JP2007149419A - イオンバランス調整方法及びそれを用いたワークの除電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの除電に先立って、イオナイザから放出される正負のイオンのイオンバランスを精度良く調整するための技術的手段を提供する。
【解決手段】正負の電極針６，７に正負のパルス状高電圧を印加することにより除電領域１４内に正負のイオンを発生させ、帯電したワークＷをこの除電領域１４内に搬入して除電するに際し、上記除電領域１４内にワークＷが搬入される前に、表面電位センサ２を用いて該除電領域１４内のイオンバランスを測定し、その測定結果に応じて上記電極針６，７に印加されるパルス状高電圧のパルス幅及び／又は電圧値を変化させることにより、該電極針６，７からのイオンの発生量を調整して正負のイオンをバランスさせる。
【選択図】図４

Description

本発明は、帯電したワークを除電するに当たってイオナイザから放出される正負のイオンをバランスさせるためのイオンバランス調整方法と、その調整方法を用いたワークの除電方法とに関するものである。

静電気で帯電したワークを除電する方法として、従来、除電領域に送り込まれたワークに対してイオナイザから正負のイオンを放出し、該ワークが担持する正又は負の電荷を該電荷と逆極性のイオンで中和させることによって除電する方法が用いられている。
上記イオナイザは、一般に、正の電極針と負の電極針とを有していて、正の電極針に正のパルス状高電圧を印加し、負の電極針に負のパルス状高電圧を印加することにより、コロナ放電を生じさせて両電極から正負のイオンを発生させるように構成されている。

このようなイオナイザを用いてワークを除電する場合、該ワークの帯電極性に応じてそれとは逆極性のイオンを多く放出させるようにすれば、除電の効率を高めることができるが、除電条件によっては、ワークが正負何れの極性に帯電しているのかを正確に知ることができない場合がある。従って、このような状況下で除電を行うときは、何れの極性に帯電したワークが搬入されても対応できるようにしておくことが望ましい。そのための一つの手段として、イオナイザから放出される正負のイオンを、予めイオンバランスがとれた状態、即ち正負のイオンがほぼ等しくなるように、前もって調整しておくことが考えられるが、その場合、それを簡単な手段で確実に実行できるようにすることが要求される。

一方、イオンバランスを調整する方法として、特許文献１には、ワークの除電時に、消費される正負のイオン量に応じて接地線に流れる電流を電流センサで検出し、必要な極性のイオンが多く発生するように正負の高電圧発生回路を制御することによってイオンバランスを調整する技術が記載されている。
また、特許文献２には、正負の電極針間に電流検出電極を配置し、ワークの除電時にこの電流検出電極で両電極針間を流れるイオン電流を検出し、このイオン電流の極性及びイオン量の差に応じて上記電極針に印加される電圧又はパルス幅を調整することによってイオンバランスを図る技術が記載されている。

しかしながら、これらの技術は何れも、上記接地線あるいは両電極針間を流れる電流を検出してイオンバランスを図るものであるため、実際に正負のイオンバランスが取れているかどうかを直接確認することができない。しかも、上記電流がイオン以外の何らかの要因で変化した場合、誤作動して逆にイオンバランスが崩れるおそれがあり、信頼性に問題がある。

また、特許文献３には、除電対象物（ワーク）の静電位を測定する静電位センサと、イオナイザの周囲のイオンバランスを測定する静電位センサとの、２つの静電位センサを使用し、ワークの除電中に両センサの測定値に基づいてイオナイザからのイオンの放出量を調整する技術について開示されている。即ち、除電の前半のワークの帯電電位が十分高いときは、その帯電極性と逆極性のイオンを照射して急激に除電し、静電位が小さくなる除電の終盤では、イオンバランスした状態のイオンを照射して除電するようにしている。

しかし、この技術は、２つの静電位センサによってワークの帯電極性とイオナイザの周囲のイオンバランスとを測定することにより、ワークの帯電極性に応じてイオンの照射量を制御する方式であるため、装置の構成及び制御が複雑である。しかも、ワークの除電中即ち帯電したワークが存在している状況下でイオンバランスを測定し、そのときの測定結果に基づいてイオンの照射量を制御するようにしているため、帯電したワークによる影響を受けて外乱状態となり、実際にイオンバランスを図るのは困難である。特に、帯電したワークがコンベアで次々に連続して送り込まれるようになっていると、イオンバランスの調整が間に合わず、確実な除電が行われにくい。

特開平１１−１３５２９３号公報 特開平３−２６６３９８号公報 特開２００３−２１７８９２号公報

そこで本発明の目的は、イオナイザから放出される正負のイオンを、ワークの除電に先立ちってイオンバランスがとれた状態、即ち正負のイオンがほぼ等しくなるように精度良く調整しておくことができる、簡単で確実な技術的手段を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明によれば、正負の電極針に正負のパルス状高電圧を印加してコロナ放電させることにより、両電極針から正負のイオンを発生させてワークを除電するイオナイザと、正負のイオンのイオンバランスを測定するための表面電位センサとを使用し、上記ワークの除電を行う前に、該ワークの不存在下において、上記イオナイザから放出される正負のイオンのイオンバランスを上記表面電位センサにより測定し、その測定結果に応じて上記電極針に印加されるパルス状高電圧のパルス幅及び／又は電圧値を変化させることにより、該電極針からのイオンの発生量を調整して正負のイオンをバランスさせることを特徴とするイオンバランス調整方法が提供される。

本発明においては、上記表面電位センサが、イオナイザからのイオンと接触して帯電する検出プレートを一体に有していて、この検出プレートの帯電極性からイオンバランスを測定する。

また、本発明によれば、イオナイザにおける正負の電極針に正負のパルス状高電圧を印加してコロナ放電させることにより、除電領域内に正負のイオンを発生させ、この除電領域内に帯電したワークを搬送装置で搬入して除電する除電方法において、上記除電領域内にワークが搬入される前に、表面電位センサを用いて該除電領域内のイオンバランスを測定し、その測定結果に応じて上記電極針に印加されるパルス状高電圧のパルス幅及び／又は電圧値を変化させることにより、該電極針からのイオンの発生量を調整して正負イオンのイオンバランスを調整したあと、この除電領域内にワークを搬入して除電することを特徴とするワークの除電方法が提供される。

本発明において好ましくは、上記イオンバランスの調整を、上記搬送装置の動作に関連づけて行うことである。
また、本発明においては、１処理単位のワークを除電処理する毎に上記イオンバランスの調整を行うことが望ましい。

更に、本発明においては、上記表面電位センサが、イオナイザから放出されるイオンと接触して帯電する検出プレートを一体に有していて、この検出プレートの帯電極性からイオンバランスを測定するように構成される。

上述した本発明によれば、ワークの不存在下でイオンバランスを測定してそのバランス調整を行うことにより、帯電したワークによる影響を受けることなく、即ち外乱による影響を受けることなく、イオナイザから放出される正負のイオンを、除電開始前に正確にイオンバランスがとれた状態に調整することができる。

図１は本発明の方法の実施に使用される除電装置を示すもので、図中１は正負のイオンを放出するためのイオナイザ、２は該イオナイザ１から放出された正負のイオンのイオンバランスを測定するための表面電位センサ２である。
上記イオナイザ１は、図４に模式的に示すように、帯電したワークＷを搬送するコンベア等の搬送装置Ｃに向けて配設され、除電領域１４内に正負のイオンを放出して上記ワークＷを除電するものである。図中１８は、上記搬送装置Ｃを動作制御するための搬送制御装置である。

上記イオナイザ１は、ハウジング４に複数のイオン放出口５を形成して、図２及び図４からも分かるように、各イオン放出口５にそれぞれ正の電極針６と負の電極針７とを配設すると共に、上記ハウジング４の内部に、正のパルス状高電圧を発生する正の高電圧発生回路８と、負のパルス状高電圧を発生する負の高電圧発生回路９と、これらの高電圧発生回路８，９を制御するための制御装置１０とを内蔵し、上記正の高電圧発生回路８は正の電極針６に接続し、負の高電圧発生回路９は負の電極針７に接続したものである。

そして、上記制御装置１０で両高電圧発生回路８，９を、例えば数十Ｈｚ程度の周期で交互に動作させることにより、これらの高電圧発生回路８，９から、図５に示すような、パルス幅ｔ１を持つ正のパルス状高電圧Ｖ１と、パルス幅ｔ２を持つ負のパルス状高電圧Ｖ２とを交互に発生させ、正のパルス状高電圧Ｖ１は正の電極針６に印可し、負のパルス状高電圧Ｖ２は負の電極針７に印可する。これにより、これら両電極針６，７にそれぞれコロナ放電が発生し、正の電極針６からは正のイオンが放出され、負の電極針７からは負のイオンが放出される。上記パルス幅ｔ１とｔ２とは、制御状態によって互いに等しい場合も等しくない場合もある。
上記正負のパルス状高電圧Ｖ１及びＶ２の電圧値は、図示した例では＋８，０００Ｖと−８，０００Ｖに設定されているが、それ以外の大きさであっても良い。

各電極針６，７から発生した正負のイオンが除電領域１４中に均等かつ良好に拡散するように、上記各イオン放出口５には送風口１５が設けられ、またハウジング４内にはファン１６（図４参照）が設けられていて、このファン１６からの送風によってイオンが上記イオン放出口５から除電領域１４中に送り出されるようになっている。

上記表面電位センサ２は、図３に示すように、容器形のセンサハウジング２０と、該センサハウジング２０の内部に設置されたセンサ本体２１と、このセンサハウジング２０の上面の開口部を覆うように取り付けられた金属製の検出プレート２２とを有している。この検出プレート２２は、上記イオナイザ１から放出されるイオンと接触して帯電し、その帯電極性と帯電量とに応じた電気力線を発生するものである。即ち、正イオンが多い場合には正に帯電し、負イオンが多い場合には負に帯電し、正負のイオンがバランスしているときには何れの極性にも帯電しないようになっている。上記検出プレート２２とセンサ本体２１との間には、該センサ本体２１を覆う隔壁２０ａが介設され、該隔壁２０ａの一部に窓孔２０ｂが形成されていて、この窓孔２０ｂを通じて上記検出プレート２２からの電気力線がセンサ本体２１で検出されるように構成されている。

上記表面電位センサ２は、除電領域１４内のどのような位置にどのような向きで配設しても良いが、上記イオナイザ１から放出される正負のイオンを正確に測定できるように、好ましくは図４に示すように、検出プレート２２を該イオナイザ１側に向けて配設することである。

上記除電装置を用いて帯電したワークＷを除電するに当たっては、図４において、該ワークＷが存在していない状態、即ち、該ワークＷが搬送装置Ｃで除電領域１４内に送り込まれる前の段階で、上記イオナイザ１から放出される正負のイオンのイオンバランスを表面電位センサ２で測定する。

上記センサ本体２１からの測定データは、上記制御装置１０にフィードバックされ、この制御装置１０で上記高電圧発生回路８，９が制御されることにより、上記検出プレート２２の帯電極性と同極性のイオンの放出量が減少するように、それに対応する電極針に印加されるパルス状高電圧のパルス幅を縮小させる操作が行われる。即ち、上記検出プレート２２の帯電極性が正のときは、正のイオンの放出量が減少するように正の電極針６に印加されるパルス状高電圧Ｖ１のパルス幅ｔ１が縮小され、上記検出プレート２２の帯電極性が負のときは、負のイオンの放出量が減少するように負の電極針７に印加されるパルス状高電圧Ｖ２のパルス幅ｔ２が縮小され、正負のイオンがバランスするまでその操作が繰り返される。このとき、上記検出プレート２２の帯電量に応じてパルス幅ｔ１，ｔ２を縮小させる度合いを調整することもできる。

これによって上記除電領域１４内の正負のイオンのイオンバランスが図られる。イオンバランスがとれたあとは、上記制御装置１０により、正負のパルス状高電圧Ｖ１，Ｖ２のパルス幅ｔ１，ｔ２をそのときの状態に保持しても良いが、引き続き調整可能な状態にしておいても良い。

かくして、ワークＷの不存在下でイオンバランスを測定しかつそのバランス調整を図ることにより、帯電したワークＷによる影響を受けることなく、即ち外乱による影響を受けることなく、イオナイザ１から放出される正負のイオンを、除電開始前に正確にイオンバランスがとれた状態に調整することができる。

上記除電領域１４内のイオンバランスの調整が完了すると、搬送装置ＣによってワークＷがこの除電領域１４内に搬入され、その除電が行われる。このとき、該ワークＷが正に帯電している場合は、負のイオンを吸着することによって除電され、負に帯電している場合には、正のイオンを吸着することによって除電される。除電されたワークＷは、除電領域１４から搬出される。

上記ワークＷの除電が行われたあと、上記除電領域１４内のイオンバランスは再び崩れた状態になる。そこで、搬送装置Ｃによって次のワークＷが送り込まれる前に、上述したように、パルス状高電圧Ｖ１，Ｖ２のパルス幅ｔ１，ｔ２を変化させてイオン量を調整することによってイオンバランスを図る操作が再び行われ、このような操作が、ワークを除電処理する毎に繰り返される。
なお、一度に除電処理するワークＷの数は１枚とは限らず、複数枚であっても良い。即ち、１枚又は複数枚のワークを１処理単位（１バッチ）として除電処理が行われる。

ここで、上記除電領域１４内にワークＷが送り込まれる前にイオンバランスの調整が確実に行われるように、このイオンバランスの調整と、上記搬送装置Ｃによるワークの搬送とは、互いに関連づけて行うことが望ましい。このため、上記制御装置１０と上記搬送制御装置１８とは、信号端子１９を介して相互に電気的に接続されていて、互いの信号をイオンバランスの調整と搬送装置Ｃの動作制御とに利用できるようになっている。

従って、ワークＷの除電に当たって上記搬送装置Ｃがオン（起動）されたときや、１処理単位のワークの除電が終了したあと該搬送装置Ｃがオフ（停止）状態になったとき、あるいは、ワークを除電領域１４内に搬入するタイミングを調整するために該搬送装置Ｃの速度制御（例えば減速制御）が行われたとき等に、それらの信号が上記制御装置１０に入力されてイオンバランスの調整が自動的に行われように設定することができる。
また、上記搬送装置Ｃがイオンバランス調整のための動作状態になってから一定の時間が経過するか、又は、イオンバランスの調整が終了したことを示す調整終了信号が上記制御装置１０から搬送制御装置１８に入力されたときに、上記搬送装置Ｃの動作状態が通常の搬送状態に切り換わってワークＷが除電領域１４内に搬入されるように設定することも可能となる。

更に、上記イオンバランスの調整が行われている間は、制御装置１０から調整中の信号を出力させ、その信号で、上記搬送装置Ｃをオフ状態か又は減速状態に維持させるように設定することもできる。同時にその信号でランプやブザーなどの表示装置を動作させることにより、イオンバランス調整中であることを作業者に知らせるように設定することも可能である。

あるいは、上記の如く搬送装置Ｃの動作状態に連動してイオンバランスの調整が行われるようにする代わりに、作業者が上記制御装置１０に設けたスイッチを手動操作するか、遠隔操作装置を操作することによって上記イオナイザ１を起動し、イオンバランスの調整を開始したときに、その開始信号が上記制御装置１０から搬送制御装置１８に送られて上記搬送装置Ｃがオフになるか減速されるといった具合に、イオンバランスの調整に連動して該搬送装置Ｃの動作状態が制御されるように設定することもできる。

上記実施例においては、イオンバランスを調整するに当たり、表面電位センサ２の検出プレート２２の帯電極性と同極性のイオンの放出量が減少するように、それに対応する電極針６又は７に印加されるパルス状高電圧Ｖ１又はＶ２のパルス幅ｔ１又はｔ２を縮小させるようにしているが、それとは逆に、検出プレート２２の帯電極性とは逆極性のイオンの放出量が増大するように、それに対応する電極針６又は７に印加されるパルス状高電圧Ｖ１又はＶ２のパルス幅ｔ１又はｔ２を拡大させても良い。

あるいは、上述したようにパルス幅ｔ１，ｔ２を変化させる代わりに、またはそれに加えて、パルス状高電圧Ｖ１，Ｖ２の電圧値を変化させることもできる。この場合、検出プレート２２の帯電量に応じて電圧値の変化量を変えることも可能である。

本発明の方法に用いる除電装置の構成である。 図１の要部拡大断面図である。 表面電位センサの断面図である。 イオンバランスの調整状態を概念的に示す構成図である。 電極針に印加されるパルス状高電圧の波形図である。

符号の説明

１ イオナイザ
２ 表面電位センサ
６ 正の電極針
７ 負の電極針
１４ 除電領域
２２ 検出プレート
Ｖ１ 正のパルス状高電圧
Ｖ２ 負のパルス状高電圧
ｔ１，ｔ２ パルス幅
Ｗ ワーク
Ｃ 搬送装置

Claims (6)

1. 正負の電極針に正負のパルス状高電圧を印加してコロナ放電させることにより、両電極針から正負のイオンを発生させてワークを除電するイオナイザと、正負のイオンのイオンバランスを測定するための表面電位センサとを使用し、
   上記ワークの除電を行う前に、該ワークの不存在下において、上記イオナイザから放出される正負のイオンのイオンバランスを上記表面電位センサにより測定し、その測定結果に応じて上記電極針に印加されるパルス状高電圧のパルス幅及び／又は電圧値を変化させることにより、該電極針からのイオンの発生量を調整して正負のイオンをバランスさせることを特徴とするイオンバランス調整方法。
2. 上記表面電位センサが、イオナイザからのイオンと接触して帯電する検出プレートを有していて、この検出プレートの帯電極性からイオンバランスを測定することを特徴とする請求項１に記載のイオンバランス調整方法。
3. イオナイザにおける正負の電極針に正負のパルス状高電圧を印加してコロナ放電させることにより、除電領域内に正負のイオンを発生させ、この除電領域内に帯電したワークを搬送装置で搬入して除電する除電方法において、
   上記除電領域内にワークが搬入される前に、表面電位センサを用いて該除電領域内のイオンバランスを測定し、その測定結果に応じて上記電極針に印加されるパルス状高電圧のパルス幅及び／又は電圧値を変化させることにより、該電極針からのイオンの発生量を調整して正負イオンのイオンバランスを調整したあと、この除電領域内にワークを搬入して除電することを特徴とするワークの除電方法。
4. 上記イオンバランスの調整を、上記搬送装置の動作に関連づけて行うことを特徴とする請求項３に記載の除電方法。
5. １処理単位のワークを除電処理する毎に上記イオンバランスの調整を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の除電方法。
6. 上記表面電位センサが、イオナイザから放出されるイオンと接触して帯電する検出プレートを有していて、この検出プレートの帯電極性からイオンバランスを測定することを特徴とする請求項３から５の何れかに記載の除電方法。

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