

（第２２実施形態）
図３３を参照して、この第２２実施形態では、上記第２１実施形態と異なり、凸部４１２ｂの表面上に、ストッパ膜４５ｂが形成されている固定電極部２ｍについて説明する。

この第２２実施形態による固定電極部２ｍでは、図３３に示すように、凸部４１２ｂの表面上に、エレクトレット膜４３ｅよりも絶縁耐圧の小さい絶縁膜からなるストッパ膜４５ｂが形成されている。なお、ストッパ膜４５ｂは、本発明の「部材」の一例である。凸部４１２ｂの表面上にストッパ膜４５ｂが形成されていることによって、容易に、可動電極６２（図２２参照）とエレクトレット膜４３ｅとが接触するのを抑制することが可能となる。

なお、第２２実施形態のその他の構成は、上記第２１実施形態と同様である。

（第２３実施形態）
図３４を参照して、この第２３実施形態では、上記第２１実施形態と異なり、エレクトレット膜４３ｆが溝状の凹部４１１ｂの側面上にも形成されている固定電極部２ｎについて説明する。

この第２３実施形態による固定電極部２ｎでは、図３４に示すように、ＰＴＦＥなどの有機材料やシリコン酸化膜などからなるエレクトレット膜４３ｆが溝状の凹部４１１ｂの底面を埋め込むように形成されているとともに、溝状の凹部４１１ｂの側面上にも形成されている。これにより、エレクトレット膜４３ｆが溝状の凹部４１１ｂの側面上にも形成されている分、電荷を多く蓄積することが可能になるので、エレクトレット膜４３ｆに蓄積できる電荷の量を多くすることが可能となる。その結果、発電量を大きくすることが可能となる。

なお、第２３実施形態のその他の構成は、上記第２１実施形態と同様である。

また、第２３実施形態の効果は、上記第２１実施形態と同様である。

（第２４実施形態）
図３５を参照して、この第２４実施形態では、上記第２３実施形態と異なり、凸部４１２ｂの表面上にストッパ膜４５ｂが形成されている固定電極部２ｏについて説明する。

この第２４実施形態による固定電極部２ｏでは、図３５に示すように、凸部４１２ｂの表面上に、エレクトレット膜４３ｆよりも絶縁耐圧の小さい絶縁膜からなるストッパ膜４５ｂが形成されている。なお、ストッパ膜４５ｂは、本発明の「部材」の一例である。

なお、第２４実施形態のその他の構成は、上記第２３実施形態と同様である。

第２４実施形態では、上記のように、凸部４１２ｂの表面上にエレクトレット膜４３ｆよりも絶縁耐圧の小さいストッパ膜４５ｂを形成することによって、ストッパ膜４５ｂがエレクトレット膜４３ｆよりも絶縁耐圧が小さいことにより、エレクトレット膜４３ｆとストッパ膜４５ｂとを同時にエレクトレット化を行っても、ストッパ膜４５ｂの方が先に絶縁破壊をおこすので、エレクトレット膜４３ｆとストッパ膜４５ｂとに蓄積される電荷の量に差をつけることができる。これにより、エレクトレット膜４３ｆの表面上の電界の強さとストッパ膜４５ｂの表面上の電界の強さとを異ならせることができる。

（第２５実施形態）
図３６を参照して、この第２５実施形態では、上記第１５実施形態〜第２４実施形態と異なり、固定電極４１ｃの端部に凸部４１３ｃが形成されている固定電極部２ｐについて説明する。

この第２５実施形態による固定電極部２ｐでは、図３６に示すように、シリコンからなる固定電極４１ｃの表面上に溝状の凹部４１１ｃと凸部４１２ｃとが形成されている。なお、固定電極４１ｃは、本発明の「第２電極」の一例である。また、溝状の凹部４１１ｃは、図２３に示す第１３実施形態と同様に、平面的に見て短冊状になるように形成されている。ここで、第２５実施形態では、固定電極部２ｐの端部には、可動電極６２（図２２参照）と後述するエレクトレット膜４３ｇとが接触するのを抑制するための凸部４１３ｃが形成されている。なお、凸部４１３ｃは、本発明の「部材」の一例である。また、溝状の凹部４１１ｃの底面を埋め込むとともに、凹部４１１ｃの側面を覆うように、ＰＴＦＥなどの有機材料やシリコン酸化膜などからなるエレクトレット膜４３ｇが形成されている。

なお、第２５実施形態のその他の構成は、上記第１３実施形態と同様である。

第２５実施形態では、上記のように、可動電極６２とエレクトレット膜４３ｇとが接触するのを抑制するための凸部４１３ｃを備えることにより、物理的な衝撃によって可動電極６２が図２２に示すＺ方向(垂直方向)に移動して可動電極６２とエレクトレット膜４３ｇとが接触するのを抑制することができるので、可動電極６２とエレクトレット膜４３ｇとが接触することによりエレクトレット膜４３ｇに蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。

（第２６実施形態）
図３７を参照して、この第２６実施形態では、上記第２５実施形態と異なり、エレクトレット膜４３ｉと導電層４７との表面上に、電荷流出抑制膜４８が形成されている固定電極部２ｑについて説明する。

この第２６実施形態による固定電極部２ｑでは、図３７に示すように、シリコン、石英、プラスチックまたはテフロン（登録商標）からなる固定電極４１ｅの表面上に溝状の凹部４１１ｅと凸部４１２ｅとが形成されている。なお、シリコンからなる固定電極４１ｅは、本発明の「第２電極」の一例である。また、溝状の凹部４１１ｅは、平面的に見て矩形状になるように形成されている。また、凸部４１２ｅは、可動電極６２（図２２参照）と後述するエレクトレット膜４３ｉとが接触するのを抑制する機能を有している。なお、凸部４１２ｅは、本発明の「部材」の一例である。また、溝状の凹部４１１ｅの底面を埋め込むように、ＰＴＦＥなどの有機材料やシリコン酸化膜などからなる約０．１μｍ〜約５０μｍの厚みを有するエレクトレット膜４３ｉ形成されている。なお、エレクトレット膜４３ｉの可動電極６２（図２２参照）と対向する側の表面には、凸部４３１ｉが形成されている。また、凸部４３１ｉの表面上には導電層４７が形成されている。また、凸部４３１ｉと導電層４７との表面上には、ＭＳＱからなる電荷流出抑制膜４８が形成されている。これにより、エレクトレット膜４３ｉの表面から電荷が流出するのを抑制することが可能となる。

なお、第２６実施形態のその他の構成は、上記第１３実施形態と同様である。

（第２７実施形態）
図３８を参照して、この第２７実施形態では、上記第１実施形態〜第２６実施形態と異なり、ストッパ膜９３が、可動基板９２と固定電極９０との間に配置されている静電誘導型発電装置１ｋについて説明する。

この第２７実施形態による静電誘導型発電装置１ｋでは、図３８に示すように、シリコンからなる固定電極９０の表面上にエレクトレット膜９１が形成されている。また、固定電極９０と対向するように配置される可動基板９２の表面上に、エレクトレット膜９１と対向するように可動電極９３が形成されている。なお、可動電極９３は、本発明の「第１電極」の一例であるとともに、固定電極９０は、本発明の「第２電極」の一例である。また、固定電極９０と可動基板９２との間で、かつ、固定電極９０および可動基板９２から間隔をおいてストッパ膜９４が配置されている。これにより、可動電極９３とエレクトレット膜９１とが接触するのを抑制することが可能となる。なお、ストッパ膜９４は、本発明の「部材」の一例である。

また、静電誘導型発電装置１ｋでは、可動基板９２と固定電極９０とがＸ方向に相対的に移動することによって、エレクトレット膜９１に蓄積された電荷による静電誘導により可動電極９３に蓄積された電荷の量が変化するので、この電荷の変化量を取り出すことにより発電が可能となる。

（第２８実施形態）
図３９および図４０を参照して、この第２８実施形態では、上記第２７実施形態と異なり、ストッパ膜９４ａが、筐体９５に配置されている静電誘導型発電装置１ｌについて説明する。

この第２８実施形態による静電誘導型発電装置１ｌでは、図３９に示すように、筐体９５の内面の下面上に可動基板９２が形成されている。また、可動基板９２の下面上には、可動電極９３が形成されている。なお、可動電極９３は、本発明の「第１電極」の一例である。また、可動電極９３は、櫛歯状に形成されている。また、可動基板９２と間隔をおいて、シリコンからなる固定電極９０が配置されている。なお、固定電極９０は、本発明の「第２電極」の一例である。また、図４０に示すように、固定電極９０の可動電極９３側の上面上には、エレクトレット膜９１が形成されており、エレクトレット膜９１も可動電極９３と同様に短冊状に形成されている。

また、図３９に示すように、固定電極９０と可動基板９２との間で、かつ、固定電極９０および可動基板９２から間隔をおいて、筐体９５の内面の側面上にストッパ膜９４ａが配置されている。なお、ストッパ膜９４ａは、本発明の「部材」の一例である。また、ストッパ膜９４ａは、短冊状の可動電極９３の延びる方向と平行な方向に形成されている。

また、静電誘導型発電装置１ｌでは、可動基板９２（筐体９５）と固定電極９０とがＸ方向に相対的に移動することによって、エレクトレット膜９１に蓄積された電荷による静電誘導により可動電極９３に蓄積された電荷の量が変化するので、この電荷の変化量を取り出すことにより発電が可能となる。

（第２９実施形態）
図４１を参照して、この第２９実施形態では、上記第２８実施形態と異なり、固定電極９０が、筐体９５に固定されている静電誘導型発電装置１ｍについて説明する。

この第２９実施形態による静電誘導型発電装置１ｍでは、図４１に示すように、筐体９５の内面の上面上に固定電極９０が形成されている。また、第２８実施形態と異なり、可動基板９２は、筐体９５には固定されていない。なお、第２９実施形態のその他の構成は、上記第２８実施形態と同様である。

（第３０実施形態）
図４２を参照して、この第３０実施形態では、上記第２９実施形態と異なり、ストッパ膜９４ａが、固定電極９０と可動基板９２とに接している静電誘導型発電装置１ｎについて説明する。

この第３０実施形態による静電誘導型発電装置１ｎでは、図４２に示すように、ストッパ膜９４ａが、固定電極９０と可動基板９２とに接するように配置されている。

（第３１実施形態）
図４３〜図４５を参照して、この第３１実施形態では、上記第３０実施形態と異なり、筐体９５の内面の側面と中央部とに、それぞれ、ストッパ膜９４ａとストッパ膜９４ｂとが配置されている静電誘導型発電装置１ｏについて説明する。

この第３１実施形態による静電誘導型発電装置１ｏでは、図４３〜図４５に示すように、ストッパ膜９４ａが筐体９５の内面の側面上に配置されているとともに、ストッパ膜９４ｂが筐体９５の内面の中央部に配置されている。これにより、可動基板９２と固定電極９０とが反った場合でも、中央部でエレクトレット膜９１と可動電極９３とが接触するのを抑制することが可能となる。なお、ストッパ膜９４ｂは、本発明の「部材」の一例である。また、エレクトレット膜９１は、短冊状に形成されており、ストッパ膜９４ａおよび９４ｂは、短冊状のエレクトレット膜９１が延びる方向（Ｘ方向）と交差するＹ方向に延びるように形成されている。なお、静電誘導型発電装置１ｏでは、可動基板９２および固定電極９０がＹ方向に相対的に振動することにより発電が可能となる。

（第３２実施形態）
図４６および図４７を参照して、この第３２実施形態では、上記第３１実施形態と異なり、筐体９５の内面の側面にのみストッパ膜９４ａが配置されている静電誘導型発電装置１ｐについて説明する。

この第３２実施形態による静電誘導型発電装置１ｐでは、図４６および図４７に示すように、ストッパ膜９４ａが筐体９５の内面の側面上に配置されており、上記第３１実施形態のように筐体９５の中央部には配置されていない。なお、第３２実施形態のその他の構成は、上記第３１実施形態と同様である。

（第３３実施形態）
図４８および図４９を参照して、この第３３実施形態では、上記第３１実施形態と異なり、筐体９５の内面の中央部にのみストッパ膜９４ｂが配置されている静電誘導型発電装置１ｑについて説明する。

この第３３実施形態による静電誘導型発電装置１ｑでは、図４８および図４９に示すように、ストッパ膜９４ｂが筐体９５の内面の中央部に配置されており、上記第３１実施形態のように筐体９５の側面には配置されていない。なお、第３３実施形態のその他の構成は、上記第３１実施形態と同様である。

（第３４実施形態）
図５０を参照して、この第３４実施形態では、上記第１３実施形態と異なり、ストッパ膜９６ａが、可動電極９２の下面上に形成されている静電誘導型発電装置１ｒについて説明する。

この第３４実施形態による静電誘導型発電装置１ｒでは、図５０に示すように、可動基板９２の下面上に可動電極９３が形成されているとともに、可動基板９２の端部に、可動電極９３と隣接するようにストッパ膜９６ａが配置されている。なお、ストッパ膜９６ａは、本発明の「部材」の一例である。また、可動基板９２と対向するように、固定電極部２ｆが設けられている。なお、固定電極部２ｆの構成は、図２６に示す上記第１５実施形態と同様である。

この静電誘導型発電装置１ｒでは、固定電極部２ｂにエレクトレット膜４３ａの表面よりも突出した凸部４１２ａが設けられるとともに、可動基板９２の下面上にストッパ膜９６ａが配置されていることにより、可動電極９２とエレクトレット膜４３ａとが接触するのをより抑制することが可能となる。

（第３５実施形態）
図５１を参照して、この第３５実施形態では、上記第３４実施形態と異なり、ストッパ膜９６ｂが、可動基板９２と固定電極部２ｆとの間に配置されている静電誘導型発電装置１ｓについて説明する。

この第３５実施形態による静電誘導型発電装置１ｓでは、図５１に示すように、ストッパ膜９６ｂが、可動基板９２と固定電極部２ｆとの間で、かつ、可動基板９２および固定電極部２ｆから間隔をおいて配置されている。なお、ストッパ膜９６ｂは、本発明の「部材」の一例である。またストッパ膜９６ｂは、可動基板９２および固定電極部２ｆの端部と対向する位置に配置されている。なお、第３５実施形態のその他の構成は、上記第３４実施形態と同様である。

（第３６実施形態）
図５２を参照して、この第３６実施形態では、上記第３４実施形態と異なり、ストッパ膜９６ｃが、固定電極部２ｆの上面上に形成されている静電誘導型発電装置１ｔについて説明する。

この第３６実施形態による静電誘導型発電装置１ｔでは、図５２に示すように、ストッパ膜９６ｃが、固定電極部２ｆの端部の上面上に配置されている。なお、ストッパ膜９６ｃは、本発明の「部材」の一例である。また、第３６実施形態のその他の構成は、上記第３４実施形態と同様である。

（第３７実施形態）
図５３を参照して、この第３７実施形態では、上記第１実施形態〜第３６実施形態と異なり、可動電極部３ｃの表面が、保護膜９７によって覆われている可動電極部３ｃについて説明する。

この第３６実施形態による可動電極部３ｃでは、図５３に示すように、可動基板９２の下面上には、可動電極９３が形成されている。また、可動基板９２の下面上と可動電極９３との表面を覆うように、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜からなる保護膜９７が形成されている。

第３７実施形態では、上記のように、可動基板９２の下面上と可動電極９３との表面を覆うように、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜からなる保護膜９７を形成することによって、保護膜９７により、可動電極９３と対向する位置に配置される、エレクトレット膜と可動電極９３とが接触するのを抑制することができる。

（第３８実施形態）
図５４を参照して、この第３８実施形態では、上記第１実施形態〜第３７実施形態と異なり、可動基板７の表面上に、可動電極６２と可動電極６２ａとが隣接するように設けられている静電誘導型発電装置１ｕについて説明する。

この第３８実施形態による静電誘導型発電装置１ｕは、図５４に示すように、固定電極部２ｒと、可動電極部３ｅとによって構成されている。以下、詳細に説明する。

図５４に示すように、固定電極部２ｒでは、シリコンからなる固定電極４ａの表面上に、凸部５０１ａを有する熱酸化膜からなるエレクトレット膜５ｂが形成されている。また、凸部５０１ａの表面上には、導電層６ｂが形成されている。なお、導電層６ｂは、櫛歯状または短冊状に形成されている。また、エレクトレット膜５ｂの表面と導電層６ｂの表面とを覆うように電荷流出抑制膜４８ａが形成されている。また、エレクトレット膜５ｂの端部には、ストッパ９ｂが形成されている。なお、ストッパ９ｂは、可動電極６２および可動電極６２ａとエレクトレット膜５ｂとの間隔を一定の間隔に保つスペーサとしての機能も有する。

また、図５４に示すように、可動電極部３ｅでは、石英からなる可動基板７の表面上に、可動電極６２と可動電極６２ａとが隣接するように設けられている。なお、可動電極６２および可動電極６２ａは、それぞれ、本発明の「第１電極」および「第２電極」の一例である。また、可動基板７、可動電極６２および可動電極６２ａの表面を覆うようにスパッタ酸化膜または窒化膜からなる保護膜６３が形成されている。また、可動電極６２と可動電極６２ａとには、回路７１が配線７２を介して電気的に接続されている。

次に、図５４を用いて、本発明の第３８実施形態による静電誘導型発電装置１ｕの発電動作について説明する。

図５４に示すように、静電誘導型発電装置１ｕに振動が加わらない状態では、エレクトレット膜５ｂの凸部５０１ａと可動電極６２とが間隔をおいて対向するように配置される。ここで、エレクトレット膜５ｂの表面には正電荷または負電荷が蓄積している。また、凸部５０１ａの表面上には、導電層６ｂが形成されていることにより、凸部５０１ａの表面上の電界よりも、エレクトレット膜５ｂの表面上の凸部５０１ａが形成されない領域である凹部５０１ｂの表面上の電界の方が強くなる。その結果、可動電極６２ａに静電誘導される電荷は、可動電極６２に静電誘導される電荷よりも大きくなる。

次に、静電誘導型発電装置１ｕに水平方向（Ｘ方向）の振動が加わり、可動電極部３ｅと固定電極部２ｒとがＸ方向に相対的に移動することにより、可動電極６２が凹部５０１ｂに対向する位置に移動するとともに、可動電極６２ａが凸部５０１ａと対向する位置に移動する。これにより、可動電極６２および６２ａに静電誘導される電荷が変化する。この可動電極６２および６２ａに静電誘導される電荷の変化量を電流として配線７２を介して回路７１により取り出すことによって、静電誘導型発電装置１ｕは発電を行うことが可能となる。

第３８実施形態では、上記のように、可動電極６２および６２ａとエレクトレット膜５ｂとが接触するのを抑制するストッパ９ｂを備えることにより、物理的な衝撃によって可動電極６２および６２ａとエレクトレット膜５ｂとが接触するのを抑制することができるので、可動電極６２および６２ａとエレクトレット膜５ｂとが接触することによりエレクトレット膜５ｂに蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。

（第３９実施形態）
図５５を参照して、この第３９実施形態では、上記第３８実施形態と異なり、固定基板４ｂの端部に凸部４０１ｃが形成されている静電誘導型発電装置１ｖについて説明する。

この第３９実施形態による静電誘導型発電装置１ｖは、図５５に示すように、固定電極部２ｓと、可動電極部３ｅとによって構成されている。以下、詳細に説明する。

図５５に示すように、固定電極部２ｓでは、凸部４０１ｃおよび凹部４０１ｄを有するシリコンからなる固定基板４ｂの凹部４０１ｄの底面を埋め込むように、エレクトレット膜５ｂが形成されている。なお、固定基板４ｂは、本発明の「基板」の一例である。また、凸部４０１ｃは、本発明の「部材」の一例である。なお、凸部４０１ｃは、可動電極６２および可動電極６２ａとエレクトレット膜５ｂとが接触するのを抑制するストッパとしての機能を有するとともに、可動電極６２および可動電極６２ａとエレクトレット膜５ｂとの間隔を一定の間隔に保つスペーサとしての機能も有する。

なお、第３９実施形態のその他の構成は、上記第３８実施形態と同様である。

また、第３９実施形態の動作は、上記第３８実施形態と同様である。

第３９実施形態では、上記のように、可動電極６２および６２ａとエレクトレット膜５ｂとが接触するのを抑制するように固定基板４ｂの凸部４０１ｃがストッパを構成することにより、物理的な衝撃によって可動電極６２および６２ａとエレクトレット膜５ｂとが接触するのを抑制することができるので、可動電極６２および６２ａとエレクトレット膜５ｂとが接触することによりエレクトレット膜５ｂに蓄積された電荷の量が変化するのを抑制することができる。

（第４０実施形態）
図５６を参照して、この第４０実施形態では、上記第３８実施形態と異なり、ストッパ９ｂが、保護膜６３の表面上に形成されている静電誘導型発電装置１ｗについて説明する。

この第４０実施形態による静電誘導型発電装置１ｗは、図５６に示すように、ストッパ９ｂが、保護膜６３の表面上に形成されている。なお、第４０実施形態のその他の構成は、上記第３８実施形態と同様である。

また、第４０実施形態の動作は、上記第３８実施形態と同様である。

（第４１実施形態）
図５７を参照して、この第４１実施形態では、上記第３８実施形態と異なり、エレクトレット膜５ａの表面上に、絶縁膜４１０が形成されている静電誘導型発電装置１ｘについて説明する。

この第４１実施形態による静電誘導型発電装置１ｘの固定電極部２ｔでは、図５７に示すように、固定電極４ａの表面上に、エレクトレット膜５ａが形成されている。また、エレクトレット膜５ａの表面上には、絶縁膜４１０が形成されている。なお、絶縁膜４１０は、櫛歯状または短冊状に形成されている。また、絶縁膜４１０の表面上には、導電層６ｂが形成されている。また、エレクトレット膜５ａと導電層６ｂとの表面を覆うように電荷流出抑制膜４８ａが形成されている。

なお、第４１実施形態のその他の構成は、上記第３８実施形態と同様である。

また、第４１実施形態の動作は、上記第３８実施形態と同様である。

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〜第１１実施形態および第１３実施形態〜第４１実施形態では、櫛歯状または短冊状に形成されたエレクトレット膜および可動電極を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、振動により可動電極とエレクトレット膜とが対向する面積が変化する形状であれば、櫛歯状以外の形状の可動電極およびエレクトレット膜を用いてもよい。

また、上記第１２実施形態では、櫛歯状に形成されたエレクトレット膜および可動電極を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、可動電極とエレクトレット膜とが対向する形状であれば、櫛歯状以外の形状の可動電極およびエレクトレット膜を用いてもよい。

また、上記第７実施形態〜第１２実施形態では、ガラスからなる固定基板および可動基板を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、シリコンからなる固定基板および可動基板を用いてもよい。

また、上記第７実施形態〜第１２実施形態では、シリコンからなる柱部を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、有機ポリマー材料であるポリイミドからなる柱部を用いてもよい。

また、上記第７実施形態〜第１２実施形態では、テフロン（登録商標）からなるエレクトレット膜を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド２フッ化）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン３フッ化）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライドポリ塩化ビニル）、ＳｉＯ_２（シリコン酸化膜）、ＳｉＮ（シリコン窒化膜）などからなるエレクトレット膜を用いてもよい。

また、上記第８実施形態〜第１１実施形態では、ガード電極に積層するようにストッパ膜を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ストッパ膜とガード電極を平面的に異なる位置に配置してもよい。

また、上記第７実施形態〜第１２実施形態では、固定電極側にエレクトレット膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動電極側にエレクトレット膜を形成してもよい。

また、上記第７実施形態〜第１２実施形態では、固定電極側にストッパ膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動電極側にストッパ膜を形成してもよい。なお、エレクトレット膜とストッパ膜とを異なる電極側に形成すると、エレクトレット膜とストッパ膜とが接触することによりエレクトレット膜が劣化するので、エレクトレット膜とストッパ膜とを同じ電極側に形成するほうが好ましい。

また、上記第７実施形態〜第１２実施形態では、ストッパ膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、ガード電極をストッパとして用いてもよい。

また、上記第１５実施形態では、凸部４１２ａの端部が角張った形状を有する例を示したが、本発明はこれに限らず、図５８に示す固定電極部２ｕのように、凹部４１１ｆを有する固定電極４１ｆの凸部４１２ｆの端部が面取りされていてもよい。これにより、可動電極６２（図２２参照）が、凸部４１２ｆに引っ掛かるのを抑制することができる。

また、上記第１実施形態では、可動基板７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５９に示す静電誘導型発電装置１２０の可動電極部３ｆのように、可動基板６１ａの固定電極部２と対向する側の表面に凹部６１１ａを設けてもよい。これにより、可動基板６１ａがＸ方向に振動する際に、固定電極４１ｄの凸部４１２ｄと可動基板６１ａの凹部６１１ａの側面とが接触するので、凹部６１１ａの幅を調節することにより可動基板６１ａが振動する幅を調節することができる。

また、上記第１実施形態では、可動基板７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６０に示す静電誘導型発電装置１２１の可動電極部３ｇのように、可動基板６１の固定電極部２と対向する側の表面に絶縁膜などからなるストッパ部６４を固定電極４１ｄの凸部４１２ｄの上端を挟むように設けてもよい。これにより、可動基板６１がＸ方向に振動する際に、固定電極４１ｄの凸部４１２ｄとストッパ部６４の側面とが接触するので、ストッパ部６４の間隔を調節することにより可動基板６１が振動する幅を調節することができる。

また、上記第１実施形態では、固定電極２の表面上に凸部４０１ｂを設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、図６１に示す静電誘導型発電装置１２２の可動電極部３ｈのように、固定電極部２ｖの固定電極４１ｅの表面上に凸部を設ける代わりに、可動基板６１ｂの表面上に凹部６１１ｂ、および、可動電極６２と導電層４７とが接触するのを抑制するための凸部６１２ｂを設けてもよい。このとき、可動電極６２は、凹部６１１ｂの表面上に形成される。

また、上記第１実施形態では、可動電極部３がＸ方向に振動する例を示したが、本発明はこれに限らず、図６２に示す静電誘導型発電装置１２３の可動電極部３ｉのように、可動基板６１ｃの固定電極部２と対向する表面上に凹部６１１ｃを設け、固定電極４１ｄの凸部４１２ｄを凹部６１１ｃに沿って移動させることにより、可動電極部３ｉをＸ方向に対して垂直なＹ方向（紙面に対して垂直な方向）に振動させてもよい。

また、上記第３８実施形態では、可動基板７、可動電極６２および可動電極６２ａの表面上に、保護膜６３が形成される例を示したが、本発明はこれに限らず、図６３に示す静電誘導型発電装置１２４のように、保護膜６３を形成しなくてもよい。また、可動電極部２ｒの代わりに、たとえば、可動電極部２ｆを用いてもよい。

また、上記第１７実施形態では、固定電極４１ａの凸部４１２ａの表面上にストッパ膜４５ａを形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、図６４に示す固定電極部２ｗのように、導電層５０を形成してもよい。これにより、固定電極４１ａの凹部４１１ａの底面を覆うように形成されるエレクトレット膜４３ｂに蓄積された電荷による電界が、エレクトレット膜４３ｂの主表面に対向しない位置に電界が回りこむのを抑制することができる。

また、上記第７実施形態〜第１２実施形態では、固定電極の表面上にエレクトレット膜が形成される例を示したが、本発明はこれに限らず、図６５に示すように、シリコンなどからなる固定基板の表面上に、エレクトレット膜を形成してもよい。

また、上記第１実施形態〜第４１実施形態に示した静電誘導型発電装置は、たとえば、腕時計、体温計、温度計、歩数計、リモコン、携帯オーディオ、キーレスエントリー、補聴器、ペースメーカ、レーザポインター、電動歯ブラシ、センサ、電子ブック、携帯電話、デジタルカメラ、ゲーム機、冷蔵庫、洗濯機、食器乾燥機、タイヤ空気圧センサなどに適用可能である。

また、上記第１実施形態〜第４１実施形態では、静電動作装置として静電誘導型発電装置に本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、静電誘導型発電装置以外の、たとえば静電アクチュエータに本発明を適用してもよい。

Claims (28)

1. 第１電極（８、８ａ、２４、２４ａ、６２、９３）と、
   前記第１電極と間隔をおいて対向するように形成されるエレクトレット膜（５、５ａ、１３、４３、４３ａ〜４３ｉ、９１）と、
   前記第１電極と前記エレクトレット膜とが所定の間隔以上近づくのを抑制する部材（９、９ａ、１４、１４ａ〜１４ｃ、４２、９４、９４ａ、９４ｂ、９６ａ〜９６ｃ、４０１ｂ、４１２ａ〜４１２ｆ、４１３ｃ、６１２ｄ）とを備えた、静電動作装置。
2. 前記第１電極と間隔をおいて対向するように設けられた第２電極（４、４ａ、１２、４１、４１ａ〜４１ｆ、９０）をさらに備える、請求項１に記載の静電動作装置。
3. 前記部材の前記第１電極側および前記第２電極側の一方の表面の端部は、面取りされている、請求項２に記載の静電動作装置。
4. 前記第１電極が形成される第１基板（２１、２１ｂ）と、前記第２電極が形成される第２基板（１１）とをさらに備え、
   前記部材は、前記第１基板および前記第２基板の一方の表面上に形成されている、請求項２に記載の静電動作装置。
5. 前記第１電極が形成される第１基板（９２）をさらに備え、
   前記部材は、前記第１基板と前記第２電極との間で、かつ、前記第１基板および前記第２電極から間隔をおいた位置に設けられている、請求項２に記載の静電動作装置。
6. 前記第１電極および前記第２電極のうち、前記エレクトレット膜が形成されていない方の表面上を覆うように形成される保護膜（９７）をさらに備える、請求項２に記載の静電動作装置。
7. 前記部材は、前記第１電極と前記エレクトレット膜とが接触するのを抑制するストッパ、または、前記第１電極と前記エレクトレット膜との間隔を一定に保つスペーサとしての機能を有する、請求項１に記載の静電動作装置。
8. 前記エレクトレット膜に隣接するように設けられ、前記エレクトレット膜に蓄積された電荷による電界のうち前記エレクトレット膜の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制するためのガード電極（１５、１５ａ）をさらに備える、請求項１に記載の静電動作装置。
9. 前記第１電極と間隔をおいて対向するように設けられた第２電極をさらに備え、
   前記部材は、前記ガード電極の前記第１電極側および前記第２電極側の一方の表面上に積層するように形成されている、請求項８に記載の静電動作装置。
10. 前記第１電極と前記エレクトレット膜とが所定の間隔以上近づくのを抑制する部材は、前記エレクトレット膜に隣接するように設けられ、前記エレクトレット膜に蓄積された電荷による電界のうち前記エレクトレット膜の主表面に対して垂直な方向の成分以外の成分が発生するのを抑制するためのガード電極として機能する、請求項１に記載の静電動作装置。
11. 前記第１電極が形成される第１基板（２１ａ）をさらに備え、
    前記第１電極は、前記第１基板に埋め込まれている、請求項１に記載の静電動作装置。
12. 前記部材は、前記エレクトレット膜と、前記第１電極との間に形成されている、請求項１に記載の静電動作装置。
13. 前記第１電極が形成される第１基板をさらに備え、
    前記第１基板が振動することが可能なように前記部材によって支持されている、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が形成される第２基板（９０）をさらに備え、
    前記第２基板が振動することが可能なように前記部材によって支持されている、請求項１に記載の静電動作装置。
15. 前記第１電極および前記第２電極の一方の表面に設けられた溝状の凹部（４０１ａ、４１１ａ〜４１１ｆ、４２１）および凸部（４０１ｂ、４１２ａ〜４１２ｆ）をさらに備え、
    前記エレクトレット膜は、前記凹部の少なくとも底面を埋め込むように形成されている、請求項１に記載の静電動作装置。
16. 前記溝状の凹部は、前記凹部の底面から開口上端部に向かって幅が大きくなるように形成されている、請求項１５に記載の静電動作装置。
17. 前記凸部の表面上には導電層が形成されている、請求項１５に記載の静電動作装置。
18. 前記凸部の表面上には、前記エレクトレット膜よりも絶縁耐圧の小さい絶縁膜（４５ａ、４５ｂ）が形成されている、請求項１５に記載の静電動作装置。
19. 前記エレクトレット膜は、前記凹部の底面に、前記凹部の深さよりも小さい厚みで形成されている、請求項１５に記載の静電動作装置。
20. 前記凸部の前記第１電極側および前記第２電極側の一方の表面の端部は、丸形形状または面取り形状に形成されている、請求項１５に記載の静電動作装置。
21. 前記エレクトレット膜の表面上には電荷流出抑制膜（４６、４８）が形成されている、請求項１５に記載の静電動作装置。
22. 前記溝状の凹部を埋め込むように形成される前記エレクトレット膜は、平面的に見て短冊状に形成されている、請求項１５に記載の静電動作装置。
23. 前記部材は、前記エレクトレット膜の表面上に形成されている、請求項１に記載の静電動作装置。
24. 前記部材の少なくとも一部は、前記エレクトレット膜よりも軟らかい部材により形成されている、請求項２３に記載の静電動作装置。
25. 前記部材の表面上に形成される導電層（１０）をさらに備える、請求項２３に記載の静電動作装置。
26. 前記部材は、前記エレクトレット膜が形成されていない側に向かって幅が小さくなるように形成されている、請求項２３に記載の静電動作装置。
27. 第１電極（６２）と、
    前記第１電極と間隔をおいて隣接するように設けられた第２電極（６２ａ）と、
    前記第１電極および前記第２電極に対向するように形成されたエレクトレット膜（５ｂ）と、
    前記第１電極および前記第２電極と前記エレクトレット膜との間に、前記第１電極および前記第２電極と前記エレクトレット膜とが接触するのを抑制するストッパ、または、前記第１電極および前記第２電極と前記エレクトレット膜との間隔を一定に保つスペーサとしての機能を有する部材（９ｂ）とを備えた、静電動作装置。
28. 第１電極（６２）と、
    前記第１電極と間隔をおいて隣接するように設けられた第２電極（６２ａ）と、
    前記第１電極および前記第２電極に対向するとともに、凸部（４０１ｃ）および凹部（４０１ｄ）が設けられる基板（４ｂ）と、
    前記基板に設けられる凹部の底面を埋め込むように形成されたエレクトレット膜（５ｂ）とを備え、
    前記基板に設けられる凸部は、前記第１電極および前記第２電極と前記エレクトレット膜とが接触するのを抑制するストッパ、または、前記第１電極および前記第２電極と前記エレクトレット膜との間隔を一定に保つスペーサとしての機能を有する、静電動作装置。

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