JP2001523037A - 空気イオン化のための方法および装置 - Google Patents
空気イオン化のための方法および装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
- H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
- H05F3/04—Carrying-off electrostatic charges by means of spark gaps or other discharge devices
Landscapes
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
(57)【要約】
イオン化方法およびイオン化装置において、デューティサイクル（４３、４５）の交番する半分の間だけ、イオン化電極（４７、４９）にイオン化電圧を供給する一対のインバータ（２７、２９）が含まれ、その一方のインバータが高い振動数で働くように作動するのに対して、他方のインバータが非活動状態にあり、その後、今度は一方のインバータが非活動状態にあるのに対して、他方のインバータが高い振動数で働くように作動する。各インバータ（２７、２９）は、該インバータの一方または両方の選択的制御のために帰電流が監視される（１０７）可能性のある共通の帰線路（１１５）に結合される帰電流路（１０９、１１１）を有する。
Description
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明は、例えば、非導電性材料からなる静止物体や移動する連続ウェブ状物
体上の表面の電荷を制御するために、正イオンと負イオンを供給する方法および
装置に関するものである。 発明の背景 多くの工業生産では、工作物の望ましくない粒子汚染、不必要な運動、あるい
はその他の望ましくない物理的パラメータの生じる原因となる工作物上における
静電荷の蓄積の問題と直面している。シートプラスチック材料による連続フィル
ムの製造においては、長尺の非導電性プラスチックフィルムが１個以上のローラ
の上を急速に通過し、表面汚染物質を吸引する原因となる重大な静電荷を蓄積し
、巻取ロールでの密な締込みを阻害し、表面被覆プロセスを妨害し、さもなくば
安全なフィルム加工を邪魔する。通例、空気イオン化装置がそのように移動する
ウェブ材料に近接の位置に設置され、そこで、ウェブ材料表面の静電荷をほぼ中
和するために陽イオンと陰イオンを供給する。かかる空気イオン化装置は、通例
、先の尖ったイオン化電極を包含し、移動するウェブから離れた位置にある遠隔
発電機から重絶縁ケーブルを経由して供給された数キロボルトの電圧で働く。大
きな工業用途によっては、このようなウェブが数フィートの幅を持ち、高い直線
速度で移動し、静電荷の量に幅広い変化を見せることがあり、そこで、移動する
ウェブに沿って所与の時期に、または所与の場所で中和を必要とすることがある
。
体上の表面の電荷を制御するために、正イオンと負イオンを供給する方法および
装置に関するものである。 発明の背景 多くの工業生産では、工作物の望ましくない粒子汚染、不必要な運動、あるい
はその他の望ましくない物理的パラメータの生じる原因となる工作物上における
静電荷の蓄積の問題と直面している。シートプラスチック材料による連続フィル
ムの製造においては、長尺の非導電性プラスチックフィルムが１個以上のローラ
の上を急速に通過し、表面汚染物質を吸引する原因となる重大な静電荷を蓄積し
、巻取ロールでの密な締込みを阻害し、表面被覆プロセスを妨害し、さもなくば
安全なフィルム加工を邪魔する。通例、空気イオン化装置がそのように移動する
ウェブ材料に近接の位置に設置され、そこで、ウェブ材料表面の静電荷をほぼ中
和するために陽イオンと陰イオンを供給する。かかる空気イオン化装置は、通例
、先の尖ったイオン化電極を包含し、移動するウェブから離れた位置にある遠隔
発電機から重絶縁ケーブルを経由して供給された数キロボルトの電圧で働く。大
きな工業用途によっては、このようなウェブが数フィートの幅を持ち、高い直線
速度で移動し、静電荷の量に幅広い変化を見せることがあり、そこで、移動する
ウェブに沿って所与の時期に、または所与の場所で中和を必要とすることがある
。
【０００２】 代表的には、移動するウェブの直線長さcm（インチ）当たり約０．０３９〜３
．９（約０．１〜１０）マイクロアンペアのイオン化電流が中和のために必要と
される。ウェブの幅は１０数cm（数インチ）から約６ｍ（２０フィート）まで変
わることがある。そのため、イオン化装置に電力を供給する発電機は、約１〜５
ミリアンペアの出力電流を約３〜１５キロボルトの電圧レベルで維持できること
が要求される。
．９（約０．１〜１０）マイクロアンペアのイオン化電流が中和のために必要と
される。ウェブの幅は１０数cm（数インチ）から約６ｍ（２０フィート）まで変
わることがある。そのため、イオン化装置に電力を供給する発電機は、約１〜５
ミリアンペアの出力電流を約３〜１５キロボルトの電圧レベルで維持できること
が要求される。
【０００３】 高速で移動するウェブ上の静電荷を制御するのに利用できる電気式空気イオン
化装置は数種類ある。特に効率的な中和をリーズナブルなコストで実行できるの
は、電力線周波数５０〜６０Hzの交流電圧で働くイオン化装置である。この電力
線周波数の線路交流電圧が高圧変圧器に印加され、その二次巻線が電力線周波数
で約４〜１０kVの交流電圧を生じさせる。この二次電圧がイオン化電極に印加さ
れ、このイオン化電極は、通例、該電極が貫通する開口部を付けた接地金属囲い
の中に位置する。これが、電極の付近にコロナ放電を発生させるためのきわめて
強力な電界を作るのである。
化装置は数種類ある。特に効率的な中和をリーズナブルなコストで実行できるの
は、電力線周波数５０〜６０Hzの交流電圧で働くイオン化装置である。この電力
線周波数の線路交流電圧が高圧変圧器に印加され、その二次巻線が電力線周波数
で約４〜１０kVの交流電圧を生じさせる。この二次電圧がイオン化電極に印加さ
れ、このイオン化電極は、通例、該電極が貫通する開口部を付けた接地金属囲い
の中に位置する。これが、電極の付近にコロナ放電を発生させるためのきわめて
強力な電界を作るのである。
【０００４】 コロナ放電は、周囲空気中に陽イオンと陰イオンを作るのに使用される。 これら従来の交流空気イオン化装置は、移動するウェブに隣接して狭い間隔で
並べられたイオン化電極を中心として交互に同数量の陽イオンと陰イオンを供給
する。このようなイオンが静電吸引によって逆荷電されたウェブに向かって移動
し、それでウェブ上の静電荷を中和することになる。ところが、ウェブは必要な
極性の必要なイオンを吸引しようとし、過剰なイオンは電極または接地囲いの方
に戻ろうとする。ほぼ中性のウェブまたは荷電されていないウェブの場合、電界
が存在しないためにイオンが流れていこうとしない。この動作の仕方では、自己
平衡の条件が準備され、表面電荷が中和された後になお利用できる過剰のイオン
がウェブ表面の元の電荷の過補償を生じさせることはほとんど無い。それでも、
そのプロセスでは、発生したイオンが交流電圧の極性逆転の時に電極に向かって
逆戻りするために、相当のイオン損失が起こる。必然的にイオンが電極と再結合
する結果、移動するウェブ上の静電荷を中和するのに利用できるイオンは少なく
なり、かかるイオン化装置の効率は総じて低下する。従来公知の交流空気イオン
化装置の中には、高圧変圧器の出力に接続された２個のダイオードを使って、相
対する方向の電流を伝導し、それで半波整流器として高圧をダイオード経由で相
対する極性のイオン化電極に供給する働きをするものがある。電極は、イオン化
に必要な強力な電界を発生させるのを助けるために互いに近接させてある。この
配置により、電極がそのそれぞれの極性を変えることは阻止され、その結果、イ
オンを発生させた電極にイオンが逆戻りするイオン損失は減じられる。この種の
イオン化装置では、ウェブがイオンを吸引する静電荷を帯びなければ、ある半サ
イクルの間に電極を中心として発生した一方の極性のイオンが、続く半サイクル
の間に反対の極性の他方の電極に吸引され、そこで中和され、その結果、自己平
衡の動作がもたらされることになる。このような従来のイオン化装置はすべて、
用いる高圧変圧器が大型かつ大重量であるため、イオン化電極と該電極から遠隔
の位置に取付けられた変圧器の間に重絶縁ケーブルを必要としている。
並べられたイオン化電極を中心として交互に同数量の陽イオンと陰イオンを供給
する。このようなイオンが静電吸引によって逆荷電されたウェブに向かって移動
し、それでウェブ上の静電荷を中和することになる。ところが、ウェブは必要な
極性の必要なイオンを吸引しようとし、過剰なイオンは電極または接地囲いの方
に戻ろうとする。ほぼ中性のウェブまたは荷電されていないウェブの場合、電界
が存在しないためにイオンが流れていこうとしない。この動作の仕方では、自己
平衡の条件が準備され、表面電荷が中和された後になお利用できる過剰のイオン
がウェブ表面の元の電荷の過補償を生じさせることはほとんど無い。それでも、
そのプロセスでは、発生したイオンが交流電圧の極性逆転の時に電極に向かって
逆戻りするために、相当のイオン損失が起こる。必然的にイオンが電極と再結合
する結果、移動するウェブ上の静電荷を中和するのに利用できるイオンは少なく
なり、かかるイオン化装置の効率は総じて低下する。従来公知の交流空気イオン
化装置の中には、高圧変圧器の出力に接続された２個のダイオードを使って、相
対する方向の電流を伝導し、それで半波整流器として高圧をダイオード経由で相
対する極性のイオン化電極に供給する働きをするものがある。電極は、イオン化
に必要な強力な電界を発生させるのを助けるために互いに近接させてある。この
配置により、電極がそのそれぞれの極性を変えることは阻止され、その結果、イ
オンを発生させた電極にイオンが逆戻りするイオン損失は減じられる。この種の
イオン化装置では、ウェブがイオンを吸引する静電荷を帯びなければ、ある半サ
イクルの間に電極を中心として発生した一方の極性のイオンが、続く半サイクル
の間に反対の極性の他方の電極に吸引され、そこで中和され、その結果、自己平
衡の動作がもたらされることになる。このような従来のイオン化装置はすべて、
用いる高圧変圧器が大型かつ大重量であるため、イオン化電極と該電極から遠隔
の位置に取付けられた変圧器の間に重絶縁ケーブルを必要としている。
【０００５】 もうひとつの問題は、このような従来のイオン化装置が、概して複雑な外部セ
ンサや外部回路を用いずにイオン化電流を測定、監視できないことである。かか
る困難は、電極に印加された交番電位がイオン化装置および発電機の電気接地コ
ンポーネントに容量結合し、それで、イオン化電流と異なる位相を持ち、イオン
化電流を大きく超えてしまう重大な容量性電流を生み出すという事実から生じる
。結果として、交流高圧イオン化装置のフィードバック制御は困難をきわめ、交
流イオン化装置において正出力電圧と負出力電圧を選択的かつ個別的に制御する
ことは、より複雑で、より高価な発電機回路を使用しない限り、達成できない。
ンサや外部回路を用いずにイオン化電流を測定、監視できないことである。かか
る困難は、電極に印加された交番電位がイオン化装置および発電機の電気接地コ
ンポーネントに容量結合し、それで、イオン化電流と異なる位相を持ち、イオン
化電流を大きく超えてしまう重大な容量性電流を生み出すという事実から生じる
。結果として、交流高圧イオン化装置のフィードバック制御は困難をきわめ、交
流イオン化装置において正出力電圧と負出力電圧を選択的かつ個別的に制御する
ことは、より複雑で、より高価な発電機回路を使用しない限り、達成できない。
【０００６】 その他、従来公知の空気イオン化装置でも、二極パルス式直流タイプであれば
、高周波数で動作する小型のスイッチング電源を使用することによってサイズと
重量の問題を解決してくれる。二極パルス式直流イオン化装置であれば、複雑な
外部センサと付随回路を用いずにイオン化電流を検出することができる。例えば
、電荷の流れがイオン化電極から遠ざけられる時に通過する大地帰線抵抗を横切
る方向の電圧降下を感知し、それでイオン化電流に対応する指示を出すことがで
きる（例として米国特許第４，８０９，１２７号に記載の装置を参照) 。それで
も、かかる装置はそれ独自の内部パラメータを監視するだけで、概して、移動す
るウェブまたはその他の工作物の表面の電荷レベルに応答しない。陽極と陰極両
方の直流パルス電圧を使ってイオン化電極を分離させるこの方案はまた、電極を
スペース的に分離させ、一度に一方の電極だけを動作させることによって、電極
に戻っていくイオンの損失を回避し、それでイオン化効率を高めることでも知ら
れている。しかしながら、かかる方案は、高い切換速度において重なり合う傾向
のある反対極性のパルスの立上り時間と立下り時間の関係から、パルス繰返周波
数の点で制限がある。このようなイオン化装置は、通例、反対極性の電極が動作
し出して、先行サイクルにおいて作られたイオンを引戻す前に、イオンをイオン
化装置（通常、中和すべき表面より数フィート上に設置される) から遠ざけるた
め、低い切換速度（代表的には最大５Hz) において動作するように設計される。
このようなイオン化装置は、概して、反対極性の両電極の間に相対的に広い間隔
（例えば、７．６〜３０．５cm) を必要とする。回路設計上の制約から、通例、
正電圧と負電圧の交互切換速度は毎秒５回程度に制限される。この少ない繰返周
波数から、パルス式直流技術は、高速で移動するウェブの表面電荷を中和する上
で非実用的とされる。かかるパルス式直流イオン化装置を制限するもうひとつの
点は、高電圧発生機の出力電力が小さいことである。これは、領域イオン化の目
的には適しているが、概して、高速で移動するウェブの表面電荷を中和するには
不十分である。
、高周波数で動作する小型のスイッチング電源を使用することによってサイズと
重量の問題を解決してくれる。二極パルス式直流イオン化装置であれば、複雑な
外部センサと付随回路を用いずにイオン化電流を検出することができる。例えば
、電荷の流れがイオン化電極から遠ざけられる時に通過する大地帰線抵抗を横切
る方向の電圧降下を感知し、それでイオン化電流に対応する指示を出すことがで
きる（例として米国特許第４，８０９，１２７号に記載の装置を参照) 。それで
も、かかる装置はそれ独自の内部パラメータを監視するだけで、概して、移動す
るウェブまたはその他の工作物の表面の電荷レベルに応答しない。陽極と陰極両
方の直流パルス電圧を使ってイオン化電極を分離させるこの方案はまた、電極を
スペース的に分離させ、一度に一方の電極だけを動作させることによって、電極
に戻っていくイオンの損失を回避し、それでイオン化効率を高めることでも知ら
れている。しかしながら、かかる方案は、高い切換速度において重なり合う傾向
のある反対極性のパルスの立上り時間と立下り時間の関係から、パルス繰返周波
数の点で制限がある。このようなイオン化装置は、通例、反対極性の電極が動作
し出して、先行サイクルにおいて作られたイオンを引戻す前に、イオンをイオン
化装置（通常、中和すべき表面より数フィート上に設置される) から遠ざけるた
め、低い切換速度（代表的には最大５Hz) において動作するように設計される。
このようなイオン化装置は、概して、反対極性の両電極の間に相対的に広い間隔
（例えば、７．６〜３０．５cm) を必要とする。回路設計上の制約から、通例、
正電圧と負電圧の交互切換速度は毎秒５回程度に制限される。この少ない繰返周
波数から、パルス式直流技術は、高速で移動するウェブの表面電荷を中和する上
で非実用的とされる。かかるパルス式直流イオン化装置を制限するもうひとつの
点は、高電圧発生機の出力電力が小さいことである。これは、領域イオン化の目
的には適しているが、概して、高速で移動するウェブの表面電荷を中和するには
不十分である。
【０００７】 二重定常状態直流高圧電源（dual steady-state DC high voltage supplies）
を使用した空気イオン化装置の場合は、移動するウェブの表面電荷を中和するの
に、限られた範囲内でしか使用できなかった。それは、陽イオン発生と陰イオン
発生の釣合いを制御することが困難だったためであり、また、そのようなイオン
化装置が表面電荷を中和する代わりに表面電荷を助長する傾向を持っていたため
である。二重定常状態空気イオン化装置を使えば、釣合いのとれたイオン化を達
成できるが、交流イオン化装置の場合と比べてコストがかなり高くなる。上に述
べたタイプの装置は文献で開示されている( 例として、米国特許第５，４３２，
４５４号を参照) 。 発明の要約 本発明によれば、２つの高電圧発生機を動作させて約３〜１５キロボルトの正
電圧または負電圧を作る。正高電圧と負高電圧は、空気イオンで中和すべき工作
物（例えば、移動するウェブ) に近接の位置に置かれた電極をそれぞれ分離する
ように供給される。所定の極性の高電圧をそれぞれの電極に印加する発生機は、
電極の極性と反対の極性の電荷がそれぞれの電極による空気イオン発生の速度に
対応する速度で発生機から遠ざけられる時に通過する大地帰線路を包含する。ま
た、２つの高電圧発生機のそれぞれの大地帰線路は、加算接続点回路および関連
の測定用回路に接続されている。
を使用した空気イオン化装置の場合は、移動するウェブの表面電荷を中和するの
に、限られた範囲内でしか使用できなかった。それは、陽イオン発生と陰イオン
発生の釣合いを制御することが困難だったためであり、また、そのようなイオン
化装置が表面電荷を中和する代わりに表面電荷を助長する傾向を持っていたため
である。二重定常状態空気イオン化装置を使えば、釣合いのとれたイオン化を達
成できるが、交流イオン化装置の場合と比べてコストがかなり高くなる。上に述
べたタイプの装置は文献で開示されている( 例として、米国特許第５，４３２，
４５４号を参照) 。 発明の要約 本発明によれば、２つの高電圧発生機を動作させて約３〜１５キロボルトの正
電圧または負電圧を作る。正高電圧と負高電圧は、空気イオンで中和すべき工作
物（例えば、移動するウェブ) に近接の位置に置かれた電極をそれぞれ分離する
ように供給される。所定の極性の高電圧をそれぞれの電極に印加する発生機は、
電極の極性と反対の極性の電荷がそれぞれの電極による空気イオン発生の速度に
対応する速度で発生機から遠ざけられる時に通過する大地帰線路を包含する。ま
た、２つの高電圧発生機のそれぞれの大地帰線路は、加算接続点回路および関連
の測定用回路に接続されている。
【０００８】 本発明の図示された実施例によれば、空気イオン化に必要な望ましい強力電界
を作るために、正電極は、これに近接の位置にある負電極のための基準電位とし
て作用し、負電極は該正電極のための基準電位として作用する。ある極性のイオ
ン化電極が反対の極性の電極に近接していて、該電極の間に十分な電位差が存在
することで、正電極からのイオン化電流はほぼ全部が負電極に流れていき、イオ
ン化電極の直近の位置に荷電された表面からの外部電界は存在しない（たとえ存
在するとしても、微弱電界でしかない）ので、負電極からのイオン化電流はほぼ
全部が正電極に流れる。従って、イオン化電極の付近に、移動するウェブのよう
な荷電された表面からの外部静電界がほとんど存在しない時、イオン電流はほぼ
全部が相対する極性の電極の間を流れていき、システムの大地帰線にある電流の
直流成分はほぼゼロになる。ところが、ウェブが表面電荷を帯びると、関連の静
電界は、ウェブ上の表面電荷の極性と反対の極性のイオンを、イオン化装置から
出て荷電された表面に流れていくようにもたらす。
を作るために、正電極は、これに近接の位置にある負電極のための基準電位とし
て作用し、負電極は該正電極のための基準電位として作用する。ある極性のイオ
ン化電極が反対の極性の電極に近接していて、該電極の間に十分な電位差が存在
することで、正電極からのイオン化電流はほぼ全部が負電極に流れていき、イオ
ン化電極の直近の位置に荷電された表面からの外部電界は存在しない（たとえ存
在するとしても、微弱電界でしかない）ので、負電極からのイオン化電流はほぼ
全部が正電極に流れる。従って、イオン化電極の付近に、移動するウェブのよう
な荷電された表面からの外部静電界がほとんど存在しない時、イオン電流はほぼ
全部が相対する極性の電極の間を流れていき、システムの大地帰線にある電流の
直流成分はほぼゼロになる。ところが、ウェブが表面電荷を帯びると、関連の静
電界は、ウェブ上の表面電荷の極性と反対の極性のイオンを、イオン化装置から
出て荷電された表面に流れていくようにもたらす。
【０００９】 例えば、移動するウェブが負電荷を帯びると、その静電界がイオンを正電極か
ら吸引する。結果として、非活動状態の半サイクルの間、一部の正イオン電流が
移動するウェブに流れていって、その表面電荷を中和することになる一方、負電
極からのイオン電流は大部分が正電極に流れていくか負電極に戻っていくかする
。そのため、システムの大地帰線にある電流の直流成分はゼロから、荷電された
ウェブの表面に流れていくイオン電流に直接関連した値に変化する。イオン化装
置から出ていく合成電流は、表面電荷の極性および大きさを指し示すものとして
共通の大地帰線路において測定することができ、さもなくば監視することができ
る。本発明の方法によれば、イオン化装置は工作物表面の電荷を感知するセンサ
として動作する。そこで、イオン化装置からの信号を使って発生機の出力を制御
することができ、外部センサの必要がない。
ら吸引する。結果として、非活動状態の半サイクルの間、一部の正イオン電流が
移動するウェブに流れていって、その表面電荷を中和することになる一方、負電
極からのイオン電流は大部分が正電極に流れていくか負電極に戻っていくかする
。そのため、システムの大地帰線にある電流の直流成分はゼロから、荷電された
ウェブの表面に流れていくイオン電流に直接関連した値に変化する。イオン化装
置から出ていく合成電流は、表面電荷の極性および大きさを指し示すものとして
共通の大地帰線路において測定することができ、さもなくば監視することができ
る。本発明の方法によれば、イオン化装置は工作物表面の電荷を感知するセンサ
として動作する。そこで、イオン化装置からの信号を使って発生機の出力を制御
することができ、外部センサの必要がない。
【００１０】 本発明の別の実施例では、電極からのイオン化電流は、そのようなイオン化装
置が電気的に接地された金属機械フレームコンポーネントの付近に置かれた実際
の工業設備に似た設定で平衡させられる。このような状態においては、ウェブ材
料が無視できる程度の静電荷、又は小さな静電荷を帯びても、いくらかのイオン
は依然、イオン化装置から金属機械フレームに向かって流れ続けることになる。
このイオンの流れが平衡状態でなくなると、ウェブが意図されない電荷を帯びて
しまうことがある。上述の方法を工業設定において適用できるようにするために
は、移動するウェブのように、その表面が静電荷を帯びない時、共通の大地帰線
路における電流の直流成分がほぼゼロであるのが望ましい。これは、イオン化装
置の電極を接地された金属部材、例えばプレート等の付近に置くことによって成
し遂げられ、そして、共通の大地帰線における電流の直流成分がほぼゼロになる
まで、イオン化電極に印加された電圧を調整するのである。
置が電気的に接地された金属機械フレームコンポーネントの付近に置かれた実際
の工業設備に似た設定で平衡させられる。このような状態においては、ウェブ材
料が無視できる程度の静電荷、又は小さな静電荷を帯びても、いくらかのイオン
は依然、イオン化装置から金属機械フレームに向かって流れ続けることになる。
このイオンの流れが平衡状態でなくなると、ウェブが意図されない電荷を帯びて
しまうことがある。上述の方法を工業設定において適用できるようにするために
は、移動するウェブのように、その表面が静電荷を帯びない時、共通の大地帰線
路における電流の直流成分がほぼゼロであるのが望ましい。これは、イオン化装
置の電極を接地された金属部材、例えばプレート等の付近に置くことによって成
し遂げられ、そして、共通の大地帰線における電流の直流成分がほぼゼロになる
まで、イオン化電極に印加された電圧を調整するのである。
【００１１】 相異なる波形、相異なる振幅の正電圧と負電圧を作るための関連した高電圧発
生機は多くの異なるタイプがある。本発明の利点は、２つの高電圧発生機を使っ
て、その動作のそれぞれの半サイクルの間に約３〜１５キロボルトの正電圧また
は負電圧を選択された切換速度または反復速度で作る時、著しく増大される。切
換デューティサイクルの半分の動作の間、第１の発生機が半サイクル分の正高電
圧だけを作り、他方の発生機はほぼ非活動状態にある。次に、残り半サイクルの
動作の間、今度は他方の発生機が半サイクル分の負高電圧だけを作り、第１の発
生機はほぼ非活動状態にある。印加された交流電力の各々半分のデューティサイ
クルにおいて、活動状態の高電圧発生機に接続された方のイオン化電極は電位が
空気イオン化レベルに引上げられのに対し、非活動状態の発生機に接続された方
のイオン化電極は接地（またはゼロ電位）基準として働く。このイオン化電極の
周囲に正と負の空気イオンが集積する。ウェブ上の電荷と反対の極性のイオンが
ウェブの方に吸引される。ウェブ上の電荷と同じ極性のイオン、および、例えば
ウェブ上の静電荷レベルが低かったために、ウェブの方に吸引されなかった最初
の極性の過剰空気イオンは、自身の電位がほぼゼロに変化した時に、そのイオン
を発生させた電極に引戻されるか、又は、その励起の間に反対の極性の電極の方
に引戻されるかどちらかである。かかる挙動が、自己平衡的なイオン化に、そし
て移動するウェブ上の正味静電荷の中和に大きく寄与する。それでも、この自己
平衡は、極性を変える同じ電極が先行の半サイクルの間に発生させられたイオン
の大半の部分を引戻す従来型の交流イオン化装置の場合のように、多大なイオン
損失という結果に至らない。
生機は多くの異なるタイプがある。本発明の利点は、２つの高電圧発生機を使っ
て、その動作のそれぞれの半サイクルの間に約３〜１５キロボルトの正電圧また
は負電圧を選択された切換速度または反復速度で作る時、著しく増大される。切
換デューティサイクルの半分の動作の間、第１の発生機が半サイクル分の正高電
圧だけを作り、他方の発生機はほぼ非活動状態にある。次に、残り半サイクルの
動作の間、今度は他方の発生機が半サイクル分の負高電圧だけを作り、第１の発
生機はほぼ非活動状態にある。印加された交流電力の各々半分のデューティサイ
クルにおいて、活動状態の高電圧発生機に接続された方のイオン化電極は電位が
空気イオン化レベルに引上げられのに対し、非活動状態の発生機に接続された方
のイオン化電極は接地（またはゼロ電位）基準として働く。このイオン化電極の
周囲に正と負の空気イオンが集積する。ウェブ上の電荷と反対の極性のイオンが
ウェブの方に吸引される。ウェブ上の電荷と同じ極性のイオン、および、例えば
ウェブ上の静電荷レベルが低かったために、ウェブの方に吸引されなかった最初
の極性の過剰空気イオンは、自身の電位がほぼゼロに変化した時に、そのイオン
を発生させた電極に引戻されるか、又は、その励起の間に反対の極性の電極の方
に引戻されるかどちらかである。かかる挙動が、自己平衡的なイオン化に、そし
て移動するウェブ上の正味静電荷の中和に大きく寄与する。それでも、この自己
平衡は、極性を変える同じ電極が先行の半サイクルの間に発生させられたイオン
の大半の部分を引戻す従来型の交流イオン化装置の場合のように、多大なイオン
損失という結果に至らない。
【００１２】 本発明の一実施例における高電圧発生機は、高電圧出力が高周波インバータ（
代表的には、２０kHz より高い周波数で動作する) によって作られる多重的な電
力変換段階を包含する。それゆえ、高電圧の昇圧変圧器は、工作物の付近でイオ
ン化電極に隣接する位置に都合よくパッケージ化されて取付けられるように小型
化、軽量化することができる。これで、交流イオン化装置において従来使用され
ていた、電極と遠隔位置に置かれた高電圧発生機の間の重絶縁高電圧ケーブルが
無くされる。発生機が活動状態と非活動状態に交互に置かれる切換速度は、好ま
しくは毎秒５０サイクルから毎秒４００サイクルまでの範囲内であってよい。
代表的には、２０kHz より高い周波数で動作する) によって作られる多重的な電
力変換段階を包含する。それゆえ、高電圧の昇圧変圧器は、工作物の付近でイオ
ン化電極に隣接する位置に都合よくパッケージ化されて取付けられるように小型
化、軽量化することができる。これで、交流イオン化装置において従来使用され
ていた、電極と遠隔位置に置かれた高電圧発生機の間の重絶縁高電圧ケーブルが
無くされる。発生機が活動状態と非活動状態に交互に置かれる切換速度は、好ま
しくは毎秒５０サイクルから毎秒４００サイクルまでの範囲内であってよい。
【００１３】 本発明の一実施例では、それぞれの非活動状態の半サイクルの間の高電圧発生
機出力が十分に低い電位にあることによるので、関連した発生機に接続された方
のイオン化電極が、活動状態のイオン化電極に対する基準電位として働き、それ
で、空気イオン化に必要な望ましい強力電界を作ることになる。 本発明の一実施例では、個別の高電圧発生機の一方または両方の出力が、正味
イオン出力を制御できるように選択的かつ個別的に制御される。これで、それぞ
れのイオン化電極に印加される高電圧を変えることによって望みのレベルの正イ
オン電流と負イオン電流を獲得することができる。このようにして、イオン電流
の比率は、高速で移動するウェブ上の、どちらの極性の、また、どんな大きさの
表面電荷も中和できるように、平衡状態のイオン化に必要な、正イオン電流と負
イオン電流がほぼ等しいポイントを含めて、正イオンだけから負イオンだけまで
の広い範囲にわたって変えることができる。この実施例では、既知の極性の表面
電荷を最も効率よく中和できるようにするため、一方の極性の電極に印加された
高電圧を下げることによって他方の極性の高電圧に帰属するイオン電流を最大レ
ベルに維持してよい。イオン化装置はまた、例えば、圧倒的に正イオン（または
圧倒的に負イオン) が作られるように、ウェブを移送する金属ローラに隣接の位
置に電極を置き、高電圧発生機の出力を調整することによって望ましい充電装置
として使用することもできる。 発明の詳細な説明 本発明に従い、図１Ａに示すように、2 つの高電圧発生機９、１１を動作させ
て、正（または負) の高電圧１３、１５をそれぞれの出力８０、８２に作り出す
。各発生機９、１１からの出力電圧は、イオン放射電極４７、４９のそれぞれの
セットに供給される。該イオン放射電極は、従来通り、供給されたイオンで中和
すべき工作物に向かって、先を尖らせた形または鋭い尖端を持つ形に作られてい
る。安全目的のため、最大出力電流が制限されるように高い抵抗値（例えば２０
〜２００メガオーム) を持つ追加的な抵抗器９０、９２が出力端子とイオン放射
電極４７、４９の間に接続してあってよい。電極４７、４９は、空気イオンで中
和される工作物１０（例えば、移動するウェブ）に近接の位置にある。所定の極
性の高電圧をそれぞれの電極に印加する発生機は、電極の極性と反対の極性の電
荷がそれぞれの電極４７および４９による空気イオン発生の速度に対応する速度
で発生機から遠ざけられる時に通過する大地帰線路１０９および１１１を包含す
る。また、２つの高電圧発生機のそれぞれの大地帰線路は、１９８９年２月２８
日発行のArnord J.Steinman 等の米国特許第４，８０９，１２７号に述べられた
回路に類似の加算接続点回路１１３、および関連の計測用回路１０７に共通の大
地帰線路１１５に接続されている。しかしながら、上に挙げた先行技術と異なり
、本発明では、正電極からのイオン化電流はほぼ全部が負電極に流れていき、イ
オン化電極の直近の位置に表面１０からの外部電界は存在しない（たとえ存在す
るとしても、微弱電界でしかない）ので、負電極からのイオン化電流はほぼ全部
が正電極に流れる。これは、反対極性のイオン化電極の間の特定の距離の組合せ
、すなわち、正極性の各イオン化電極４７が負極性の電極４９に近接させてある
相互の位置関係と、反対極性の電極の間の電位差とによって達成されている。か
かる条件のもとでは、イオン化装置の電極の付近に荷電された表面からの外部電
界がほとんど存在しなければ、共通の大地帰線路１１５における電流の直流成分
がほぼゼロであってよい。隣接の表面１０に電荷が存在すると、関連の静電界は
、ウェブ上の表面電荷の極性と反対の極性のイオンを、イオン化電極から出て荷
電された表面に流れていくようになる。イオン化装置から出ていく合成電流は、
表面電荷の極性および大きさを指し示すものとして共通の大地帰線路１１５にお
いて測定することができ、さもなくば監視することができる。
機出力が十分に低い電位にあることによるので、関連した発生機に接続された方
のイオン化電極が、活動状態のイオン化電極に対する基準電位として働き、それ
で、空気イオン化に必要な望ましい強力電界を作ることになる。 本発明の一実施例では、個別の高電圧発生機の一方または両方の出力が、正味
イオン出力を制御できるように選択的かつ個別的に制御される。これで、それぞ
れのイオン化電極に印加される高電圧を変えることによって望みのレベルの正イ
オン電流と負イオン電流を獲得することができる。このようにして、イオン電流
の比率は、高速で移動するウェブ上の、どちらの極性の、また、どんな大きさの
表面電荷も中和できるように、平衡状態のイオン化に必要な、正イオン電流と負
イオン電流がほぼ等しいポイントを含めて、正イオンだけから負イオンだけまで
の広い範囲にわたって変えることができる。この実施例では、既知の極性の表面
電荷を最も効率よく中和できるようにするため、一方の極性の電極に印加された
高電圧を下げることによって他方の極性の高電圧に帰属するイオン電流を最大レ
ベルに維持してよい。イオン化装置はまた、例えば、圧倒的に正イオン（または
圧倒的に負イオン) が作られるように、ウェブを移送する金属ローラに隣接の位
置に電極を置き、高電圧発生機の出力を調整することによって望ましい充電装置
として使用することもできる。 発明の詳細な説明 本発明に従い、図１Ａに示すように、2 つの高電圧発生機９、１１を動作させ
て、正（または負) の高電圧１３、１５をそれぞれの出力８０、８２に作り出す
。各発生機９、１１からの出力電圧は、イオン放射電極４７、４９のそれぞれの
セットに供給される。該イオン放射電極は、従来通り、供給されたイオンで中和
すべき工作物に向かって、先を尖らせた形または鋭い尖端を持つ形に作られてい
る。安全目的のため、最大出力電流が制限されるように高い抵抗値（例えば２０
〜２００メガオーム) を持つ追加的な抵抗器９０、９２が出力端子とイオン放射
電極４７、４９の間に接続してあってよい。電極４７、４９は、空気イオンで中
和される工作物１０（例えば、移動するウェブ）に近接の位置にある。所定の極
性の高電圧をそれぞれの電極に印加する発生機は、電極の極性と反対の極性の電
荷がそれぞれの電極４７および４９による空気イオン発生の速度に対応する速度
で発生機から遠ざけられる時に通過する大地帰線路１０９および１１１を包含す
る。また、２つの高電圧発生機のそれぞれの大地帰線路は、１９８９年２月２８
日発行のArnord J.Steinman 等の米国特許第４，８０９，１２７号に述べられた
回路に類似の加算接続点回路１１３、および関連の計測用回路１０７に共通の大
地帰線路１１５に接続されている。しかしながら、上に挙げた先行技術と異なり
、本発明では、正電極からのイオン化電流はほぼ全部が負電極に流れていき、イ
オン化電極の直近の位置に表面１０からの外部電界は存在しない（たとえ存在す
るとしても、微弱電界でしかない）ので、負電極からのイオン化電流はほぼ全部
が正電極に流れる。これは、反対極性のイオン化電極の間の特定の距離の組合せ
、すなわち、正極性の各イオン化電極４７が負極性の電極４９に近接させてある
相互の位置関係と、反対極性の電極の間の電位差とによって達成されている。か
かる条件のもとでは、イオン化装置の電極の付近に荷電された表面からの外部電
界がほとんど存在しなければ、共通の大地帰線路１１５における電流の直流成分
がほぼゼロであってよい。隣接の表面１０に電荷が存在すると、関連の静電界は
、ウェブ上の表面電荷の極性と反対の極性のイオンを、イオン化電極から出て荷
電された表面に流れていくようになる。イオン化装置から出ていく合成電流は、
表面電荷の極性および大きさを指し示すものとして共通の大地帰線路１１５にお
いて測定することができ、さもなくば監視することができる。
【００１４】 図１Ｂは、代表的な工業設備をシミュレートするために、イオン化装置が電気
接地された金属板２２から設定距離だけ離して設置された本発明の一実施例を示
す。共通の大地帰線路１１５における電流は、計測用回路１０７で測定される。
高電圧発生機９（または高電圧発生機１１）の出力は、電極４７に供給された効
率的なイオン化電位が変えられるように制御されるが、電極４９にかかるイオン
化電位は、該電極からのイオン化電流が平衡させられ、共通の大地帰線路におけ
る電流の直流成分がほぼゼロになるまで、変えられない。図１Ｃに示す通り、最
初に中性のウェブ１０に供給された正イオンと負イオンの量に不釣合いがあると
、イオン化装置の下流の場所でウェブ上に残留電荷が生じることがある。
接地された金属板２２から設定距離だけ離して設置された本発明の一実施例を示
す。共通の大地帰線路１１５における電流は、計測用回路１０７で測定される。
高電圧発生機９（または高電圧発生機１１）の出力は、電極４７に供給された効
率的なイオン化電位が変えられるように制御されるが、電極４９にかかるイオン
化電位は、該電極からのイオン化電流が平衡させられ、共通の大地帰線路におけ
る電流の直流成分がほぼゼロになるまで、変えられない。図１Ｃに示す通り、最
初に中性のウェブ１０に供給された正イオンと負イオンの量に不釣合いがあると
、イオン化装置の下流の場所でウェブ上に残留電荷が生じることがある。
【００１５】 本発明の一実施例では、２つの高電圧発生機９、１１は、選択されたスイッチ
ング速度または反復速度で、それぞれの半サイクルの動作の間に約３〜１５キロ
ボルトの正電圧または負電圧を生成するように動作される。 スイッチングのデューティサイクルの半分の動作の間、一方の発生機が半サイ
クル分の正高電圧だけを作り、他方の発生機はほぼ非活動状態にある。次に、残
り半サイクルの動作の間、今度は他方の発生機が半サイクル分の負高電圧だけを
作り、一方の発生機はほぼ非活動状態にある。動作デューティサイクルは、個々
の高電圧発生機９、１１を交互に活動させ、それで、出力８０、８２において半
サイクル分の高電圧１３、１５を作れるように電力線周波数によって都合よく決
められる。
ング速度または反復速度で、それぞれの半サイクルの動作の間に約３〜１５キロ
ボルトの正電圧または負電圧を生成するように動作される。 スイッチングのデューティサイクルの半分の動作の間、一方の発生機が半サイ
クル分の正高電圧だけを作り、他方の発生機はほぼ非活動状態にある。次に、残
り半サイクルの動作の間、今度は他方の発生機が半サイクル分の負高電圧だけを
作り、一方の発生機はほぼ非活動状態にある。動作デューティサイクルは、個々
の高電圧発生機９、１１を交互に活動させ、それで、出力８０、８２において半
サイクル分の高電圧１３、１５を作れるように電力線周波数によって都合よく決
められる。
【００１６】 特殊には、各発生機９、１１が、印加された電力に基づいて約２０キロヘルツ
の高い周波数で動作する回路を包含し、そのような高い周波数での動作が、一方
または他方の極性の高いピーク出力電圧１３、１５を作るのに使用される昇圧変
圧器の小型化、軽量化を可能にしている。 今、図２を参照すると、そこには、高電圧発生機９、１１を包含する回路段階
のブロック概略図が示してあり、その大地帰線路は、一実施例において、１つの
加算接続点回路１１３に接続される。発生機９、１１は、印加された電力（例え
ば、従来型の交流電源からの）の交番半波をそれぞれの半波整流器１９、２１を
経由して受取る。これで、印加された交流電力２０の交番半サイクル２３、２５
の間だけ、それぞれのインバータ２７、２９がこの交番半サイクル分の印加交流
電力を供給され、これで、約２０キロヘルツの高い周波数で振動３１、３３が作
られることになる。約３〜１５キロボルトの高電圧におけるこのような高周波振
動は、次にそれぞれのダイオード３５、３７によって半波整流され、これで、半
波整流された合成高周波高電圧がそれぞれのフィルタ３９、４１に供給されるこ
とになる。かかるフィルタは、半波整流された電圧の高周波成分を除去し、これ
で、半波整流された印加平均電力２３、２５が時間とともに変化するにつれて、
それぞれほぼその時間全体にわたって変化する高電圧出力４３、４５が作られる
ことになる。濾波された出力電圧４３、４５は、上述した通りの種類の、上述し
た通りの方位を有するイオン放射電極４７、４９のそれぞれのセットに分離され
て供給される。インバータ２７、２９は、印加された制御信号に応答して、それ
ぞれの電極４７、４９に供給された有効イオン化電位を変えるように制御される
。交番半デューティサイクルの間、非活動状態にある出力及び関連の電極４７、
４９での電位がほぼゼロになるように、抵抗体８５が高電圧発生機の出力の間に
接続されている。図２に示す通り、インバータ２７、２９は、それぞれの電極４
７、４９に供給された高電圧出力を、誘導された印加制御信号１０１に応答して
変えるように従来の仕方で直接制御される。これは、例えば、図３に参照して後
で図解、説明する通りである。
の高い周波数で動作する回路を包含し、そのような高い周波数での動作が、一方
または他方の極性の高いピーク出力電圧１３、１５を作るのに使用される昇圧変
圧器の小型化、軽量化を可能にしている。 今、図２を参照すると、そこには、高電圧発生機９、１１を包含する回路段階
のブロック概略図が示してあり、その大地帰線路は、一実施例において、１つの
加算接続点回路１１３に接続される。発生機９、１１は、印加された電力（例え
ば、従来型の交流電源からの）の交番半波をそれぞれの半波整流器１９、２１を
経由して受取る。これで、印加された交流電力２０の交番半サイクル２３、２５
の間だけ、それぞれのインバータ２７、２９がこの交番半サイクル分の印加交流
電力を供給され、これで、約２０キロヘルツの高い周波数で振動３１、３３が作
られることになる。約３〜１５キロボルトの高電圧におけるこのような高周波振
動は、次にそれぞれのダイオード３５、３７によって半波整流され、これで、半
波整流された合成高周波高電圧がそれぞれのフィルタ３９、４１に供給されるこ
とになる。かかるフィルタは、半波整流された電圧の高周波成分を除去し、これ
で、半波整流された印加平均電力２３、２５が時間とともに変化するにつれて、
それぞれほぼその時間全体にわたって変化する高電圧出力４３、４５が作られる
ことになる。濾波された出力電圧４３、４５は、上述した通りの種類の、上述し
た通りの方位を有するイオン放射電極４７、４９のそれぞれのセットに分離され
て供給される。インバータ２７、２９は、印加された制御信号に応答して、それ
ぞれの電極４７、４９に供給された有効イオン化電位を変えるように制御される
。交番半デューティサイクルの間、非活動状態にある出力及び関連の電極４７、
４９での電位がほぼゼロになるように、抵抗体８５が高電圧発生機の出力の間に
接続されている。図２に示す通り、インバータ２７、２９は、それぞれの電極４
７、４９に供給された高電圧出力を、誘導された印加制御信号１０１に応答して
変えるように従来の仕方で直接制御される。これは、例えば、図３に参照して後
で図解、説明する通りである。
【００１７】 今、図３の回路図を参照すると、そこには、電力線電圧の過渡現象と電磁的干
渉に対して保護するためのバリスタ、誘導性素子及び容量性素子を包含する入力
フィルタ回路網５０が示してある。交流電力は、電線、又は他により印加され、
周波数と都合のよい電圧レベル（例えば２４ボルト、１２０ボルト、２２０ボル
ト等）を有し、ダイオード１９、２１を介してそれぞれの高周波インバータ２７
、２９に印加される。インバータごとに、半波整流された印加交流電圧は、昇圧
変圧器６０、６２を包含する高周波発振器５６、５８に使用できるようにフィル
タ５２、５４で濾波される。昇圧変圧器６０、６２は各々、トランジスタ対６８
、７０のそれぞれのドレン回路またはコレクタ回路の中で接続された巻線を包含
する。昇圧変圧器は、再生フィードバックループを形成するために、トランジス
タ対のベース又はゲートに結合された巻線を有し、関連したダイオード１９、２
１を通して伝導される間に発振動作が、キャパシタンス６３、６５のタンク回路
と巻線６７、６９の一次インダクタンスとによって決まる周波数で維持される。
インダクタ５７、５９は、コンデンサ６３、６５およびコイル６７、６９の並列
共振タンク回路への電流の流れを平滑にする。変流器６４、６６が、トランジス
タ対６８、７０のコレクタ電流またはドレン電流を抽出し、これで、トランジス
タ対６８、７０を駆動するために、大きさの縮小された比例電流を供給する。こ
の比例駆動電流が、各交番サイクルにおいて半正弦波の変化の間に出会った入力
電圧の広い範囲全体にわたって動作を可能にする。
渉に対して保護するためのバリスタ、誘導性素子及び容量性素子を包含する入力
フィルタ回路網５０が示してある。交流電力は、電線、又は他により印加され、
周波数と都合のよい電圧レベル（例えば２４ボルト、１２０ボルト、２２０ボル
ト等）を有し、ダイオード１９、２１を介してそれぞれの高周波インバータ２７
、２９に印加される。インバータごとに、半波整流された印加交流電圧は、昇圧
変圧器６０、６２を包含する高周波発振器５６、５８に使用できるようにフィル
タ５２、５４で濾波される。昇圧変圧器６０、６２は各々、トランジスタ対６８
、７０のそれぞれのドレン回路またはコレクタ回路の中で接続された巻線を包含
する。昇圧変圧器は、再生フィードバックループを形成するために、トランジス
タ対のベース又はゲートに結合された巻線を有し、関連したダイオード１９、２
１を通して伝導される間に発振動作が、キャパシタンス６３、６５のタンク回路
と巻線６７、６９の一次インダクタンスとによって決まる周波数で維持される。
インダクタ５７、５９は、コンデンサ６３、６５およびコイル６７、６９の並列
共振タンク回路への電流の流れを平滑にする。変流器６４、６６が、トランジス
タ対６８、７０のコレクタ電流またはドレン電流を抽出し、これで、トランジス
タ対６８、７０を駆動するために、大きさの縮小された比例電流を供給する。こ
の比例駆動電流が、各交番サイクルにおいて半正弦波の変化の間に出会った入力
電圧の広い範囲全体にわたって動作を可能にする。
【００１８】 各昇圧変圧器６０、６２は、一方または他方の極性の出力端子８０、８２にお
いて、整流高電圧を作る容量性倍電圧回路７６、７８に接続された出力巻線７２
または７４を包含する。整流出力電圧はコンデンサ８４、８６を経由して濾波さ
れ、これで出力電圧４３、４５が供給され、それぞれのイオン放射電極４７、４
９に印加される。出力電圧４３、４５はできれば、互いに相対して、またはシス
テムの大地に相対して、イオン化電極４７、４９が平衡イオン化条件を確保する
ためにほぼ等しい大きさの正イオン電流と負イオン電流を発生させるようなレベ
ルに調整するのが望ましい。きわめて高い抵抗値（例えば５０メガオーム）の抵
抗体８５は、フィルタコンデンサ８４、８６を放電させるために出力端子の間に
接続されているが、倍電圧回路７６、７８によって供給される最大出力電流を制
限するために、高い抵抗値の補助抵抗体９０、９２が、出力端子とイオン放射電
極４７、４９の間に接続される。変圧器６０、６２、６４、６６およびその他の
高周波での動作に適した小さいサイズのコンポーネントは、図４に示す通り、共
通のハウジング１０３の中に、移動するウェブ１０の付近でイオン化電極４７、
４９とともに取付けられるように都合よくパッケージ化することができる。この
ような取付により、高電圧発生機とイオン化電極の間の露出した高電圧ケーブル
は無くされ、交流電源からハウジング１０３まで安全な低電圧接続が確保される
。
いて、整流高電圧を作る容量性倍電圧回路７６、７８に接続された出力巻線７２
または７４を包含する。整流出力電圧はコンデンサ８４、８６を経由して濾波さ
れ、これで出力電圧４３、４５が供給され、それぞれのイオン放射電極４７、４
９に印加される。出力電圧４３、４５はできれば、互いに相対して、またはシス
テムの大地に相対して、イオン化電極４７、４９が平衡イオン化条件を確保する
ためにほぼ等しい大きさの正イオン電流と負イオン電流を発生させるようなレベ
ルに調整するのが望ましい。きわめて高い抵抗値（例えば５０メガオーム）の抵
抗体８５は、フィルタコンデンサ８４、８６を放電させるために出力端子の間に
接続されているが、倍電圧回路７６、７８によって供給される最大出力電流を制
限するために、高い抵抗値の補助抵抗体９０、９２が、出力端子とイオン放射電
極４７、４９の間に接続される。変圧器６０、６２、６４、６６およびその他の
高周波での動作に適した小さいサイズのコンポーネントは、図４に示す通り、共
通のハウジング１０３の中に、移動するウェブ１０の付近でイオン化電極４７、
４９とともに取付けられるように都合よくパッケージ化することができる。この
ような取付により、高電圧発生機とイオン化電極の間の露出した高電圧ケーブル
は無くされ、交流電源からハウジング１０３まで安全な低電圧接続が確保される
。
【００１９】 システムの共通の大地帰線における電流の直流成分を測定するのに使用される
計測用回路についてより詳細に述べる。イオン化電極の電荷と反対の極性の電荷
は、正高電圧発生機９の大地帰線電路１０９と負高電圧発生機１１の大地帰線電
路１１１を通して発生機から遠ざけられる（conduct away）。2 つの高電圧発生
機のそれぞれの大地帰線電路１０９および１１１は、先ず加算接続点回路１１３
に接続され、次いで帰電流センサ抵抗としても機能する高い抵抗値の抵抗体１０
５を通してシャーシ大地に接続されている。計測用回路の別のコンポーネントが
、フィルタとして働くように抵抗体１０５と並列接続されたコンデンサ１０６を
包含する。抵抗体１０５を横切る電圧降下は、図３に示す通りの直流電圧計１０
７または類似の計器によって測定される。こうして、システムの大地帰電流が、
イオン化装置から荷電された表面に向かって流れる正味イオン化電流の極性と大
きさを指示または監視することになる。このシステムの大地帰電流が、感知され
ると、移動するウェブ上の電荷レベルまたはイオン化装置の動作状態についての
情報を供給でき、また、図２に示す通り、それぞれの電極４７、４９に印加され
た高電圧のレベルを制御するための信号をインバータ２７、２９に送るのに使用
できる。
計測用回路についてより詳細に述べる。イオン化電極の電荷と反対の極性の電荷
は、正高電圧発生機９の大地帰線電路１０９と負高電圧発生機１１の大地帰線電
路１１１を通して発生機から遠ざけられる（conduct away）。2 つの高電圧発生
機のそれぞれの大地帰線電路１０９および１１１は、先ず加算接続点回路１１３
に接続され、次いで帰電流センサ抵抗としても機能する高い抵抗値の抵抗体１０
５を通してシャーシ大地に接続されている。計測用回路の別のコンポーネントが
、フィルタとして働くように抵抗体１０５と並列接続されたコンデンサ１０６を
包含する。抵抗体１０５を横切る電圧降下は、図３に示す通りの直流電圧計１０
７または類似の計器によって測定される。こうして、システムの大地帰電流が、
イオン化装置から荷電された表面に向かって流れる正味イオン化電流の極性と大
きさを指示または監視することになる。このシステムの大地帰電流が、感知され
ると、移動するウェブ上の電荷レベルまたはイオン化装置の動作状態についての
情報を供給でき、また、図２に示す通り、それぞれの電極４７、４９に印加され
た高電圧のレベルを制御するための信号をインバータ２７、２９に送るのに使用
できる。
【００２０】 今、図４を参照すると、そこには、それぞれの出力８０、８２に接続され、移
動するウェブ１０に近接の位置に取付けられた電極４７、４９の一実施例が示し
てある。高電圧発生機は、共通のハウジング１０３の中に、移動するウェブ１０
の付近でイオン化電極４７、４９とともに取付けられるようにパッケージ化され
ている。このような取付により、高電圧発生機とイオン化電極の間の露出した高
電圧ケーブルは無くされ、交流電源からハウジング１０３まで安全な低電圧接続
が確保される。かかる構成において、テーパピンの形のイオン化電極４７、４９
の列が一方または他方の極性の高電圧導体９５、９７に共通に取付けられており
、ウェブ１０上の静電荷を制御するために、交番デューティサイクルの間に先ず
一方の極性の空気イオンが、次いで他方の極性の空気イオンが移動するウェブ１
０に近接の位置で作られる。入力信号の各々の半デューティサイクルにおいて、
一方の列のピンまたは電極４７、４９における電位が空気イオン化レベル（例え
ば、３〜１５キロボルト）に引上げられるの対し、他方の列のピンまたは電極は
、空気イオン化が促進されるように前記ピンまたは電極４７、４９の周囲に高い
電界勾配を確保するための大地（またはゼロ電位）基準として働く。
動するウェブ１０に近接の位置に取付けられた電極４７、４９の一実施例が示し
てある。高電圧発生機は、共通のハウジング１０３の中に、移動するウェブ１０
の付近でイオン化電極４７、４９とともに取付けられるようにパッケージ化され
ている。このような取付により、高電圧発生機とイオン化電極の間の露出した高
電圧ケーブルは無くされ、交流電源からハウジング１０３まで安全な低電圧接続
が確保される。かかる構成において、テーパピンの形のイオン化電極４７、４９
の列が一方または他方の極性の高電圧導体９５、９７に共通に取付けられており
、ウェブ１０上の静電荷を制御するために、交番デューティサイクルの間に先ず
一方の極性の空気イオンが、次いで他方の極性の空気イオンが移動するウェブ１
０に近接の位置で作られる。入力信号の各々の半デューティサイクルにおいて、
一方の列のピンまたは電極４７、４９における電位が空気イオン化レベル（例え
ば、３〜１５キロボルト）に引上げられるの対し、他方の列のピンまたは電極は
、空気イオン化が促進されるように前記ピンまたは電極４７、４９の周囲に高い
電界勾配を確保するための大地（またはゼロ電位）基準として働く。
【００２１】 別の実施例では、両方の極性のイオン化電極は、単一の列において交互に（−
）、（＋）、（−）、（＋）の配列で、隣接し合う電極同士が互いに約０．６４
〜５．０８cm（約１／４〜２インチ）の間隔、好ましくは、約１．２７〜２．５
４cm（約１／２〜１インチ）の間隔をあけて整列されている。さらに別の実施例
では、電極は、正電圧用の電極と負電圧用の電極が隣り合うように対をなして配
置されており、詳記すれば、対をなす電極同士の間の距離が電極の対と対の間の
距離より短くなっている。
）、（＋）、（−）、（＋）の配列で、隣接し合う電極同士が互いに約０．６４
〜５．０８cm（約１／４〜２インチ）の間隔、好ましくは、約１．２７〜２．５
４cm（約１／２〜１インチ）の間隔をあけて整列されている。さらに別の実施例
では、電極は、正電圧用の電極と負電圧用の電極が隣り合うように対をなして配
置されており、詳記すれば、対をなす電極同士の間の距離が電極の対と対の間の
距離より短くなっている。
【００２２】 図５に示す通りの択一的な実施例では、従来型のパルス幅変調器またはチョッ
パ２４、２６がインバータ２７、２９の手前に接続されており、これで、インバ
ータ２７、２９に印加された電圧２８、３０の波形または包絡線を実質的に変え
ることなく、平均（または積算）入力電圧２８、３０が減じられることになる。
パルス幅変調器としてのチョッパ２４、２６は、トランジスタ、MOSFETまたはそ
の他の類似のスイッチング素子、すなわち、増幅器１１７の出力から誘導された
印加制御信号１０１に応答してオン期間制御される変数を持つインバータの振動
周波数に匹敵する周波数でオン・オフされるスイッチング素子を包含してよい。
増幅器１１７の入力は、抵抗体１０５とコンデンサ１０６を含む計測用回路に接
続されている。オン期間対全期間（オン・オフ）の比は、印加低周波数入力２３
、２５の１つの半サイクル全体にわたって一定のままでよく、一定であれば、イ
ンバータ２７、２９に印加された通りのチョッパの平均出力電圧が、デューティ
サイクルの短縮との関連において減少させられる振幅で半正弦波形を保つ結果と
なる。
パ２４、２６がインバータ２７、２９の手前に接続されており、これで、インバ
ータ２７、２９に印加された電圧２８、３０の波形または包絡線を実質的に変え
ることなく、平均（または積算）入力電圧２８、３０が減じられることになる。
パルス幅変調器としてのチョッパ２４、２６は、トランジスタ、MOSFETまたはそ
の他の類似のスイッチング素子、すなわち、増幅器１１７の出力から誘導された
印加制御信号１０１に応答してオン期間制御される変数を持つインバータの振動
周波数に匹敵する周波数でオン・オフされるスイッチング素子を包含してよい。
増幅器１１７の入力は、抵抗体１０５とコンデンサ１０６を含む計測用回路に接
続されている。オン期間対全期間（オン・オフ）の比は、印加低周波数入力２３
、２５の１つの半サイクル全体にわたって一定のままでよく、一定であれば、イ
ンバータ２７、２９に印加された通りのチョッパの平均出力電圧が、デューティ
サイクルの短縮との関連において減少させられる振幅で半正弦波形を保つ結果と
なる。
【００２３】 大地帰線路における電流の直流成分は、正味イオン化電流の極性と大きさを示
しまたは監視し、また、それぞれの電極４７、４９に印加された高電圧のレベル
を制御するための信号を、図５に示す通りのチョッパ２４、２６に供給するのに
使用することができる。本発明のこの実施例では、移動するウェブ１０上の電荷
中和の自己平衡動作は、例えば、システムの大地帰線路における正味電流を代表
する増幅器１１７への入力信号９９に応答して、発生機９、１１の一方または他
方のアクティブ制御によって増強される。
しまたは監視し、また、それぞれの電極４７、４９に印加された高電圧のレベル
を制御するための信号を、図５に示す通りのチョッパ２４、２６に供給するのに
使用することができる。本発明のこの実施例では、移動するウェブ１０上の電荷
中和の自己平衡動作は、例えば、システムの大地帰線路における正味電流を代表
する増幅器１１７への入力信号９９に応答して、発生機９、１１の一方または他
方のアクティブ制御によって増強される。
【００２４】 この実施例では、図５に示す通りの回路が、これによって作られた出力電圧の
イオン化電位を変えるために、先に述べた通りの仕方で、発生機９、１１の一方
または両方に適用できるような制御信号９９を作る。例えば、荷電されたウェブ
に向かう正味正イオン電流を示す大地帰線内の信号は、負高電圧発生機１１にお
いてチョッパ２６の出力を下げ、それで、負イオン化電極４９にかかる電圧を下
げるのに使用される。負電圧を効率よく下げることは、負電極４９に吸引され、
該負電極と再結合される正イオンの数を減らすことになる。
イオン化電位を変えるために、先に述べた通りの仕方で、発生機９、１１の一方
または両方に適用できるような制御信号９９を作る。例えば、荷電されたウェブ
に向かう正味正イオン電流を示す大地帰線内の信号は、負高電圧発生機１１にお
いてチョッパ２６の出力を下げ、それで、負イオン化電極４９にかかる電圧を下
げるのに使用される。負電圧を効率よく下げることは、負電極４９に吸引され、
該負電極と再結合される正イオンの数を減らすことになる。
【００２５】 本発明はまた、例えばシート材料またはフィルム材料を別のシートまたは保持
表面にピン止めする、いわゆる静電“ピン止め(pinning）”の目的のため、イオ
ンを電極から該表面に転送することによって表面電荷を堆積させるのに使用する
。これを達成するためには、フィルム材料等を移送する金属ローラ等の接地表面
に隣接するようにイオン化電極を位置決めする。高電圧発生機は、材料表面の二
極荷電に対しては正イオン化電流対負イオン化電流の相異なる比が作られるよう
に調整され、材料表面の主として単極荷電に対しては一方の極性のイオンが関連
の電極で優勢になるように調整される。電極と接地された金属ローラの間で確保
されたクーロン力が、イオンをローラ上に支持されたフィルム材料に向かわせ、
これで、フィルム材料のウェブを荷電することになる。
表面にピン止めする、いわゆる静電“ピン止め(pinning）”の目的のため、イオ
ンを電極から該表面に転送することによって表面電荷を堆積させるのに使用する
。これを達成するためには、フィルム材料等を移送する金属ローラ等の接地表面
に隣接するようにイオン化電極を位置決めする。高電圧発生機は、材料表面の二
極荷電に対しては正イオン化電流対負イオン化電流の相異なる比が作られるよう
に調整され、材料表面の主として単極荷電に対しては一方の極性のイオンが関連
の電極で優勢になるように調整される。電極と接地された金属ローラの間で確保
されたクーロン力が、イオンをローラ上に支持されたフィルム材料に向かわせ、
これで、フィルム材料のウェブを荷電することになる。
【００２６】 こうして、本発明による高電圧発生機、イオン化電極および制御方式は、誘電
材料の移動するウェブのような工作物上の静電荷を制御するために正イオンと負
イオンを供給する。これで、発生させられた空気イオンによる静電荷中和の自己
平衡または信号制御によって、表面電荷の制御が促進され、例えば、ウェブ材料
の一層強力な加工にとって実質上正味電荷をゼロに至るまで電荷中和が促進され
るのである。
材料の移動するウェブのような工作物上の静電荷を制御するために正イオンと負
イオンを供給する。これで、発生させられた空気イオンによる静電荷中和の自己
平衡または信号制御によって、表面電荷の制御が促進され、例えば、ウェブ材料
の一層強力な加工にとって実質上正味電荷をゼロに至るまで電荷中和が促進され
るのである。
【図１Ａ】 図１Ａは、本発明の一実施例のブロック概略図である。
【図１Ｂ】 図１Ｂは、自己平衡モードで動作する本発明の一実施例のブロック概略図であ
る。
る。
【図１Ｃ】 図１Ｃは、非平衡モードで動作する本発明の一実施例のブロック概略図である
。
。
【図２】 図２は、本発明の一実施例による図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃの高電圧発生機のブ
ロック概略図である。
ロック概略図である。
【図３】 図３は、図１の発生機の回路図である。
【図４】 図４は、中和すべき移動するウェブに関して相対的に位置決めされた空気イオ
ン化電極の透視図である。
ン化電極の透視図である。
【図５】 図５は、本発明の別の実施例による図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃの高電圧発生機の
ブロック概略図である。
ブロック概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ジェフター，ペトル アメリカ合衆国，カリフォルニア 94122， サンフランシスコ，アービング ストリー ト 3915 ＃１ Ｆターム(参考） 5G067 AA23 DA01 DA18
Claims (41)
- 【請求項１】 第１および第２のイオン化電極がそれぞれ第１および第２の
高電圧発生機に接続され、前記第１の電極から正イオンを、前記第２の電極から
負イオンを発生させるために、前記第１および第２の高電圧発生機が、正高電圧
および負高電圧を別々に前記第１および第２のイオン化電極に供給するシステム
を使って静電荷を制御する方法において、 前記第１および第２の両高電圧発生機にとって共通の大地帰線路を確保し、 反対極性の電荷の流れを、前記第１の高電圧発生機からその共通の大地帰線路
を通して、前記第１のイオン化電極によるイオン発生の速度にほぼ相当する速度
で遠ざけ、 反対極性の電荷の流れを、前記第２の高圧発電機からその共通の大地帰線路を
通して、前記第２のイオン化電極によるイオン発生の速度にほぼ相当する速度で
遠ざけ、 第１および第２の電極によって作られた一方または他方の極性のほぼ全部のイ
オンを、外部静電界の存在しない状態において反対極性の電極に向かって流れる
ように指示し、 前記第１および第２の電極を、ほぼゼロの電荷を含めて一方または他方の極性
のさまざまな大きさの静電荷を示す表面の付近に配置し、イオン化電流の一部が
反対極性の電極から荷電された表面に流れるように、静電界を第１および第２の
電極の付近に確保し、 前記第１および第２の高電圧発生機からの電荷の結合流が、共通の大地帰線路
を通って、荷電された表面に向けられたイオン電流の流れの速度にほぼ相当する
速度で流れていくようにし、 前記第１および第２の高電圧発生機の両方からの電流の結合流を感知する ことを含む前記方法。 - 【請求項２】 前記第１および第２の高電圧発生機の両方からの電流の結合
流を感知する段階が、前記電流の結合流の直流成分を測定、監視する請求項１に
記載の前記方法。 - 【請求項３】 前記第１および第２の電極に付近にある外部静電界をほぼ全
部除去し、 前記第１および第２の高電圧発生機の両方からの電流の結合流を、共通の大地
帰線路を通して、外部静電界の存在しない状態においてほぼゼロになるようにす
る 請求項２に記載の前記方法。 - 【請求項４】 前記第１および第２の高電圧発生機を間欠的かつ交互に作動
させる ことからなる請求項１に記載の前記方法。 - 【請求項５】 前記作動段階において、第１および第２の高電圧発生機の一
方が高電圧出力を作る間、第１および第２の高電圧発生機の他方の出力がほぼゼ
ロである 請求項４に記載の前記方法。 - 【請求項６】 前記第１および第２の高電圧発生機の高電圧出力が個別に調
整できる 請求項１に記載の前記方法。 - 【請求項７】 第１および第２のイオン化電極がそれぞれ第１および第２の
高電圧発生機に接続され、第１の電極から正イオンを、第２の電極から負イオン
を発生させるために、前記第１および第２の高電圧発生機が、個別に変えられる
正高電圧および負高電圧を別々に前記第１および第２のイオン化電極に供給する
システムを使って表面の静電荷を制御する方法において、 前記第１および第２の両高電圧発生機にとって共通の大地帰線路を確保し、 反対極性の電荷の流れを前記第１の高電圧発生機から共通の大地帰線路を通し
て、前記第１のイオン化電極によるイオン発生の速度にほぼ相当する速度で遠ざ
け、 反対極性の電荷の流れを前記第２の高電圧発生機から共通の大地帰線路を通し
て、前記第２のイオン化電極によるイオン発生の速度にほぼ相当する速度で遠ざ
け、 前記第１および第２の電極を導電性大地からある距離をおいて位置決めし、 イオン化電流の一部分を反対極性の電極の間を流れるように指示し、 イオン化電流の別の部分を電極から前記導電性大地に流れるように指示し、 前記第１および第２の高電圧発生機の両方からのイオン電流の結合流の直流成
分をほぼゼロになるようにする 前記方法。 - 【請求項８】 前記第１および第２の高電圧発生機の両方からの前記イオン
電流の結合流の直流成分をほぼゼロになるようにする段階が、前記第１および第
２の高電圧発生機の少なくとも一方によって供給される高電圧のレベルを調整す
ることによってなされる請求項７に記載の前記方法。 - 【請求項９】 前記導電性大地からの距離が２．５４〜１５．２４cmの範囲
内である請求項７に記載の前記方法。 - 【請求項１０】 イオン化電流が、反対極性の前記第１および第２の電極の
一方から荷電された表面に流れるように、一方または他方の極性の前記第１およ
び第２の電極の付近に外部静電界を確保するために、電荷を帯びる表面の付近に
前記第１および第２の電極を位置決めし、 前記第１および第２の高電圧発生機の両方からの電荷の結合流を共通の大地帰
線路を通して流し、該結合流の直流成分が、荷電された表面に向けられたイオン
電流の流れの速度にほぼ相当する速度で流れ、 前記第１および第２の高電圧発生機の両方からのイオン電流の結合流の直流成
分を感知する ことからなる表面の電荷を制御する請求項７に記載の前記方法。 - 【請求項１１】 前記第１および第２の高電圧発生機を間欠的かつ交互に作
動させる ことからなる請求項７に記載の前記方法。 - 【請求項１２】 作動段階において、前記第１および第２の高電圧発生機の
一方が高電圧出力を供給する働きをする間、前記第１および第２の高電圧発生機
の他方の出力がはるかに低くなっている請求項１１に記載の前記方法。 - 【請求項１３】 印加電気信号に応答して高周波数の振動を作るようにそれ
ぞれ動作できる一対のインバータから、空気イオン化する電極にイオン化電位を
供給する方法において、 前記インバータに電気信号を交互に印加し、位相対立の形で高周波数振動を起
こすために、各インバータを励起し、 各インバータにおいて前記振動から交流高電圧出力を形成し、 各インバータからの交流高電圧出力を整流し、該インバータの動作中、印加電
気信号によって励起されている間に間隔をあけて交流高電圧出力から半波整流出
力を作り、イオン化電位がイオン化電極に供給される ことからなる前記方法。 - 【請求項１４】 前記イオン化電極で作られたイオンを、誘電材料からなる
移動するウェブに、移動する該ウェブが横切る所定の場所で供給して、前記ウェ
ブ上の電荷が中和され、 前記半波整流された出力と関連するイオン電流の結合を感知し、作られたイオ
ンを数量パラメータおよび極性パラメータの少なくとも一つにおいて選択的に制
御するための制御信号を供給し、前記ウェブにイオンが供給される場所を通過し
た後に、該ウェブ上に留まる残留電荷が減じられる ことからなる請求項１３に記載の前記方法。 - 【請求項１５】 前記インバータからの交流高電圧出力を選択的に変えるた
めに制御信号を該インバータの少なくとも一方に供給する請求項１４に記載の前
記方法。 - 【請求項１６】 イオンを供給するための装置において、 空気をイオン化するために配置された第１および第２の電極と、 前記第１の電極に正高電圧を印加するために該電極に結合させられた第１の高
電圧発生機と、前記第２の電極に負高電圧を印加するために該電極に結合させら
れた第２の高電圧発生機であって、各々、個別に調整できる高電圧出力を作る第
１および第２の高圧発電機と、 反対極性の電荷が前記第１および第２の高電圧発生機から遠ざけられる時に通
る共通の大地帰線路と、 前記第１および第２の高電圧発生機を、それぞれ正高電圧と負高電圧を間欠的
かつ交互に供給するように作動させるための制御回路と、 前記第１および第２の高電圧発生機の両方からの電荷の結合流の直流成分を感
知するための、前記共通の大地帰線路に結合させられた感知回路と、 前記電荷の結合流の直流成分を前記共通の大地帰線路において、前記第１およ
び第２の電極の付近に外部電界が存在する中で、前記第１および第２の電極から
のイオン流の速度にほぼ相当する速度で装置から遠ざかるように維持するための
整合手段と を含む前記装置。 - 【請求項１７】 前記整合手段が、前記第１および第２の電極の付近に外部
電界の存在しない中で前記第１および第２の電極間にほぼ全部の空気イオンが流
れるだけの間隔をあけた前記第１および第２の電極を包含する請求項１６に記載
の前記装置。 - 【請求項１８】 前記整合手段がさらに、前記第１および第２の電極の間に
、前記第１および第２の電極の付近に外部電界の存在しない中でほぼ全部の空気
イオンが前記第１および第２の電極の間を流れるだけの電位差を包含する請求項
１７に記載の前記装置。 - 【請求項１９】 前記整合手段が、前記第１および第２の電極の間に、前記
第１および第２の電極の付近に外部電界の存在しない中でほぼ全部の空気イオン
が前記第１および第２の電極の間を流れるだけの間隔と電位差を組合せた形で包
含する請求項１６に記載の前記装置。 - 【請求項２０】 前記第１の発生機の出力および第２の発生機の出力が１つ
の抵抗体と接続されている請求項１６に記載の前記装置。 - 【請求項２１】 前記抵抗体が、一方の高電圧発生機が高い出力を有する時
に他方の高電圧発生機の出力をほぼゼロに確保するように選択された抵抗値を有
する請求項２０に記載の前記装置。 - 【請求項２２】 前記第１および第２の高電圧発生機が各々、電力線周波数
より高い周波数で動作し、電力線周波数で動作できる昇圧変圧器と比べて小さい
サイズの昇圧変圧器を包含する請求項１６に記載の前記装置。 - 【請求項２３】 前記電極の各々が、静電荷を帯びる可能性のある材料のウ
ェブに隣接して配置され、一つの動作サイクルの間に一方の極性のイオンを供給
し、前記ウェブ上の正味静電荷を減じるために他の動作サイクルの間に反対極性
のイオンを供給して中和される請求項１６に記載の前記装置。 - 【請求項２４】 荷電された物体にイオンを供給するために、前記共通の大
地帰線路における電荷の結合流の直流成分が、正味イオン化電流の大きさおよび
極性を荷電された物体の大きさおよび極性との関連において示す請求項１６に記
載の前記装置。 - 【請求項２５】 イオンを供給するための装置において、 半波整流された選択周波数の交流電圧に応答して一方の極性の高電圧を供給で
きる第１の発生機と、 半波整流された選択周波数の交流電圧に応答して反対極性の高電圧を供給でき
る第２の発生機と、 前記第１および第２の発生機に交番入力信号を供給するために該発生機に結合
させられた回路であって、該入力信号の正側半サイクルの間に、前記第１の発生
機を動作して前記一方の極性の高電圧を発生し、該入力信号の負側半サイクルの
間に前記第２の発生機を動作して前記反対の極性の高電圧を発生する回路と、 前記発生機の各々によって発生された高電圧を受取り、交番入力信号の一つの
半サイクルの間に一方のイオン化電極において一方の極性のイオンを発生し、交
番入力信号のもうひとつの半サイクルの間に他方のイオン化電極において反対極
性のイオンを発生するために結合されたイオン化電極と からなる前記装置。 - 【請求項２６】 各電極が反対極性の電極に接近して配置されており、第１
および第２の電極の付近に外部電界の存在しない中でほぼ全部の空気イオンが前
記第１および第２の電極間にもたらされる請求項２５に記載の前記装置。 - 【請求項２７】 各電極が反対極性の電極に接近して配置されており、各動
作サイクルの間に各々近接してほぼゼロの基準電位を各電極に与える請求項２５
に記載の前記装置。 - 【請求項２８】 前記第１および第２の発生機によって供給された高電圧が
、前記第１および第２の電極の間に、前記第１および第２の電極の付近に外部電
界の存在しない中でほぼ全部の空気イオンが前記第１および第２の電極の間を流
れる電位差を生じさせる請求項２５に記載の前記装置。 - 【請求項２９】 前記第１および第２の発生機が各々、 前記第１の発生機のために一方の極性の整流低電圧交流信号が作られ、前記第
２の発生機のために反対極性の整流低電圧交流信号が作られる交番入力信号を整
流するために接続された半波整流器と、 前記半波整流器からの低電圧信号を、関連の半波周期の間に高電圧で高周波の
交流信号に変換するために接続されたインバータと、 各インバータに接続されていて、高電圧で高周波の交流信号を交番入力信号の
関連の半波周期の間に半波整流高電圧信号に変換する第２の半波整流器と を含む請求項２５に記載の前記装置。 - 【請求項３０】 前記第２の半波整流器が各々、高電圧で高周波の交流信号
を受取るために直列接続された第１のダイオードと第１のコンデンサを含み、そ
して第２のコンデンサを横切って半波整流高電圧信号を作るために第１のダイオ
ードを横切って直列接続された第２のダイオードと第２のコンデンサを含む倍電
圧回路を包含する請求項２９に記載の前記装置。 - 【請求項３１】 電極と整流回路の間の高電圧接続の長さを短縮するために
、整流回路および変圧器を包含する前記インバータが前記電極に隣接する位置に
配置されている請求項２９に記載の前記装置。 - 【請求項３２】 前記回路が、交番入力信号の供給源に共通して接続された
一対のダイオードを包含し、該一対のダイオードの一方が、供給された交番入力
信号の一つの半サイクルの間に第１の発生機を作動させるために該発生機に接続
されており、前記一対のダイオードの他方が、供給された交番入力信号のもう一
つの半サイクルの間に第２の発生機を作動させるために該発生機に接続されてい
る請求項２５に記載の前記装置。 - 【請求項３３】 前記発生機の共通の接続を、前記発生機の結合帰電流を感
知して、そこから結合帰電流の大きさと方向を示す信号を作るためのシステムの
大地帰線路として形成する回路 からなる請求項２５に記載の前記装置。 - 【請求項３４】 前記発生機の出力が個別に調整できる請求項２５に記載の
前記装置。 - 【請求項３５】 前記電極の各々が、静電荷を帯びる可能性のある材料のウ
ェブに近接して配置されており、一つの動作サイクルの間に一方の極性のイオン
を供給し、そして前記ウェブ上の正味静電荷を減ずるために、他の動作サイクル
の間に反対極性のイオンを供給して中和される請求項２５に記載の前記装置。 - 【請求項３６】 荷電された物体にイオンを供給するため、前記信号が、正
味イオン化電流の大きさおよび極性を荷電物体の大きさおよび極性との関連にお
いて表す請求項３３に記載の前記装置。 - 【請求項３７】 前記発生機の少なくとも一方が、これによって作られた高
電圧出力を印加制御信号に応答して変える請求項３６に記載の前記装置。 - 【請求項３８】 前記制御信号がシステムの大地帰電流に比例し、正極性お
よび負極性の高電圧を受取るために接続されたイオン化電極によって作られた正
イオンと負イオンの比が選択された通りになるように少なくともインバータの一
方も出力を変える動作をする請求項３７に記載の前記装置。 - 【請求項３９】 交番入力信号の周波数が電力線交流電圧の周波数である請
求項２５に記載の前記装置。 - 【請求項４０】 前記電極の各々が、導電性表面に近接して配置され、導電
性表面と該電極の間に配置された非導電性材料に接しており、一つの動作サイク
ルの間に一方の極性のイオンを前記材料に供給し、前記導電性表面に吸引される
ように前記材料上の正味静電荷を供給するために、もう一つの動作サイクルの間
に反対極性のイオンを供給する請求項１６に記載の前記装置。 - 【請求項４１】 前記発生機の出力が、イオン化電極によって正イオンまた
は負イオンを優勢にさせるように動作される請求項４０に記載の前記装置。
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