(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトレットに負電荷を注入する電荷注入ステップと、
前記エレクトレットに注入済みの負電荷を部分的に除去する電荷除去ステップと、
を有し、
前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットに注入済みの負電荷がトラップ障壁を超えて前記エレクトレットから離脱するために必要なエネルギを与えるステップであり、
前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットの表面にエキシマレーザを照射するステップを含むことを特徴とするエレクトレットの製造方法。
【請求項２】
前記エキシマレーザの走査ピッチはビーム径と同一またはより小さい値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットの製造方法。
【請求項３】
エレクトレットに負電荷を注入する電荷注入ステップと、
前記エレクトレットに注入済みの負電荷を部分的に除去する電荷除去ステップと、
を有し、
前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットに注入済みの負電荷がトラップ障壁を超えて前記エレクトレットから離脱するために必要なエネルギを与えるステップであり、
前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットの表面に熱した烙印を当接することで前記エレクトレットの表面を部分的に加熱するステップを含むことを特徴とするエレクトレットの製造方法。
【請求項４】
エレクトレットに負電荷を注入する電荷注入ステップと、
前記エレクトレットに注入済みの負電荷を部分的に除去する電荷除去ステップと、
を有し、
前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットに注入済みの負電荷がトラップ障壁を超えて前記エレクトレットから離脱するために必要なエネルギを与えるステップであり、
前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットの表面に敷設されたワイヤを瞬間的に発熱させることで前記エレクトレットの表面を部分的に加熱するステップを含むことを特徴とするエレクトレットの製造方法。
【請求項５】
エレクトレットに負電荷を注入する電荷注入ステップと、
前記エレクトレットに注入済みの負電荷を部分的に除去する電荷除去ステップと、
を有し、
前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットに注入済みの負電荷がトラップ障壁を超えて前記エレクトレットから離脱するために必要なエネルギを与えるステップであり、
前記電荷除去ステップは、マスク越しに照射されるランプからの熱線で前記エレクトレットの表面を部分的に加熱するステップを含むことを特徴とするエレクトレットの製造方法。
【請求項６】
エレクトレットに負電荷を注入する電荷注入ステップと、
前記エレクトレットに注入済みの負電荷を部分的に除去する電荷除去ステップと、
を有し、
前記電荷除去ステップは、前記エレクトレット自体を部分的に変質させて負電荷のトラップ能力を失わせるステップであることを特徴とするエレクトレットの製造方法。
【請求項７】
誘電体を備えた上部基板と、
前記上部基板から所定の距離を隔てて対向する下部基板と、
前記下部基板の表面上に形成されたベース電極及び対向電極と、
前記ベース電極及び前記対向電極を被覆するように形成されたエレクトレットと、
を有し、
前記上部基板と前記下部基板との相対位置変化に伴って、前記エレクトレットと前記対向電極との間に占める前記誘電体の体積占有率が変化したときに、前記対向電極に導入される電荷を電流として出力する発電装置であって、
前記エレクトレットに予め注入された負電荷のうち、前記ベース電極を被覆する第１領域に注入された負電荷は除去されることなく残存しており、その余の第２領域に注入された負電荷は除去されていることを特徴とする発電装置。
【請求項８】
前記第１領域の幅は１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の発電装置。
【請求項９】
前記ベース電極と前記対向電極は、複数の櫛歯部分を有する櫛歯状にそれぞれ形成されており、平面的に見て、互いの櫛歯部分が所定の間隔を隔てて交互に配列されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の発電装置。
【請求項１０】
前記誘電体の表面には、フリンジ電界が前記誘電体内に進入することを妨げるためのトレンチが形成されていることを特徴とする請求項９に記載の発電装置。
【請求項１１】
前記誘電体の表面には、フリンジ電界が前記誘電体内に進入することを妨げるためのフローティング電極が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレットの製造方法、エレクトレット、及び、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い表面電位を持つエレクトレットは、マイクロフォンやマイクロ発電装置など、種々のＭＥＭＳ［micro electromechanical system］デバイスに用いられている。
【０００３】
なお、ＭＥＭＳ技術を用いて製造される振動型発電装置の関連技術としては、例えば、特許文献１や非特許文献１及び２を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１２５５１公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y.Naruse,N.Matsubara,K.Mabuchi,M.Izumi,K.Honma,"ELECTROSTATIC MICRO POWER GENERATOR FROM LOW FREQUENCY VIBRATION SUCH AS HUMAN MOTION",Proceedings of PowerMEMS 2008+ microEMS 2008, Sendai, Japan, November 9-12, (2008)
【非特許文献２】M.Edamoto,Y.Suzuki,N.Kasagi,K.Kashiwagi,Y.Morizawa,T.Yokoyama,T.Seki,and M.Oba,"LOW-RESONANT-FREQUENCY MICRO ELECTRET GENERATOR FOR ENERGY HARVESTING APPLICATION",Proc.IEEE Int.Conf. MEMS 2009, Sorrento, (2009), pp.1059-1062
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、櫛歯状のエレクトレットを製造する方法としては、予め櫛歯状にパターニングされたエレクトレットにコロナ放電で負電荷（電子）の注入を行う方法が採用されていた。しかし、櫛歯の幅やピッチを狭めると（例えば１５０μｍ以下）、コロナ放電時の静電反発によってエレクトレットに所望量の負電荷（電子）を注入することができなくなる、という課題があった。
【０００７】
一方、上記の工程とは逆に、予め負電荷（電子）が注入されたエレクトレットを櫛歯状にパターニングする方法では、ウェット処理や真空処理を伴うパターニング工程でエレクトレットから負電荷（電子）が抜けてしまうので、そのような方法を採用することもできなかった。
【０００８】
本発明は、本願の発明者らにより見出された上記の課題に鑑み、静電反発の問題を招くことなくエレクトレットの微細化を実現することが可能なエレクトレットの製造方法、及び、この方法によって製造されたエレクトレット、並びに、このエレクトレットを用いた発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るエレクトレットの製造方法は、エレクトレットに負電荷を注入する電荷注入ステップと、前記エレクトレットに注入済みの負電荷を部分的に除去する電荷除去ステップと、を有する構成（第１の構成）とされている。
【００１０】
なお、上記第１の構成から成るエレクトレットの製造方法において、前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットに注入済みの負電荷がトラップ障壁を超えて前記エレクトレットから離脱するために必要なエネルギを与えるステップである構成（第２の構成）にするとよい。
【００１１】
また、上記第２の構成から成るエレクトレットの製造方法において、前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットの表面にエキシマレーザを照射するステップを含む構成（第３の構成）にするとよい。
【００１２】
また、上記第３の構成から成るエレクトレットの製造方法において、前記エキシマレーザの走査ピッチはビーム径と同一値またはより小さい値に設定されている構成（第４の構成）にするとよい。
【００１３】
また、上記第２の構成から成るエレクトレットの製造方法において、前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットの表面に熱した烙印を当接することで前記エレクトレットの表面を部分的に加熱するステップを含む構成（第５の構成）にするとよい。
【００１４】
また、上記第２の構成から成るエレクトレットの製造方法において、前記電荷除去ステップは、前記エレクトレットの表面に敷設されたワイヤを瞬間的に発熱させることで前記エレクトレットの表面を部分的に加熱するステップを含む構成（第６の構成）にするとよい。
【００１５】
また、上記第２の構成から成るエレクトレットの製造方法において、前記電荷除去ステップは、マスク越しに照射されるランプからの熱線で前記エレクトレットの表面を部分的に加熱するステップを含む構成（第７の構成）にするとよい。
【００１６】
また、上記第１の構成から成るエレクトレットの製造方法において、前記電荷除去ステップは、前記エレクトレット自体を部分的に変質させて負電荷のトラップ能力を失わせるステップである構成（第８の構成）にするとよい。
【００１７】
また、本発明に係るエレクトレットは、上記第１〜第８いずれかの方法を用いて製造された構成（第９の構成）にするとよい。
【００１８】
また、本発明に係るエレクトレットは、予め注入された負電荷が残存する第１領域と、予め注入された負電荷が除去された第２領域と、を有する構成（第１０の構成）にするとよい。
【００１９】
また、上記第１０の構成から成るエレクトレットにおいて、前記第１領域の幅は１５０μｍ以下である構成（第１１の構成）にするとよい。
【００２０】
また、本発明に係る発電装置は、誘電体を備えた上部基板と、前記上部基板から所定の距離を隔てて対向する下部基板と、前記下部基板の表面上に形成されたベース電極及び対向電極と、前記ベース電極及び前記対向電極を被覆するように形成された上記第９〜第１１いずれかの構成から成るエレクトレットと、を有し、前記上部基板と前記下部基板との相対位置変化に伴って、前記エレクトレットと前記対向電極との間に占める前記誘電体の体積占有率が変化したときに、前記対向電極に導入される電荷を電流として出力するものであって、前記エレクトレットに予め注入された負電荷のうち、前記ベース電極を被覆する第１領域に注入された負電荷は除去されることなく残存しており、その余の第２領域に注入された負電荷は除去されている構成（第１２の構成）にするとよい。
【００２１】
また、上記第１２の構成から成る発電装置において、前記ベース電極と前記対向電極は複数の櫛歯部分を有する櫛歯状にそれぞれ形成されており、平面的に見て、互いの櫛歯部分が所定の間隔を隔てて交互に配列されている構成（第１３の構成）にするとよい。
【００２２】
また、上記第１３の構成から成る発電装置において、前記誘電体の表面には、フリンジ電界が前記誘電体内に進入することを妨げるためのトレンチが形成されている構成（第１４の構成）にするとよい。
【００２３】
また、上記第１３の構成から成る発電装置において、前記誘電体の表面には、フリンジ電界が前記誘電体内に進入することを妨げるためのフローティング電極が形成されている構成（第１５の構成）にするとよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、静電反発の問題を招くことなくエレクトレットの微細化を実現することが可能なエレクトレットの製造方法、及び、この方法によって製造されたエレクトレット、並びに、このエレクトレットを用いた発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】櫛歯状のエレクトレットを用いた発電装置の第１構成例を示す図
【図１Ｂ】櫛歯状のエレクトレットを用いた発電装置の第２構成例を示す図
【図２】静電反発の問題を説明するための図
【図３Ａ】エレクトレット製造方法の第１工程（負電荷の全面注入工程）を示す図
【図３Ｂ】エレクトレット製造方法の第２工程（不要な負電荷の除去工程）を示す図
【図３Ｃ】エレクトレット製造方法の第３工程（完成形）を示す図
【図４Ａ】試料の概要を示す図
【図４Ｂ】コロナ放電装置の一構成例を示す図
【図５】レーザマシンツールの一構成例を示す図
【図６】エキシマレーザのエネルギと表面電位との相関を示す図
【図７】エキシマレーザの走査速度と表面電位との相関を示す図
【図８】レーザ走査回数と表面電位との相関を示す図
【図９】レーザ走査間の冷却インターバル時間と表面電位との相関を示す図
【図１０Ａ】エレクトレット膜表面の顕微鏡写真を示す図（レーザ走査後）
【図１０Ｂ】エレクトレット膜表面の顕微鏡写真を示す図（トナー粉散布後）
【図１０Ｃ】エレクトレット膜表面の顕微鏡写真を示す図（２０μｍ幅の達成）
【図１０Ｄ】エレクトレット膜表面の顕微鏡写真を示す図（従来の製造方法）
【図１１】温度と表面電位の測定系を示す図
【図１２】温度と表面電位との相関を示す図
【図１３Ａ】負電荷除去方法の第１変形例（烙印法）を示す図
【図１３Ｂ】負電荷除去方法の第２変形例（ホットワイヤ法）を示す図
【図１３Ｃ】負電荷除去方法の第３変形例（フラッシュランプアニール法）を示す図
【図１４Ａ】エレクトレットを用いた発電装置の第１実施形態を示す図（第１位置）
【図１４Ｂ】エレクトレットを用いた発電装置の第１実施形態を示す図（第２位置）
【図１５Ａ】発電装置１１０の製造プロセスを時系列で示した図（第１工程）
【図１５Ｂ】発電装置１１０の製造プロセスを時系列で示した図（第２工程）
【図１５Ｃ】発電装置１１０の製造プロセスを時系列で示した図（第３工程）
【図１５Ｄ】発電装置１１０の製造プロセスを時系列で示した図（第４工程）
【図１６Ａ】エレクトレットを用いた発電装置の第２実施形態を示す図（第１位置）
【図１６Ｂ】エレクトレットを用いた発電装置の第２実施形態を示す図（第２位置）
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜概要＞
本明細書中では、エキシマレーザアブレーション加工を用いて微細な櫛歯状のエレクトレットを製造する新規な方法を提案する。本方法では、まず、パターニングされていないエレクトレット膜の全面に負電荷（電子）が注入される。次に、不要な領域の負電荷（電子）がエキシマレーザ照射の熱エネルギによって除去される。
【００２７】
本方法によれば、エレクトレット膜の最小幅を制限する要因となっていた静電反発の問題を解消することができる。なお、エレクトレット膜の表面電位は、エキシマレーザのエネルギを増加させるほど直線的に減少する。また、エレクトレット膜の幅は、エキシマレーザの線走査間隔を変化させることによって、適宜調整することができる。本方法によれば、最小２０μｍ幅の櫛歯状エレクトレットを首尾よく製造することが可能である。
【００２８】
＜序論＞
高い表面電位を持つエレクトレットは、マイクロフォンやマイクロ発電装置など、種々のＭＥＭＳデバイスに用いられている。フルオロカーボンポリマーは、有機系エレクトレットとして広く知られている。旭硝子社製のサイトップ（登録商標）は、その高い表面電位、長い電荷トラップ時間、及び、ＭＥＭＳプロセスとの親和性の観点から、しばしばエレクトレットとして用いられる。
【００２９】
図１Ａは、櫛歯状のエレクトレットを用いた発電装置の第１構成例を示す図である。第１構成例の発電装置１０は、下部基板１１と、上部基板１２と、ベース電極１３と、エレクトレット１４と、対向電極１５と、を有する。上部基板１２は、下部基板１１に対して横方向（紙面左右方向）に変位自在に弾性支持された可動体である。ベース電極１３は、下部基板１１の表面上において櫛歯状に形成されており、電気的には接地端に接続されている。エレクトレット１４は、ベース電極１３の表面上に形成されている。対向電極１５は、上部基板１２の表面上において櫛歯状に形成されており、電気的には負荷Ｚ１を介して接地端に接続されている。なお、エレクトレット１４と対向電極１５は、ギャップ１６を挟んで互いにオーバーラップする形で対向している。
【００３０】
上部基板１２の横方向振動に応じてエレクトレット１４と対向電極１５とのオーバーラップ面積が変化すると、対向電極１５に誘導される電荷量が変化し、その変化分が電流として負荷Ｚ１に出力される。すなわち、発電装置１０は、エレクトレット１４と対向電極１５の間に生じる電界１７を利用して、上部基板１２の横方向振動に伴うエレクトレットコンデンサの容量変化に応じた電力を発生する横方向振動型の発電装置である。
【００３１】
図１Ｂは、櫛歯状のエレクトレットを用いた発電装置の第２構成例を示す図である。第２構成例の発電装置２０は、下部基板２１と、上部基板２２と、ベース電極２３と、エレクトレット２４と、対向電極２５と、を有する。上部基板２２は、下部基板２１に対して横方向（紙面左右方向）に変位自在に弾性支持された可動体であり、強誘電体によって形成されている。ベース電極２３は、下部基板２１の表面上において櫛歯状に形成されており、電気的には負荷Ｚ２を介して接地端に接続されている。エレクトレット２４は、ベース電極２３の表面上に形成されている。対向電極２５は、下部基板２１の表面上においてエレクトレット２４と交互に並ぶ櫛歯状に形成されており、電気的には接地端に接続されている。なお、上部基板２２の表面には、ギャップ２６を挟んで下部基板２１の表面と対向するようにトレンチ（溝部）２７が形成されている。また、エレクトレット２４と対向電極２５との間にはフリンジ電界２８が生じている。
【００３２】
上部基板２２の横方向振動に応じてトレンチ２７とフリンジ電界２８との相対的な配置関係が変化すると、上部基板２２を貫くフリンジ電界２８の状態が変化するので、対向電極２５に誘導される電荷量が変化し、その変化分が電流として負荷Ｚ２に出力される。すなわち、発電装置２０は、エレクトレット２４と対向電極２５との間に生じるフリンジ電界２８を利用して、上部基板２２の横方向振動に伴うエレクトレットコンデンサの容量変化に応じた電力を発生する横方向振動型の発電装置である。
【００３３】
上記した発電装置１０及び２０のように、櫛歯状のエレクトレットを用いた発電装置の出力電力は、エレクトレットの幅やピッチが小さくなるほど大きくなる。しかし、エレクトレットの幅が１５０μｍよりも狭くなると、コロナ放電時の静電反発によってエレクトレットに注入する電荷量が著しく減少する、という課題があった。
【００３４】
図２は、静電反発の問題を説明するための図である。図２で示したように、予め櫛歯状にパターニングされたエレクトレット３１にコロナ放電で負電荷（電子）３２の注入を行う従来の方法では、ほとんどの負電荷（電子）３２がエレクトレット３１に注入済みの負電荷（電子）３２によって静電反発され、注入経路がエレクトレット３０から逸れてしまうので、エレクトレット３０にはごく僅かな負電荷（電子）３２だけしか注入することができなかった。
【００３５】
なお、シャドウマスクを用いて負電荷（電子）を所定の領域内に注入することにより、１００μｍ幅の櫛歯状エレクトレットを製造する方法が報告されている。しかし、このような方法を採用した場合でも、静電反発の問題は不可避であり、最終的に得られるエレクトレットの電荷密度はかなり低いものであった。
【００３６】
上記の課題に鑑み、本明細書中では、エキシマレーザアブレーション加工を用いて微細な櫛歯状のエレクトレットを製造する新規な方法を提案する。
【００３７】
図３Ａ〜図３Ｃは、エレクトレット製造方法の工程を時系列で示した図である。なお、本図では、試料４０として基板４１の表面上に形成されたエレクトレット膜４２を用いた構成を例に挙げて説明を行うが、エレクトレットの形態については、膜状であってもよいし、板状であってもよい。
【００３８】
まず、第１工程（図３Ａ）では、コロナ放電によってエレクトレット膜４２の全面に負電荷（電子）４３の注入が行われる。次に、第２工程（図３Ｂ）では、不要な領域４２Ｘに注入された負電荷（電子）４３がエキシマレーザ４４の熱エネルギによって取り除かれる。本図において、エキシマレーザ４４の走査方向は、紙面に対して垂直な方向である。最終的に、完成形（図３Ｃ）として必要な領域４２Ｙにのみ負電荷（電子）４３が残存するエレクトレット膜４２が形成される。負電荷（電子）４３は、エレクトレット膜４２の全面に予め注入されているので、第２工程におけるエレクトレット膜４２のパターニング（負電荷（電子）４３の部分的除去）に際して、静電反発の問題が生じることはない。エキシマレーザ４４の照射条件（レーザ強度やレーザ走査速度など）を変えることにより、注入された負電荷（電子）４３の除去範囲を制御することが可能である。なお、後述する実験では、最終的に、最小２０μｍ幅の櫛歯状にパターニングを施したエレクトレット膜４２を首尾よく製造することができた。
【００３９】
＜実験と結果＞
［実験方法］
図４Ａは、実験に用いた試料の概要である。図４Ａの上段には試料５０の上面透視図が描写されており、下段には試料５０の縦断面図が描写されている。図４Ａに示すように、試料５０は、基板５１と、基板５１の表面上に形成されたベース電極５２と、ベース電極５２を被覆するように形成されたエレクトレット膜５３と、を有する。
【００４０】
サイトップ（登録商標）から成るエレクトレット膜５３は、スピンコーティング法によって製造した。エレクトレット膜５３の詳細な製造方法については、本発明者らの論文において既に報告されているので、ここでは説明を割愛する。
【００４１】
エレクトレット膜５３には、その全面にコロナ放電法で負電荷（電子）を注入した。図４Ｂは、コロナ放電装置の一構成例を示す図である。本構成例のコロナ放電装置６０は、試料５０が載置されるテフロンプレート６１と、電圧Ｖ１（例えば−６５０Ｖ）が印加されるステンレスネット６２と、電圧Ｖ２（例えば−８ｋＶ）が印加されるニードル６３とを有する。なお、コロナ放電に際して試料５０のベース電極には接地電圧が印加される。
【００４２】
負電荷が注入されたエレクトレット膜５３の表面電位を不図示の静電電圧計（Monroe  electronics社製、モデル２７９）によって測定した。その結果、エレクトレット膜５３の膜厚が３．６μｍのときに−２６０Ｖの表面電位が得られることが判明した。
【００４３】
上記の試料５０を用いてエキシマレーザの照射実験を行った。図５は、レーザマシンツールの一構成例を示す図である。本構成例のレーザマシンツール７０（ＭＡＲＵＢＵＮ社製、ＯＰＴＥＬ  ＰＲＯ）は、レーザ源７１と、電磁シャッタ７２と、可変アッテネータ７３と、ミラー７４ａ及び７４ｂと、ピンホール７５と、ハーフミラー７６と、ＣＣＤ［charge coupled device］カメラ７７と、対物レンズ７８と、３軸ステージ７９と、を有する。
【００４４】
図４Ａで示すように、試料５０の表面上におけるレーザ走査領域５４は、３×３ｍｍ２である。レーザ走査領域５４の大きさは、表面電位測定領域５５（表面電位を計測するための最小要求面積（φ２ｍｍ））を考慮して決定した。
【００４５】
下記の表１は、実験で共通して用いたレーザ走査条件の一覧表である。
【表１】
0005931457.tif 000002
【００４６】
なお、エキシマレーザの線走査ピッチは２５μｍ（レーザビーム径５０μｍの１／２）に設定した。すなわち、隣接する走査線間では各々のレーザ照射領域が互いに重複する。
【００４７】
［実験結果］
図６は、エキシマレーザのエネルギと表面電位との相関を示す図である。図６で示すように、エレクトレット膜の表面電位はエキシマレーザのエネルギを増大するほど直線的に減少した。ただし、エキシマレーザのエネルギを２．３ｍＪよりも大きくすると、エレクトレット膜下のベース電極（アルミニウム膜）がレーザアブレーションによって変形することが実験的に確認された。そこで、以降の実験では、エキシマレーザのエネルギを２．３ｍＪに固定した。
【００４８】
図７は、エキシマレーザの走査速度と表面電位との相関を示す図である。図７で示すように、エレクトレット膜の表面電位はエキシマレーザの走査速度に依存しなかった。
【００４９】
図８は、同一領域におけるレーザ走査回数と表面電位との相関を示す図である。図８で示すように、エキシマレーザを同一領域上で複数回にわたって走査しても、エレクトレット膜の表面電位は殆ど減少しなかった。
【００５０】
今回実施したエキシマレーザの照射実験では、ベース電極の変形を招くことなく、エレクトレット膜のレーザ走査領域に注入されていた負電荷（電子）のほぼ３／４を首尾よく除去することができた。１／４の負電荷（電子）が残留する理由は今後の研究課題であるが、エネルギハーベスティングのために重要な要素がエレクトレットの内側（電荷を帯びた領域）と外側（電荷を帯びていない領域）との間における表面電位のコントラストであることを鑑みると、今回提案するエレクトレットの製造方法（微細パターニング方法）は非常に効果的であると言える。
【００５１】
なお、熱エネルギは垂直方向だけでなく水平方向にも拡散するので、レーザ線走査を連続的に繰り返すと、レーザ走査領域外の必要な負電荷（電子）まで消失してしまう懸念がある。そこで、１回のレーザ走査を完了してから次のレーザ走査を行うまでの間に、冷却インターバル時間（６０ｓ）を設けたときに負電荷（電子）の残留状態に変化が生じるか否かを調査した。
【００５２】
図９は、レーザ走査間の冷却インターバル時間と表面電位との相関を示す図である。図９で示すように、エレクトレット膜の表面電位は冷却期間の有無に影響を受けなかった。このことから、水平方向への熱拡散は無視できることが証明された。
【００５３】
上記のレーザ走査により、エレクトレット膜を微細な櫛歯状（ピッチ２００μｍ、幅５０μｍ）にパターニングした。なお、上記のレーザ走査では、不要な負電荷（電子）を取り除くために、エレクトレット膜の全表面の３／４に相当する領域をエキシマレーザで走査した。図１０Ａは、レーザ走査後におけるエレクトレット膜表面の顕微鏡写真を示す図である。本図で示すように、レーザ走査領域８１とレーザ非走査領域８２とでは、各々の表面状態が明らかに異なることが分かる。ただし、本実験で設定されたレーザ照射条件において、エレクトレット膜の厚さはほとんど減少していなかった。
【００５４】
上記のレーザ走査により、エレクトレット膜の平均表面電位は−２６０Ｖから−１４０Ｖに低下した。エレクトレット膜の全表面の３／４に相当する領域をエキシマレーザで走査したこと、及び、先に述べたようにレーザ走査領域８１内では負電荷（電子）の３／４が消失することを鑑みると、エレクトレット膜に注入された全ての負電荷（電子）のうち５６％（＝（３／４）×（３／４）×１００）が消失した計算となる。実際に測定された表面電位の低下率は５４％（＝（−１４０Ｖ／−２６０Ｖ）×１００）であり、上記で算出した負電荷（電子）の消失率５６％とも矛盾しない。
【００５５】
レーザ走査領域８１とレーザ非走査領域８２との間における表面電位のコントラストについては、エレクトレット膜上に散布された正に帯電した赤色トナー粉の付着状態を観察することによって確認した。図１０Ｂは、赤色トナー粉の散布後におけるエレクトレット膜表面の顕微鏡写真を示す図である。本図で示す通り、赤色トナー粉８３の大部分は、負電荷（電子）を帯びたレーザ非走査領域８２に吸着された。このことから、レーザ走査領域８１の負電荷（電子）は首尾よく除去されたことが分かる。
【００５６】
図１０Ｃは、２０μｍ幅のパターニングを実現したエレクトレット膜表面の顕微鏡写真（赤色トナー散布後）を示す図である。このような微細パターニングは、エキシマレーザの線走査ピッチを５０μｍ（レーザビーム径５０μｍと同一）に設定したときに実現することができた。すなわち、隣接する走査線間の境界部分（レーザ走査の中心位置から最も遠い部分）に負電荷（電子）が抜けにくい領域が生じたものと考えられる。
【００５７】
また、比較参照用として、エレクトレット膜を微細な櫛歯状にパターニングしてからコロナ放電によって電荷注入を行う従来の製造方法で得られた櫛歯状のエレクトレット膜８４の表面上に赤色トナー粉８３を散布し、その付着状態を観察した。図１０Ｄは、従来の製造方法で得られたエレクトレット膜表面の顕微鏡写真（赤色トナー粉散布後）を示す図である。本図で示すように、赤色トナー粉８３は、微細な櫛歯状のエレクトレット膜８４に殆ど吸着されないことが証明された。この実験結果は、微細な櫛歯状のエレクトレット膜を形成してから、コロナ放電法で負電荷（電子）を注入するという従来の製造方法が効率的でないことを意味する。
【００５８】
＜温度と表面電位＞
次に、エキシマレーザ以外の熱源を用いて、エレクトレット膜に予め注入しておいた負電荷（電子）の除去実験を行った。図１１は、温度と表面電位の測定系を示す図（部分的な透過上面図）である。試料９０は、クォーツ基板９１の表面上にアルミニウム膜９２を０．３μｍ堆積した後、スピンコート法でエレクトレット膜９３を形成し、これを熱硬化して作製した。エレクトレット膜９３のコーティング回数は２０回（膜厚は３６μｍ）である。その後、導電性樹脂を用いて導線（図示せず）とアルミニウム電極９２とを接合して接地した。実験に用いた５つの試料９０（サンプル１〜サンプル５）はいずれも同じ条件で作製した。作製した試料９０のエレクトレット膜９３に図４Ｂに示すコロナ放電法で電荷注入を行った。電荷注入条件は、印加電圧−１３．０ｋＶ、ステンレスネットへの印加電圧−５．０ｋＶ、放電時間３ｍｉｎとした。エレクトレット膜９３への電荷注入後、試料９０をホットプレート９４の上に貼り付けた。また、試料９０の横に別途のクォーツ基板９５を貼り付け、そのクォーツ基板９５に熱電対９６を取り付けた。すなわち、本実験では、試料９０の温度を直接的に測定するのではなく、クォーツ基板９５の表面温度を測定した。そして、本実験では、ホットプレート９４で試料９０の温度を変えながら、図中の破線で示した表面電位計測領域９７において、エレクトレット膜９３の表面電位を測定した。
【００５９】
図１２は、温度と表面電位との相関を示す図である。本図で示すように、５つの試料９０（サンプル１〜サンプル５）いずれにおいても、ある温度を超えたところでエレクトレット膜９３の表面電位が急激に低下した。
【００６０】
下記の表２は、本実験の結果（温度と表面電位との相関）をまとめた一覧表である。
【表２】
0005931457.tif 000003
【００６１】
＜電荷除去方法＞
先の説明では、エレクトレットに注入済みの負電荷（電子）をエキシマレーザの照射によって部分的に除去する方法を例示して説明を行ったが、負電荷（電子）の除去方法については、上記の方法に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。
【００６２】
図１３Ａは、電荷除去方法の第１変形例（烙印法）を示す図である。図１３Ａでは、エレクトレット１００の表面に熱した烙印１０２を当接させることにより、エレクトレット１００に予め注入しておいた負電荷（電子）１０１を部分的に除去する様子が描写されている。烙印１０２の表面（エレクトレット１００と対向する面）に凸部１０２ａを所望の形状にパターニングしておけば、凸部１０２ａが当接された領域の負電荷（電子）１０１のみを部分的に除去することが可能となる。
【００６３】
図１３Ｂは、電荷除去方法の第２変形例（ホットワイヤ法）を示す図である。図１３Ｂでは、エレクトレット１００の表面にホットワイヤ１０３を設け、このホットワイヤ１０３にパルス電流を流してホットワイヤ１０３を瞬間的に発熱させることにより、エレクトレット１００に予め注入しておいた負電荷（電子）１０１を部分的に除去する様子が描写されている。ホットワイヤ１０３を所望の形状にパターニングしておけば、ホットワイヤ１０３が敷設された領域の負電荷（電子）１０１のみを部分的に除去することが可能となる。なお、ホットワイヤ１０３は、熱容量の小さい金属などで形成することが望ましい。また、図１３Ｂでは、エレクトレット１００とホットワイヤ１０３との間に空隙を設けた構成を例示したが、負電荷１０１の放電が懸念されない場合には、エレクトレット１００とホットワイヤ１０３を接触させても構わない。
【００６４】
図１３Ｃは、電荷除去方法の第３変形例（フラッシュランプアニール法）を示す図である。図１３Ｃでは、エレクトレット１００の表面にマスク１０４と、シャッタ１０５と、ランプ１０６が設けられており、シャッタ１０５を瞬間的に開いたときにランプ１０６からの熱線でエレクトレット１００の表面を部分的に加熱することにより、エレクトレット１００に予め注入しておいた負電荷（電子）１０１を部分的に除去する様子が描写されている。マスク１０４を所望の形状にパターニングしておけば、マスク１０４で被覆されていない領域の負電荷（電子）１０１のみを部分的に除去することが可能となる。なお、マスク１０４で被覆されている領域の不要な加熱を防止するために、マスク１０４は冷却しておくことが望ましい。
【００６５】
また、エレクトレットから負電荷（電子）を部分的に除去するためのエネルギについては、熱エネルギに限定されるものではなく、エレクトレットに注入済みの負電荷（電子）がトラップ障壁を超えてエレクトレットから離脱するために必要なエネルギを与えることができる限り、光エネルギなどを用いても構わない。また、エレクトレット自体を部分的に変質させて負電荷（電子）のトラップ能力を失わせることにより、エレクトレットから負電荷（電子）を部分的に除去することも可能である。
【００６６】
＜発電装置への応用＞
次に、エレクトレットを用いた発電装置について具体的に説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ、エレクトレットを用いた発電装置の第１実施形態を示す図である。なお、図１４Ａの右側には、上部基板１１２が第１位置に存在するときの様子が模式的に描写されており、図１４Ｂの右側には、上部基板１１２が第２位置まで水平移動された後の様子が模式的に描写されている。また、図１４Ａ及び図１４Ｂの左側には、それぞれ、発電装置の概念及び動作原理を模式的に示した等価回路図が描写されている。
【００６７】
第１実施形態の発電装置１１０は、先出の図１Ｂで示した発電装置２０と基本的に同様の構成であり、下部基板１１１と、上部基板１１２と、ベース電極１１３と、対向電極１１４と、エレクトレット１１５と、を有する。
【００６８】
下部基板１１１は、ベース電極１１３、対向電極１１４、及び、エレクトレット１１５を担持するための板状部材である。下部基板１１１としては、石英基板や酸化膜付きシリコンウェハなどを用いることができる。ただし、寄生容量抑制の観点から言えば、酸化膜付きシリコンウェハよりも石英基板などを用いる方が望ましい。
【００６９】
上部基板１１２は、下部基板１１１に対して横方向（紙面左右方向）に変位自在に弾性支持された可動体であり、強誘電体によって形成されている。強誘電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸バリウム（ＢＴＯ）などを用いることができる。上部基板１１２は、板状に形成してもよいし膜状に形成してもよい。例えば、上部基板１１２自体を強誘電体で形成してもよいし、上部基板１１２上に薄膜印刷技術で強誘電体膜を形成してもよいし、或いは、別途の工程で形成しておいた板状の強誘電体を上部基板１１２上に貼り付けてもよい。
【００７０】
ベース電極１１３は、下部基板１１１の表面上において櫛歯状に形成されており、電気的には接地端に接続されている。対向電極１１４は、下部基板１１１の表面上においてベース電極１１３と交互に並ぶ櫛歯状に形成されており、電気的には負荷Ｒを介して接地端に接続されている。
【００７１】
エレクトレット１１５は、電荷を半永久的に保持する部材であり、ベース電極１１３及び対向電極１１４を被覆するように形成されている。エレクトレット１１５としては、サイトップ（登録商標）などの高分子化合物に電荷を保持させた有機エレクトレットを用いてもよいし、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）やシリコン窒化物（ＳｉＮ）などの基材に電荷を保持させた無機エレクトレットを用いてもよい。エレクトレット１１５は、先述の電荷除去方法を用いることにより、その表面電荷分布が櫛歯状にパターニングされている。
【００７２】
図１５Ａ〜図１５Ｄは、発電装置１１０の製造プロセスを時系列で示した図である。なお、各図の左側には下部基板１１１の上面図が示されており、右側には下部基板１１１をＸ−Ｘ’線で切断したときの縦断面図が示されている。
【００７３】
第１工程（図１５Ａ）では、アルミニウムのスパッタリング処理とパターニング処理により、下部基板１１１の表面上にベース電極１１３と対向電極１１４が形成される。ベース電極１１３と対向電極１１４は、複数の櫛歯部分を有する櫛歯状にそれぞれ形成されており、平面的に見て、互いの櫛歯部分が所定の間隔を隔てて交互に配列されている。
【００７４】
第２工程（図１５Ｂ）では、サイトップ（登録商標）のスピンコーティング処理と乾燥処理を繰り返すことにより、下部基板１１１の全面にベース電極１１３と対向電極１１４を被覆する膜状のエレクトレット１１５が形成される。
【００７５】
第３工程（図１５Ｃ）では、コロナ放電によってエレクトレット１１５の全面に負電荷（電子）の注入が行われる。
【００７６】
第４工程（図１５Ｄ）では、エキシマレーザなどを用いてエレクトレット１１５の表面電荷分布が櫛歯状にパターニングされる。より具体的に述べると、エレクトレット１１５の表面において、ベース電極１１３を被覆する第１領域１１５ａに注入された負電荷（電子）は除去されずに残存され、その余の第２領域１１５ｂに注入された負電荷（電子）が除去される。なお、第４工程において、エキシマレーザの強度や走査回数を増やせば、エレクトレット１１５の第２領域１１５ｂを物理的に削り取ることも可能である。
【００７７】
このように、エレクトレット１１５は、その全面に負電荷（電子）を注入する電荷注入ステップ（図１５Ｃ）と、注入済みの負電荷（電子）を部分的に除去する電荷除去ステップ（図１５Ｄ）とを実施することによって製造されたものである。先にも述べた通り、エレクトレット１１５の表面において、ベース電極１１３を被覆する第１領域１１５ａに注入された負電荷（電子）は除去されることなく残存しており、その余の第２領域１１５ｂに注入された負電荷（電子）は除去されている。すなわち、負電荷（電子）の残存する第１領域１１５ａがエレクトレット１１５の櫛歯部分に相当する。なお、エレクトレット１１５の第１領域１１５ａと対向電極１１４との間にはフリンジ電界１１６が生じている。
【００７８】
上部基板１１２の表面には、空隙層（ギャップ）を挟んでエレクトレット１１５の表面と対向するように、トレンチ（溝部）１１７が形成されている。トレンチ（溝部）１１７は、ウェットエッチング、ＩＣＰ［Inductive Coupling Plasma］装置等を用いたドライエッチング、機械加工（ダイシング）、エキシマレーザ等を用いたレーザビーム加工によって形成すればよい。なお、トレンチ（溝部）１１７の深さは、上部基板１１２とエレクトレット１１５とのギャップ長（＝約１μｍ）と同値またはそれ以上に設計すればよい。また、トレンチ（溝部）１１７の幅やピッチについては、エレクトレット１１５の櫛歯部分として機能する第１領域１１５ａの幅やピッチとの関係を考慮して適切に設計することが望ましい。また、トレンチ（溝部）１１７のテーパ形状については、加工プロセスを考慮して適切に設計することが望ましい。
【００７９】
上部基板１１２とエレクトレット１１５との間に存在する空隙層（ギャップ）は、低真空状態（高真空状態や超高真空状態ではない状態）としてもよいし、若しくは、空気、不活性ガス（Ｎ２など）、或いは、放電防止効果のあるガス（例えば主成分としてＳＦ６を含むガス）等を充填してもよい。空隙層を低真空状態とする場合、脱気工程を用いてもよいし、或いは、何らかの高温処理時に空隙層からガスが抜けて自然に低真空状態となる現象を利用してもよい。空隙層を高真空状態や超高真空状態にしない方が好ましい理由は、エレクトレット１１５の放電を回避するためである。なお、本明細書中において、「低真空状態」とは大気圧〜１０−１Ｐａの状態を指し、「高真空状態」とは１０−１〜１０−５Ｐａの状態を指し、「超高真空状態」とは１０−５以下の状態を指すものとする。また、空隙層に水分が含まれていると、エレクトレット１１５の表面に水分子が付着して電荷が抜けやすくなるので、空隙層に含まれる水分は十分に除去して湿度の低い状態としておくことが望ましい。
【００８０】
上記構成から成る発電装置１１０の動作原理について説明する。外的な振動入力によって上部基板１１２が水平方向に移動されたとき、図１４Ａと図１４Ｂとを用いて対比的に示したように、フリンジ電界１１６とトレンチ（溝部）１１７との相対的な配置関係が変化し、上部基板１１２を貫く電気力線の状態が変化する。
【００８１】
例えば、上部基板１１２の第１位置（図１４Ａを参照）では、エレクトレット１１５の第１領域１１５ａと対向電極１１４との間に上部基板１１２の凸部があり、電気力線が上部基板１１２の内部に進入しやすい状態となっている。
【００８２】
一方、上部基板１１２の第２位置（図１４Ｂを参照）では、エレクトレット１１５の第１領域１１５ａと対向電極１１４との間にトレンチ（溝部）１１７が存在し、電気力線が上部基板１１２の内部に進入しにくい状態となる。
【００８３】
このような状態変化により、エレクトレット１１５の第１領域１１５ａと対向電極１１４との間に形成される容量Ｃが変化する。容量Ｃの変化は、２つの電極間に存在する誘電体と空気の体積比、すなわち、等価比誘電率εｒが変化することによって生じる。２電極間における上記の容量変化に伴って、所定量の電荷Ｑが対向電極１１４に導入される。そして、この電荷Ｑは、下記の（１）式に基づき、電流Ｉとして引き出される。なお、下記（１）式中のパラメータＶｃｈａｒｇｅは、第１領域１１５ａの表面電圧を示している。
Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ＝Ｖｃｈａｒｇｅ・ｄＣ／ｄｔ  …  （１）
【００８４】
第１実施形態の発電装置１１０であれば、エレクトレットの放電を心配する必要がなくなるので、上部基板１１２とエレクトレット１１５とのギャップ間距離を短縮して、発電装置１１０の小型化や発電効率の向上に寄与することが可能となる。特に、第１領域１１５ａの幅やピッチを狭めれば、上部基板１１２の１回の水平移動に伴う極性反転回数が増加するので、発電装置１１０の発電量が増大する。本明細書中で提案するエレクトレットの製造方法（微細パターニング方法）であれば、エレクトレット１１５の表面電荷分布を最小２０μｍ幅の櫛歯状にパターニングすることができるので、発電装置１１０の発電効率を高める上で非常に効果的であると言える。
【００８５】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、それぞれ、エレクトレットを用いた発電装置の第２実施形態を示す図である。なお、図１６Ａの右側には、上部基板１２２が第１位置に存在するときの様子が模式的に描写されており、図１６Ｂの右側には、上部基板１２２が第２位置まで水平移動された後の様子が模式的に描写されている。また、図１６Ａ及び図１６Ｂの左側には、発電装置の概念及び動作原理を模式的に示した等価回路図が描写されている。
【００８６】
第２実施形態の発電装置１２０は、第１実施形態と基本的に同様の構成であり、下部基板１２１と、上部基板１２２と、ベース電極１２３と、対向電極１２４と、エレクトレット１２５と、を有する。上部基板１２２は、下部基板１２１に対して横方向（紙面左右方向）に変位自在に弾性支持された可動体であり、強誘電体によって形成されている。ベース電極１２３は、下部基板１２１の表面上において櫛歯状に形成されており、電気的には接地端に接続されている。対向電極１２４は、下部基板１２１の表面上においてベース電極１２３と交互に並ぶ櫛歯状に形成されており、電気的には負荷Ｒを介して接地端に接続されている。
【００８７】
エレクトレット１２５は、ベース電極１２３及び対向電極１２４を被覆するように形成されている。エレクトレット１２５は、第１実施形態と同じ電荷除去方法（図１５Ａ〜図１５Ｄを参照）を用いることにより、その表面電荷分布が櫛歯状にパターニングされている。すなわち、エレクトレット１２５は、その全面に負電荷（電子）を注入する電荷注入ステップと、注入済みの負電荷（電子）を部分的に除去する電荷除去ステップとを実施することによって製造されたものである。先にも述べたように、エレクトレット１２５の表面において、ベース電極１２３を被覆する第１領域１２５ａに注入された負電荷（電子）は除去されることなく残存しており、その余の第２領域１２５ｂに注入された負電荷（電子）は除去されている。すなわち、負電荷（電子）の残存する第１領域１２５ａがエレクトレット１２５の櫛歯部分に相当する。なお、エレクトレット１２５の第１領域１２５ａと対向電極１２４との間にはフリンジ電界１２６が生じている。
【００８８】
上部基板１２２の表面には、ギャップを挟んでエレクトレット１２５の表面と対向するように櫛歯状のフローティング電極１２７が形成されている。フローティング電極１２７は、電気力線を通さない金属で形成されており、電気的に浮いた状態、すなわち、接地端や電源端などに接続されていない状態とされている。なお、フローティング電極１２７の幅やピッチについては、エレクトレット１２５の櫛歯部分として機能する第１領域１２５ａの幅やピッチとの関係を考慮して適切に設計することが望ましい。
【００８９】
上記構成から成る発電装置１２０の動作原理について説明する。外的な振動入力によって上部基板１２２が水平方向に移動されたとき、図１６Ａと図１６Ｂとを用いて対比的に示したように、フリンジ電界１２６とフローティング電極１２７との相対的な配置関係が変化し、上部基板１２２を貫く電気力線の状態が変化する。
【００９０】
例えば、上部基板１２２の第１位置（図１６Ａを参照）では、エレクトレット１２５の第１領域１２５ａと対向電極１２４との間にフローティング電極１２７が存在せず、電気力線が上部基板１２２の内部に進入しやすい状態となっている。
【００９１】
一方、上部基板１２２の第２位置（図１６Ｂを参照）では、エレクトレット１２５の第１領域１２５ａと対向電極１２４との間にフローティング電極１２７が存在し、電気力線が上部基板１２２の内部に進入しにくい状態となる。
【００９２】
このような状態変化により、エレクトレット１２５の第１領域１２５ａと対向電極１２４との間に形成される容量Ｃが変化する。容量Ｃの変化は、２つの電極間に存在する誘電体と空気の体積比、すなわち、等価比誘電率εｒが変化することによって生じる。２電極間における上記の容量変化に伴って、所定量の電荷Ｑが対向電極１２４に導入される。そして、この電荷Ｑは、先出の（１）式に基づき、電流Ｉとして引き出される。
【００９３】
このように、第２実施形態の発電装置１２０であれば、第１実施形態と同様、エレクトレットの放電を心配する必要がなくなるので、上部基板１２２とエレクトレット１２５とのギャップ間距離を短縮して、発電装置１２０の小型化や発電効率の向上に寄与することが可能となる。特に、第１領域１２５ａの幅やピッチを狭めれば、上部基板１２２の水平移動に伴う極性反転回数が増加するので、発電装置１２０の発電量が増大する。本明細書中で提案するエレクトレットの製造方法（微細パターニング方法）であれば、エレクトレット１２５の表面電荷分布を最小２０μｍ幅の櫛歯状にパターニングすることができるので、発電装置１２０の発電効率を高める上で非常に効果的であると言える。
【００９４】
なお、本明細書中で提案するエレクトレットの製造方法（微細パターニング方法）は、図１Ａで示した発電装置１０にも適用することができる。ただし、図１Ａの構造では、エレクトレット１４の幅やピッチを狭めても、エレクトレット１４と対向電極１５とのギャップを縮めない限り、発電効率の向上には繋がらないことに留意すべきである。
【００９５】
＜アプリケーション＞
各種センサや無線機器（例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）・３００ＭＨｚ帯特定小電力無線機器）用の電源として、上記の発電装置を適用することにより、無線センサや無線センサネットワークによるユビキタス環境を構築することができる。すなわち、各種のセンサや無線装置の電源配線が不要となるので、各々の機器を分散配置して、ネットワーク内での情報連携を実現することが可能となる。
【００９６】
なお、一部で実用化されているタイヤ空気圧モニタリングシステム（ＴＰＭＳ［Tire  Pressure Monitoring System］）への応用のほか、上記の発電装置を用いたユビキタス環境の使用シーンとしては、例えば、医療・健康分野（健康管理や安否確認）、構造物監視（ワイヤ断線やボルト緩みの監視）、プラント監視（設備異常の監視）、並びに、物流管理（流通状態や品質の監視）などを挙げることができる。また、モータ等の電動機は電源周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）で振動するので、発電装置に組み込まれたばね系の共振条件を上記の電源周波数に合わせれば、さらに大きな発電量が期待されることから、この発電電力をデータ処理装置等の電源として使用することが考えられる。さらに、上記の発電装置を人体に取り付けて発電するアプリケーションや、上記の発電装置を携帯電話等のモバイル機器に搭載して発電するアプリケーションなども想定される。
【００９７】
＜その他の変形例＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全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り、本発明の技術的範囲は、上記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るものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明に係る発電装置は、各種センサや無線機器（無線センサネットワークやヘルスモニタリングなど）に用いられる電源として、好適に利用可能な技術である。
【符号の説明】
【００９９】
１０    発電装置
１１    下部基板
１２    上部基板
１３    ベース電極
１４    エレクトレット
１５    対向電極
１６    ギャップ
１７    電界
２０    発電装置
２１    下部基板
２２    上部基板
２３    ベース電極
２４    エレクトレット
２５    対向電極
２６    ギャップ
２７    トレンチ
２８    フリンジ電界
３１    エレクトレット
３２    負電荷（電子）
４０    試料
４１    基板
４２    エレクトレット膜
４３    負電荷（電子）
４４    エキシマレーザ
５０    試料
５１    基板
５２    ベース電極
５３    エレクトレット膜
５４    レーザ走査領域
５５    表面電位測定領域
６０    コロナ放電装置
６１    テフロンプレート
６２    ステンレスネット
６３    ニードル
７０    レーザマシンツール
７１    レーザ源
７２    電磁シャッタ
７３    可変アッテネータ
７４ａ、７４ｂ    ミラー
７５    ピンホール
７６    ハーフミラー
７７    ＣＣＤカメラ
７８    対物レンズ
７９    ３軸ステージ
８１    レーザ走査領域
８２    レーザ非走査領域
８３    赤色トナー粉
８４    エレクトレット膜
９０    試料
９１    クォーツ基板
９２    アルミニウム膜
９３    エレクトレット膜
９４    ホットプレート
９５    クォーツ基板
９６    熱電対
９７    表面電位測定領域
１００    エレクトレット
１０１    負電荷（電子）
１０２    烙印
１０２ａ    凸部
１０３    ホットワイヤ
１０４    マスク
１０５    シャッタ
１０６    ランプ
１１０、１２０    発電装置
１１１、１２１    下部基板
１１２、１２２    上部基板
１１３、１２３    ベース電極
１１４、１２４    対向電極
１１５、１２５    エレクトレット
１１５ａ、１２５ａ    第１領域（電荷残存領域／櫛歯部分）
１１５ｂ、１２５ｂ    第２領域（電荷除去領域）
１１６、１２６    フリンジ電界
１１７    トレンチ
１２７    フローティング電極
【図１Ａ】
0005931457.tif 000004
【図１Ｂ】
0005931457.tif 000005
【図２】
0005931457.tif 000006
【図３Ａ】
0005931457.tif 000007
【図３Ｂ】
0005931457.tif 000008
【図３Ｃ】
0005931457.tif 000009
【図４Ａ】
0005931457.tif 000010
【図４Ｂ】
0005931457.tif 000011
【図５】
0005931457.tif 000012
【図６】
0005931457.tif 000013
【図７】
0005931457.tif 000014
【図８】
0005931457.tif 000015
【図９】
0005931457.tif 000016
【図１１】
0005931457.tif 000017
【図１２】
0005931457.tif 000018
【図１３Ａ】
0005931457.tif 000019
【図１３Ｂ】
0005931457.tif 000020
【図１３Ｃ】
0005931457.tif 000021
【図１５Ａ】
0005931457.tif 000022
【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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