JPWO2008053794A1 - 静電動作装置 - Google Patents

Abstract

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が得られる。可動電極（２２）を含む可動電極部（２０）と、可動電極部（２０）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）と、エレクトレット膜（１２）の上面の所定領域上に形成された導電体層（１３）とを含む固定電極部（１０）とを備え、エレクトレット膜（１２）の導電体層（１３）が形成される領域の表面は、凸状に形成されている。

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。

この発明の第１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電極部とを備え、エレクトレット膜の第１導電体層が形成される領域の表面は、凸状に形成されている。

この第１の局面による静電動作装置では、上記のように、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、エレクトレット膜の第１導電体層が形成される領域の表面を、凸状に形成することによって、電荷が蓄積されるエレクトレット膜の表面の凹状の部分と第１導電体層とがエレクトレット膜の凸状の部分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より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、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。

上記第１の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、第１導電体層とエレクトレット膜の表面の凸状の部分とは、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導電体層とエレクトレット膜の表面の凸状の部分とを同時に加工することができる。

上記第１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１絶縁膜をさらに備える。このように構成すれば、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ので、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、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、第１絶縁膜は、エレクトレット膜の凸状の部分の側面にも形成されている。このように構成すれば、第１絶縁膜を、エレクトレット膜の凸状の部分の側面に形成しない場合に比べて、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。

上記第１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。

上記第１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、エレクトレット膜の凹状の部分の表面から第１導電体層の第１電極側の表面までの高さは、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、エレクトレット膜の凸状の部分および第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。

上記第１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、エレクトレット膜の凹状の部分の表面から第１導電体層の第１電極側の表面までの高さが第１基板上に形成される第１電極の厚みよりも大きい場合と異なり、第１電極とエレクトレット膜とが張り付くこと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、第１基板と、第１電極との間には、第２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。

この場合、第２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２絶縁膜が形成される静電動作装置において、第２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。

上記第１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。

上記第１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。

上記第１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表面の凸状の部分と、第１導電体層との間には、第３絶縁膜が形成されている。このように構成すれば、第３絶縁膜により、エレクトレット膜と第１導電体層とが分離されるので、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。

上記第１の局面による静電動作装置おいて、好ましくは、エレクトレット膜は、第１エレクトレット膜と、第１エレクトレット膜の表面上に形成される第２エレクトレット膜とを含むように構成されている。このように構成すれば、たとえば、電荷を蓄積する部分を第１エレクトレット膜とし、第１エレクトレット膜を熱酸化により形成することにより、容易に、電荷を蓄積するのに適したエレクトレット膜を形成することができる。また、第２エレクトレット膜をプラズマＣＶＤにより形成することにより、エレクトレット膜の形成速度を速くすることができる。これらにより、電荷を蓄積するのに適するとともに、形成速度が速いエレクトレット膜を構成することができる。

上記第１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。

この発明の第２の局面による静電誘導型発電装置は、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、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、エレクトレット膜に蓄積された電荷による電界が第１導電体層によって遮蔽されるので、エレクトレット膜の表面上の電界の強さに強弱をつけることができる。これにより、エレクトレット膜を、たとえば櫛歯状や短冊状に加工した場合と異なり、エレクトレット膜の断面が大きくならないので、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。

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。 図９の３００−３００線に沿った断面図である。 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。 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、エレクトレット膜の表面の凸状の部分の厚みと、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。 エレクトレット膜の表面に凸部を設けない場合のエレクトレット膜の表面の電位の変化を測定する実験のサンプルの断面図である。 エレクトレット膜の表面に凸部を設けた場合のエレクトレット膜の表面の電位の変化を測定する実験のサンプルの断面図である。 エレクトレット膜の表面に凸部を設けた場合のエレクトレット膜の表面の電位の変化を測定する実験のサンプルの断面図である。 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〜第６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の上面上には、約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚みを有する導電体層１３が形成されている。なお、導電体層１３は、本発明の「第１導電体層」の一例である。ここで、第１実施形態では、エレクトレット膜１２の導電体層１３が形成される領域の表面は、凸状に形成されている。また、第１実施形態では、導電体層１３は、接地されている。また、導電体層１３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。ここで、第１実施形態では、エレクトレット膜１２の表面の凸状の部分と、導電体層１３とは、平面的に見て同一の櫛歯状に形成されている。なお、エレクトレット膜１２の表面の凸状の部分（凸部１２１）と導電体層１３とは、エレクトレット膜１２の表面の凹状の部分（凹部１２２）と導電体層１３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、エレクトレット膜１２の凸部１２１と導電体層１３とが、導電体層１３の上面から基板１１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、凸部１２１と導電体層１３とを平面的に見た場合に、凸部１２１の方が大きく形成されていてもよい。なお、エレクトレット膜１２の表面の凸状の部分（凸部１２１）と導電体層１３とを、短冊状に形成してもよい。なお、エレクトレット膜１２の表面の凹部１２２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。

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１３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１３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１３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１３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１３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１３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１３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１３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１３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１３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１３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１３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の導電体層１３が形成される表面の領域を凸状に形成することによって、電荷が蓄積されるエレクトレット膜１２の表面の凹部１２２と導電体層１３とが分離されるので、エレクトレット膜１２に蓄積される電荷が導電体層１３に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、エレクトレット膜１２の凸状の部分（凸部１２１）と導電体層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、凸部１２１と導電体層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１３を、接地することによって、導電体層１３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、導電体層１３を接地する代わりに、導電体層１３が所定の正電位に調整され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６に示すように、固定電極部１０ａにおいて、導電体層１３は、約１Ｖ〜約１０Ｖの電圧１４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１０ａは、本発明の「第２電極部」の一例である。この第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。

第２実施形態では、上記のように、導電体層１３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１３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１３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１３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１３ａ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１ｂについて説明する。

すなわち、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１３ａ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１０ｂは、本発明の「第２電極部」の一例である。また、導電体層１３ａは、本発明の「第１導電体層」の一例である。

この第３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３実施形態では、上記のように、導電体層１３ａ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１２ａ上に形成される導電体層１３ａ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１２ａ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１２ａ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１２ａとが接触することに起因して、エレクトレット膜１２ａが破壊されるのを抑制することができる。

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、エレクトレット膜１２の凹状の部分から導電体層１３ｂの可動電極２２側の表面までの厚みｔ１を、可動電極２２の厚みｔ２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、エレクトレット膜１２上に形成されるエレクトレット膜１２の凹状の部分から導電体層１３ｂの可動電極２２側の表面までの厚み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１０ｃは、本発明の「第２電極部」の一例である。また、導電体層１３ｂの厚みを、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してもよい。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、エレクトレット膜１２の凹状の部分から導電体層１３ｂの可動電極２２側の表面までの厚み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、エレクトレット膜１２の凸状の部分および導電体層１３ｂ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。また、導電体層１３ｂの厚みを、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、可動電極２２とエレクトレット膜１２とが張り付くことをより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および図１０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、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１ｄについて説明する。

この第５実施形態による静電誘導型発電装置１ｄでは、図１０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９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１ｄ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、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１３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１３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１３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１３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１１は、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。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、ＳｉＯ_２からなる膜を積層することによりエレクトレット膜が形成される、静電誘導型発電装置の固定電極部３０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の固定電極部３０では、図１１に示すように、熱酸化により形成されたＳｉＯ_２からなるエレクトレット膜３１の表面上に、凸部３２ａを有するＳｉＯ_２からなるエレクトレット膜３２がプラズマＣＶＤにより形成されている。なお、固定電極部３０は、本発明の「第２電極部」の一例である。また、エレクトレット膜３１およびエレクトレット膜３２は、それぞれ、本発明の「第１エレクトレット膜」および「第２エレクトレット膜」の一例である。また、エレクトレット膜３２（凸部３２ａ）の表面上に導電体層３３が形成されている。なお、導電体層３３は、本発明の「第１導電体層」の一例である。ここで、第６実施形態では、エレクトレット膜３２の表面上の導電体層３３が形成されない表面上、導電体層３３の側面上および導電体層３３の上面上に約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３４が形成されている。なお、電荷流出抑制膜３４は、本発明の「第１絶縁膜」の一例である。また、エレクトレット膜３２の凸部３２ａは、導電体層３３をエッチングで形成するときに、エレクトレット膜３２の表面を凹凸状にエッチングすることにより形成される。なお、凸部３２ａは、約１ｎｍ〜約５０００ｎｍの厚みｔ３を有する。また、凸部３２ａは、エレクトレット膜３１および３２と導電体層３３との間を絶縁する絶縁膜としての機能を有する。

第６実施形態では、上記のように、熱酸化により形成されるエレクトレット膜３１と、プラズマＣＶＤにより形成されるエレクトレット膜３２とを積層することにより、熱酸化により形成されたＳｉＯ_２からなるエレクトレット膜３１が、プラズマＣＶＤにより形成されたＳｉＯ_２からなるエレクトレット膜３２よりも、エレクトレット膜としての品質が良い特徴を生かすことができるとともに、絶縁部（凸部３２ａ）をプラズマＣＶＤにより形成することにより、成膜を早く行うことができる。

また、第６実施形態では、上記のように、エレクトレット膜３２の可動電極２２に対向する表面上と凸部３２ａの側面上とに電荷流出抑制膜３４を形成することによって、容易に、エレクトレット膜３２の表面から電荷が流出するのを抑制することができる。

（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、０．３μｍの厚みを有する導電体層５３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、導電体層５３は、平面的に見て櫛歯状に形成されており、導電体層５３が形成される領域のエレクトレット膜５２の表面は凸状（凸部５２１）に形成されている。また、エレクトレット膜５２と導電体層５３の表面上とには、ＭＳＱからなる電荷流出抑制膜５４が形成されている。また、凸部５２１の厚みｔ４が、０μｍ（凸部なし）および１．４μｍの２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５３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に示す第１実施形態に対応するサンプルでは、導電体層５３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５３の歯の部分の幅（電極幅）Ｗ８を表している。図１４に示すように、導電体層５３の電極幅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Ｗ８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１３に示す、エレクトレット膜５２の凸部５２１の厚みｔ４が、０μｍ（凸部なし）および１．４μｍの場合では、表面電位は、いずれの電極幅においても、０μｍ（凸部なし）の場合の方が高くなることが判明した。これは、コロナ放電によってエレクトレット膜５２に電荷を注入する際に、凸部を設けない形状の方が効率よく注入されたため、表面電位が高くなったと考えられる。しかし、後述するように、コロナ放電から所定の時間が経過すると、凸部を設ける場合の方が表面電位が高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、凸部５２１の厚みｔ４が、０μｍ（凸部なし）および１．４μｍ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。凸部５２１の厚みｔ４が０μｍ（凸部なし）の場合、表面電位は、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、凸部５２１の厚みｔ４が１．４μｍの場合、表面電位は、なだらかに減少している。また、１日目ででは、凸部５２１の厚みｔ４が１．４μｍの場合の表面電位よりも、０μｍ（凸部なし）の場合の表面電位のほうが高くなった。一方、２日目以降では、凸部５２１の厚みｔ４が１．４μｍの場合の表面電位の方が高くなることが判明した。これにより、コロナ放電から２日目以降では、エレクトレット膜５２の凸部５２１により、エレクトレット膜５２の表面から導電体層５３へ電荷が流出するのを抑制す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、凸部５２１の厚みｔ４が０μｍ（凸部なし）の表面電位の変化は、厚みｔ４が１．４μｍ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、凸部５２１を設ける方が、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。

（実験２）
次に、図１７〜図１９を参照して、導電体層６２とエレクトレット膜６１ｂおよび６１ｃとの間に、凸部６１１ｂおよび６１１ｃが設けられる場合と設けられない場合とのエレクトレット膜６１ａ〜６１ｃの表面の電位を比較するために行った実験２について説明する。この実験２では、３つのサンプルを準備した。サンプル１は、図１７に示すように、エレクトレット膜６１ａの表面上に導電体層６２を形成し、エレクトレット膜６１ａの表面上の導電体層６２が形成されない表面上、導電体層６２の側面上および導電体層６２の上面上に電荷流出抑制膜６３を形成した。また、サンプル２は、図１８に示すように、エレクトレット膜６１ｂの表面上に導電体層６２を形成するとともに、導電体層６２をエッチングで形成するときに、エレクトレット膜６１ｂ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６１ｂの表面の凸部６１１ｂが形成されている。なお、凸部６１１ｂは、１μｍの厚みｔ５を有するとともに絶縁部としての機能を有する。また、エレクトレット膜６１ｂの表面上の導電体層６２が形成されない表面上、導電体層６２の側面上および導電体層６２の上面上に電荷流出抑制膜６３を形成した。また、サンプル３は、図１９に示すように、サンプル２の１μｍの厚みｔ５を有する凸部６１１ｂを、２μｍの厚みｔ６を有する凸部６１１ｃとしたものである。

サンプル１〜サンプル３に１００００Ｖのコロナ放電を行うことにより、エレクトレット膜６１ａ〜６１ｃをエレクトレット化する。その後、導電体層６２を接地する。導電体層６２の接地の前後でのエレクトレット膜６１ａ〜６１ｃの表面電位の比較を、以下の表１に示す。

上記表１には、導電体層６２を接地する前と後とでのエレクトレット膜６１ａ〜６１ｃの表面電位の変化率を百分率（接地後の表面電位／接地前の表面電位×１００）で表している。表１に示すように、サンプル１では、接地前後の変化率は約６１．１％となっており、エレクトレット膜６１ａの表面電位は、導電体層６２の接地の前後で約４０％減少していることが確認された。また、サンプル２では、接地前後の変化率は約９４．１％となっており、エレクトレット膜６１ｂの表面電位は、導電体層６２の接地の前後で約６％減少していることが確認された。また、サンプル３では、接地前後の変化率は約９９．３％となっており、エレクトレット膜６１ｃの表面電位は、導電体層６２の接地の前後で約０．７％減少していることが確認された。これらの結果、導電体層６２とエレクトレット膜６１ｂおよび６１ｃとの間に、凸部６１１ｂおよび６１１ｃが設けられた場合、エレクトレット膜６１ｂおよび６１ｃの表面電位が、導電体層６２の接地の後で小さくなるのが抑制されることが確認された。また、凸部の厚みが大きいほど、表面電位が小さくなるのを抑制する効果が大きいことが確認された。また、導電体層６２を接地して発電装置の電極として利用した場合、導電体層６２の凸部の厚みが大きいほど、エレクトレット膜の表面電位の低下量が小さくなるので、エレクトレット膜の表面電位を長期間一定に保つことが可能となる。これにより、発電装置の寿命を長くすることが可能になる。

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実施形態では、エレクトレット膜１２の凸部１２１の上面に導電体層１３を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、図２０に示す変形例のように、エレクトレット膜１２の凸部１２１と導電体層１３との間に絶縁膜１５を形成してもよい。なお、絶縁膜１５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１２の凹部１２２と、導電体層１３とがエレクトレット膜１２の凸部１２１および絶縁膜１５により分離されるので、エレクトレット膜１２の凹部１２２から、導電体層１３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１３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２２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２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２３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２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および導電体層１３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２４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１６を形成した後、導電体層１６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の表面上に導電体層１３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１６は、本発明の「第２導電体層」の一例である。また、導電体層１６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２４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１６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２５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の凹部に対向する、ガラスなどからなる固定基板７０の表面上に導電体層１６ａ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１６ａの表面に形成してもよい。なお、導電体層１６ａ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１３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１３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２２および図２３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２４および図２５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３実施形態では、導電体層１３ａ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１３ａ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１３および１３ａ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 (21)

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、１２ｂ）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（１３、１３ａ、１３ｂ、３３）とを含む第２電極部（１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、３０）とを備え、
   前記エレクトレット膜の前記第１導電体層が形成される領域の表面は、凸状に形成されている、静電動作装置。
2. 前記第１導電体層と前記エレクトレット膜の表面の凸状の部分とは、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. 少なくとも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１絶縁膜（３４）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１絶縁膜は、前記エレクトレット膜の凸状の部分の側面にも形成されている、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。
6. 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凹状の部分の表面から前記第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。
7. 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基板をさらに含み、
   前記エレクトレット膜上に形成される前記第１導電体層の厚みは、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。
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基板をさらに含み、
   前記第１基板と、前記第１電極との間には、第２絶縁膜（２３、２３ａ）が形成されている、請求項１に記載の静電動作装置。
9. 前記第２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８に記載の静電動作装置。
10. 前記第２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８に記載の静電動作装置。
11. 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。
12. 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。
13. 前記エレクトレット膜の表面の凸状の部分と、前記第１導電体層との間には、第３絶縁膜（１５）が形成されている、請求項１に記載の静電動作装置。
14. 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。
15. 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１４に記載の静電動作装置。
16. 前記エレクトレット膜は、第１エレクトレット膜（３１）と、前記第１エレクトレット膜の表面上に形成される第２エレクトレット膜（３２）とを含むように構成されている、請求項１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（１６、１６ａ）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。
21. 第１電極を含む第１電極部と、
    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導電体層とを含む第２電極部とを備える、静電誘導型発電装置。

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