JP4060577B2

JP4060577B2 - 被除電対象物の除電方法および除電装置

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Publication number: JP4060577B2
Application number: JP2001359430A
Authority: JP
Inventors: 直昭野田
Original assignee: サンクス株式会社
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2021-11-26
Also published as: JP2003157997A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧印加手段により放電電極に電圧を印加して被除電対象物の除電用イオンをコロナ放電により発生させ、その除電用イオンを当該被除電対象物の表面に到達させることで除電を行なうようにした被除電対象物の除電方法および除電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体に働く摩擦力、機械的力、電気的力あるいはその他の作用によって生じる力などで物体に帯電した静電気は、物体が電気機器である場合にその部品などを電気的に破壊したり、周囲に浮遊する塵芥を吸着したりするなど様々な不具合を生ずる原因となる。このような静電気を除去する装置として除電装置がある。
【０００３】
除電装置としては、装置内に設けられた針状の放電電極に高電圧を印加し、この針先からのコロナ放電を利用して電荷放出をするタイプのものや、軟Ｘ線等の照射による空気分子の励起を用いるタイプのものなど、種々のものがある。この場合、後者の放射線を用いるタイプのものでは、人体への悪影響を防止するための遮蔽等の安全上の対策が必要となるため、一般には前者のコロナ放電を利用する高電圧印加タイプのものが広く用いられている。
【０００４】
高電圧印加タイプの除電装置では、電気的にプラス（正極性）放電およびマイナス（負極性）放電を、同時あるいは交互に発生させる構成のものが有る。これによって装置から同時にあるいは交互に発生するプラスイオンおよびマイナスイオンを、送風手段などによって被除電対象物の物体表面に吹き付ける。
【０００５】
被除電対象物の物体表面では、吹き付けられたイオンのうち、帯電している部位に存在する電荷と逆極性のイオンが引き付け合って結合することで電荷成分が解消し、物体に帯電する表面電位と同極性のイオンは、反発して大気中に飛散する。これにより、逆極性のイオンの働きで、物体表面の全体で電荷成分がゼロとなるように解消させることで除電を行なう。
【０００６】
ところで、除電装置により物体の除電を行なう場合には、その除電に要する時間つまり除電時間をできるだけ短くすることが要求される。この対策として、例えば、物体の表面電位を測定する表面電位計を設け、物体の表面電位を測定しながら除電を行なうようにしたものが考えられている。これにより、除電に際して帯電している物体の表面電位と同極性のイオンと逆極性のイオンとのバランスを制御して、表面電位と逆極性のイオンを多く発生させて除電を行ない、物体の表面電位がゼロになったことを検知したら両極性のイオンを同レベルで発生させて出力することで除電時間を短くするようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来構成のものでは、その動作原理に起因して次のような不具合があった。すなわち、除電装置において、イオンを発生する放電電極から除電を行なう物体までの間はある程度距離が離れており、到達の遅れを生ずる。したがって、上述のようにして物体の表面電位がゼロになったことを検知してイオンの発生をバランスさせるように制御しても、それまでの間に発生した除電用のイオンが物体に遅れて到達するので、結果的に物体が逆帯電してしまうことになる。
【０００８】
図７は、この現象を帯電量とイオン発生量との関係で説明したもので、同図（ａ）には一定量の除電用のイオンを発生した場合の制御の場合を示しており、同図（ｂ）は徐々にイオン発生量を減少させるようにして制御した場合を示している。
【０００９】
同図では、時間軸の上側に細い実線で物体の帯電状態を表面電位の変化として示しており、下側に太い実線で放電電極でのイオン発生のバランス状態を示している。ここでは、下側に示すことで物体の帯電極性と逆極性のイオンを多く発生させていることを示している。また、下側に破線で示したのは、物体の表面に遅れ時間Ｔ（時刻ｔａ）を伴って到達したイオンのバランス状態を示している。ここで、イオンバランス状態がゼロとなっているのは、両極性のイオンを同レベルで発生させていることを示す。
【００１０】
同図（ａ）では、一定量の除電用のイオンを出力イオン量Ｉｊとして発生させているので、表面電位がゼロ（Ｖ）になったことを検知した時点（時刻ｔｂ）でイオンバランス状態をゼロになるように切り換え制御を行なうと、破線で示した到達遅れに伴う到達イオン量Ｉｔのうちの斜線で示す部分が時刻ｔｃまでの間過剰に物体の表面に到達する過剰到達イオン総量Ｅとなり、この分が原因となって物体を逆極性に帯電（逆帯電電位Ｖｇ）させてしまうことになる。
【００１１】
同図（ｂ）では、物体の表面電位が下がるにしたがって除電用のイオンの発生を徐々に減少させているので、表面電位がゼロになったことを検知した時点（時刻ｔｂ′）でイオンバランス状態をゼロになるように切り換え制御を行なうと、上述の場合よりも逆帯電による表面電位（逆帯電電位Ｖｇ′）の上昇を少なくすることはできる（Ｖｇ′＜Ｖｇ）が、やはり遅れて到達する過剰イオン総量Ｅ′はゼロになることがないので、除電が確実に終了しない。
【００１２】
このような逆帯電を発生することから、除電装置としては、表面電位測定の結果に基づいて再び逆極性のイオンを発生させるべく電圧を印加して制御を行なうことが繰り返し行なうことになり、確実に除電を完了するまでには多くの時間を要してしまうことになる。
【００１３】
一方、工場などの生産ラインにおいてこのような除電装置を使用する場合には、個々の物体つまり製品について割り宛て可能な除電時間は限られている。したがって、上述のような現象が発生すると、除電を終了したつもりが、実際には逆帯電された状態となるため、製品は帯電状態のまま生産ラインを流れることになり、搭載している部品などが電気的に破損したりするなど悪影響を受けることになる。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、除電のために生成するイオンが被除電対象物に到達するまでの時間遅れに起因して生ずる被除電対象物の逆帯電の発生を極力無くすことができ、これによって迅速な除電処理を行なうことができるようにした被除電対象物の除電方法および除電装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために次のような手段を採用することができる。
請求項１の被除電対象物の除電方法は、電圧印加手段により放電電極に電圧を印加して被除電対象物の除電用イオンをコロナ放電により発生させ、その除電用イオンを当該被除電対象物の表面に到達させることで除電を行なうようにした被除電対象物の除電方法において、前記被除電対象物の表面電位を電位測定手段により測定し、前記除電用イオンを発生させて除電を行なう場合に、前記被除電対象物の帯電極性と逆極性の除電用イオンにより除電を行ない、前記電位測定手段により測定した前記被除電対象物の表面電位が除電推定電位に達した時に前記逆極性の除電用イオンを停止させるように制御し、前記除電推定電位は、前記印加電圧手段による前記逆極性の除電用イオンの発生停止後の経過時間に起因して前記除電対象物に到達する前記逆極性の除電用イオンの量がその被除電対象物の表面電位を前記除電目標電位まで低下させることができるような表面電位に設定されているところに特徴を有する。
【００１６】
上記手段を採用することにより、電圧印加手段により放電電極に電圧を印加して、その被除電対象物の帯電とは逆極性の除電用イオンを発生させて被除電対象物の表面に到達させると、被除電対象物の帯電電位が低下するようになり除電されていく。このとき、電位測定手段により被除電対象物の表面電位を測定しており、その表面電位が除電推定電位に達したことを検知すると、逆極性の除電用イオンを停止させるように制御するので、その時点までに発生した逆極性のイオンが遅れて被除電対象物の表面に到達することで、その逆極性の除電用イオンによって表面電位は除電目標電位まで低下するように除電されるようになる。
このとき、除電推定電位を、前記印加電圧手段による前記逆極性の除電用イオンの発生停止後の経過時間に起因して前記除電対象物に到達する前記逆極性の除電用イオンの量がその被除電対象物の表面電位を前記除電目標電位まで低下させることができるような表面電位に設定しているので、除電推定電位で逆極性の除電用イオンの発生が停止された時点からの時間の経過に伴って、遅れて被除電対象物に到達する逆極性の除電用イオンにより除電が進められ、被除電対象物の表面電位が除電目標電位まで低下させることができるようになる。これにより、逆極性の除電用イオンの発生を停止した後に被除電対象物に到達する逆極性の除電用イオンの作用で除電される成分を考慮した除電動作を行ない、迅速且つ確実に除電を行なうことができるようになる。
また、上記方法を実行するように構成した請求項６の除電装置においても同様の作用効果を得ることができる。
【００１９】
請求項２の被除電対象物の除電方法は、上記請求項１の発明において、前記電位測定手段により測定した前記被除電対象物の表面電位が除電推定電位に達した時には、正負の両極性のイオンの発生量がゼロバランス状態となるように同量だけ発生させることで実質的に前記逆極性の除電用イオンを停止させるように制御するようにしたところに特徴を有する。
【００２０】
これにより、コロナ放電を用いて正負のイオンの発生を行なう方法で、イオン発生の除電時には正負の両極性のイオンのうちの被除電対象物の帯電極性と逆極性のイオンを多く発生させることにより除電用イオンとして作用させることができ、被除電対象物の表面電位が除電推定電位に達すると正負の両極性のイオンをゼロバランス状態つまり同量だけ発生させることで実質的に逆極性の除電用イオンを停止させることができるようになる。
【００２１】
さらに、このような方法を実施することで、逆極性の除電用イオンを停止させるという作用のみならず、被除電対象物の表面電位が除電目標電位に達した後に到達する正負の両極性のイオンによって、残存する被除電対象物の表面電位を緩和するように作用させることができ、より確実に除電を行なうことができるようになる。例えば、被除電対象物に残存する表面電位が帯電時と同極性である場合においても、逆極性である場合においても、いずれも到達する正負の両極性のイオンのいずれかが表面電位をゼロ電位に近付けるように除電を行なわせることができる。
また、上記方法を実行するように構成した請求項７の除電装置においても同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
請求項３の被除電対象物の除電方法は、上記請求項１または２の発明において、前記電圧印加手段により、前記放電電極への電圧の印加を、前記電位測定手段により測定される前記被除電対象物の表面電位が前記除電推定電位に達するまでの間、前記逆極性の除電用イオンの発生量が徐々に減少する方向で変化させるようにしたところに特徴を有する。
【００２３】
これにより、除電開始時点では多くの逆極性の除電用イオンを発生させて被除電対象物の表面電位を迅速に低減させるように作用させることができ、被除電対象物の表面電位が除電推定電位に近付く時点では、発生させる逆極性の除電用イオンの量を抑制して除電推定電位に達した時点以降に被除電対象物の表面に到達する逆極性の除電用イオンの量を少なくすることで、誤差などに起因した過不足を極力低減して実用的なレベルで確実且つ迅速に除電を実施することができるようになる。
また、上記方法を実行するように構成した請求項８の除電装置においても同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
請求項４の被除電対象物の除電方法は、上記請求項３の発明において、前記電圧印加手段による前記放電電極への印加電圧を、前記電位測定手段により測定される前記被除電対象物の表面電位の値に応じて変化させるようにしたので、被除電対象物の帯電容量が小さい場合で表面電位の変化が速いときには逆極性の除電用イオンの発生量の減少の度合いを速く行ない、逆に帯電容量が大きい場合で表面電位の変化が遅い場合には遅く行なうことになる。このことは、被除電対象物の帯電容量に応じて供給する逆極性の除電用イオンを適切にコントロールできることを意味し、帯電容量の大小に起因した無駄な時間を発生させることなく常に迅速且つ確実に除電を行なうことができるようになる。また、上記方法を実行するように構成した請求項９の除電装置においても同様の作用効果を得ることができる。
【００２５】
請求項５の被除電対象物の除電方法は、前記請求項１または２の発明において、前記電圧印加手段による前記放電電極への印加電圧を、一定量の逆極性の除電用イオンが発生するように印加するので、上記した請求項３，４（請求項８，９）の発明と異なり逆極性の除電用イオン量を減少させることを行なわないので、発生する逆極性の除電用イオンの量の制御と被除電対象物の表面電位の測定とが正確に行なえる条件のもとでは、その分だけ迅速に除電を行なうことができるようになる。また、上記方法を実行するように構成した請求項１０の除電装置においても同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。なお、具体的な実施形態の説明に先だって、図１ないし図３により本発明の原理を概略的に説明し、図４および図５によって具体的な内容を説明する。
【００２７】
電気的構成を示す図１において、電圧印加手段１は、放電電極針２に高圧の交流電圧（例えば数ｋＶオーダー）を印加してコロナ放電を発生させ、これによって空気をイオン化することで除電用のイオンを生成させる。除電は、被除電対象物Ｍが帯電している極性と逆極性のイオンを表面に到達させて帯電を減衰させることで行なう。
【００２８】
この場合、被除電対象物Ｍが帯電している極性と反対の極性のイオンとして正極性あるいは負極性のいずれかのイオンを除電用のイオンとして発生させる場合と、正負の量極性のイオンを同じ量とするバランスさせた状態から、いずれか一方の極性のイオンが多くなるようにシフトさせて多くなった分のイオンを除電用のイオンとして用いる場合とがある。交流電源を用いる場合には、正極性の電圧となる期間と負極性の電圧となる期間とを異なるようにしたり、正極性の電圧値と負極性の電圧値とを異なるようにする。
【００２９】
送風手段３は電圧印加手段１から給電を受けてファンを回転させることで送風を行なうもので、放電電極針２により発生されたイオンを被除電対象物Ｍまで送風速度ｖ（ｍ／ｓｅｃ）で送風する。表面電位測定計４は被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓ（Ｖ）を計測するためのもので、判定手段５に測定電位Ｖｓを出力する。判定手段５は、測定電位Ｖｓの値があらかじめ設定された除電推定電位Ｖ２（Ｖ）（表面電位Ｖｓが正のときには除電推定電位Ｖ２は正の値、負のときには−Ｖ２とする）に達すると、正負の両極性のイオンを同じ量だけ発生させるように切り換えることで実質的に逆極性の除電用イオンの発生を停止する。除電推定電位Ｖ２の設定については後述する。
【００３０】
図２は放電電極針２と被除電対象物Ｍとの間の相対的な位置関係を示したもので、両者の間の距離をＬ（ｍ）とし、上述したように発生した除電用のイオンの送風速度をｖとすると、放電電極針２の近傍で発生した除電用のイオンが被除電対象物Ｍの表面に達するのに要する遅延時間Ｔ（ｓｅｃ）は、
Ｔ＝Ｌ／ｖ …（１）
となる。
【００３１】
また、図３に示すように、電圧印加手段１により放電電極針２への電圧印加を開始（時刻ｔ＝０）した後、遅延時間Ｔが経過した時刻ｔ１（ｔ１＝Ｔ）になると、被除電対象物Ｍに逆極性の除電用のイオンが到達して除電が始まり表面電位Ｖｓが低下していく。今、被除電対象物Ｍの除電前の初期の帯電電位をＶ１（Ｖ）とし、時刻ｔ２に被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓが除電推定電位Ｖ２に達したとすると、除電速度Ｓ（Ｖ／ｓｅｃ）は、
Ｓ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（ｔ２−ｔ１） …（２）
と表すことができる。
【００３２】
一方、電圧印加手段１から交流電圧が与えられる放電電極針２部分では、その電圧の変化に応じて正極性および負極性の各イオンが交互に発生し、それらの差分が図示のように除電に寄与する成分である逆極性の除電用の出力イオン量Ｉｊ（クーロン／ｓｅｃ）として示している。放電電極針２から出力されたイオンは、上述した時間Ｔだけ遅れて被除電対象物Ｍの表面に到達して（到達イオン量Ｉｔ（クーロン／ｓｅｃ））除電作用を及ぼすようになる。したがって、時刻ｔ２の時点以降時刻ｔ３（＝ｔ２＋Ｔ）に被除電対象物Ｍに到達する到達イオン量Ｉｔの積分値である遅延到達イオン総量Ｄ（クーロン）は図中斜線で示す部分に相当している。
【００３３】
つまり、遅延到達イオン総量Ｄによってその時点で被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓつまり除電推定電位Ｖ２を除電目標電位（理想的にはゼロＶであるが、実用的には正負の許容電位以内に入れば良い）に低下させることができるように、除電推定電位Ｖ２の値が設定されているのである。
【００３４】
上述した除電推定電位Ｖ２の値の設定は、上記したような単純化した除電速度Ｓを用いて演算をすることで求めることができるが、これは、被除電対象物Ｍの帯電容量により異なるので、同種の被除電対象物Ｍについては同じ除電推定電位Ｖ２を設定することができるが、異なる種類の被除電対象物Ｍ′については、適切な除電推定電位Ｖ２′を設定する必要がある。
【００３５】
図３に示したように、逆極性の除電用の出力イオン量Ｉｊの発生パターンを一定の傾きで減少するように変化させる場合には、上述したように比較的単純化した条件のもとで計算をすることにより除電推定電位Ｖ２の設定をすることができる。しかし、この場合には、被除電対象物Ｍの帯電容量にかかわらずに出力イオン量Ｉｊの発生パターンを設定するので、帯電容量が大きいものでは除電時間が長くなる点で除電能力が低下する。したがって、被除電対象物Ｍに応じて出力イオン量Ｉｊの変化の割合を設定する必要がある。
【００３６】
また、逆極性の除電用の出力イオン量Ｉｊの発生パターンを一定の傾きとするのではなく、被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓに応じて変化させることもできる。つまり、被除電対象物Ｍの帯電状態に応じて出力イオン量Ｉｊを制御するのである。これにより、被除電対象物Ｍの帯電容量にかかわらず、除電能力を適切に設定して除電時間を短くすることができる。しかし、この場合には、除電推定電位Ｖ２の設定が複雑になるので、計算上で求めるには難しくなることがあり、実際的には、不安定要素を考慮して、実験的に設定することも有効な手段である。
【００３７】
次に、図４および図５を参照して具体的な実施形態について説明する。ここでは、例えば被除電対象物Ｍとして、生産ラインを流れるプリント基板などの電気的な部品を想定しており、帯電が想定される工程を経た直後に配設され、除電を行なうようになっている。
【００３８】
図４は、電気的構成の詳細を示すもので、図１に示した基本構成に準じた構成となっている。すなわち、電圧印加手段としての電圧制御回路１は、電源駆動制御回路６および昇圧トランス７から構成されると共に、判定手段としての判定回路５から構成されている。
【００３９】
電源駆動制御回路６は、商用電源から給電される交流電源回路６ａと直流電源回路６ｂとから構成されている。交流電源回路６ａは、昇圧トランス７の一次コイルに交流電圧を出力する。昇圧トランス７は、二次コイルに例えば数ｋＶオーダーの高圧の交流電圧を発生させる。具体的には、例えば、放電電極針２によるコロナ放電が可能な程度の高圧の交流電圧となるように、３ｋＶ〜７ｋＶ程度の範囲の電圧に設定されている。直流電源回路６ｂは、直流出力電圧を可変な電源回路として構成され、その直流出力電圧は、昇圧トランス７の二次コイルに加算するように設けられている。
【００４０】
直流電源回路６ｂによる直流出力電圧は、交流電圧に加算することで除電用のイオンの発生バランスを調整するために印加する。交流電圧を直流出力電圧分だけ正側あるいは負側にシフト（オフセット）させることで、放電電極針２から発生する正極性イオンと負極性イオンとの比率を調整して除電に寄与するイオンの成分を変化させる。
【００４１】
これによって、交流電圧の出力に直流電圧を加算して正極性イオンと負極性イオンの発生量を異ならせて、被除電対象物Ｍの表面電位と逆極性のイオンが多く発生するようになっている。この例では、このようにしてイオンの発生量を異ならせ、発生量の多い方のイオンの差分を実質的に逆極性の除電用イオンとして寄与させることで、本発明でいうところの逆極性の除電用イオンの発生を行なっている。
【００４２】
電圧印加回路１内に設けられた判定回路５は、表面電位測定計４により検出される被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓが除電推定電位Ｖ２に達したか否かを判断し、達した時には電圧制御回路１によるイオン発生のための制御を正極性および負極性の両イオンの発生量を等しくなるようにする。この例では、このようにして両極性のイオンを等しく発生させることで、上記した逆極性の除電用イオンとして寄与する分をなくし、これによって本発明でいうところの逆極性の除電用イオンの発生の停止を行なっている。
【００４３】
なお、この場合、除電のためのイオンの発生量Ｉｊを、表面電位測定計４により測定される被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓに応じて変化させるように制御している。これは、表面電位Ｖｓが減少するにしたがってイオンの発生量を少なくすることで、除電推定電位Ｖ２に達する時点を正確に検出できるようにすることができ、これによって、確実な除電を行なうことができるようになるという利点がある。また、除電推定電位Ｖ２の設定に誤差がある場合でも、その時点でのイオンの発生量が低下しているので、遅延到達イオン総量Ｄの誤差も少なくすることができ、確実に表面電位Ｖｓをゼロに収束させることができる。
【００４４】
送風手段としての送風機３は、電源回路３ａおよびファン装置３ｂから構成されている。電源回路３ａは、電圧制御回路１の交流電源回路６ａから給電されるようになっており、ファン装置３ｂを駆動する。送風機３は、放電電極針２により生成されるイオンを被除電対象物Ｍの除電対象となる表面部位まで輸送するもので、その到達時間Ｔは、前述した式（１）で示すように、送風速度ｖと両者の間の距離Ｌとにより決まる。
【００４５】
次に、図５を参照しながら除電動作について詳細に説明する。この実施形態においては、表面電位測定計４により被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓを測定し、電圧制御回路１により、その表面電位Ｖｓに応じてその表面電位Ｖｓとは逆極性のイオンが多くなるようなアンバランス状態で正極性および負極性のイオンが生成され、送風機３により被除電対象物Ｍの表面に運ばれる。
【００４６】
これによって、時刻ｔ１（遅延時間Ｔに相当）を経過すると、被除電対象物Ｍが徐々に除電され、表面電位Ｖｓがゼロに向かって収束していく。判定回路５は、表面電位測定計４からの信号とあらかじめ設定されている除電推定電位Ｖ２とを比較し、被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓが除電推定電位Ｖ２に到達したとき（時刻ｔ２）に判定信号を出力する。電圧制御回路１においては、これに応じて放電電極針２から発生させる正極性イオンおよび負極性イオンが同じレベルすなわちゼロバランスさせるように出力電圧を制御する。
【００４７】
上記した除電推定電位Ｖ２の値は、前述したように、被除電対象物Ｍの種類、帯電容量、放電電極針２から被除電対象物Ｍの表面までの距離Ｌ、送風機３の風量や風速によって決まる遅れ時間Ｔなどの変動する要素の条件によって決まるものであるから、あらかじめ実験的に求めた上で設定しておく。なお、この除電推定電位Ｖ２の値は、被除電対象物Ｍによって変更設定可能な構成としておくことが好ましい。
【００４８】
このようにして到達イオン量Ｉｔが遅れ時間Ｔをもって被除電対象物Ｍの表面に到達するから、この分の総量つまり遅延到達イオン総量Ｄによって除電可能な電位レベルが除電推定電位Ｖ２に相当する値となる。この結果、被除電対象物Ｍは、表面電位Ｖｓが略ゼロに収束した時点（時刻ｔ３）でゼロバランス状態のイオンが到達するようになり、除電状態が維持されるようになる。
【００４９】
このような本実施形態によれば、表面電位測定計４および判断回路５を設け、被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓが除電推定電位Ｖ２に達したことを検知すると、電圧制御回路１により、正極性イオンおよび負極性イオンの双方がバランスする状態となるように制御するので、放電電極針２から発生した逆極性の除電用のイオンが遅延時間Ｔをもって被除電対象物Ｍに到達する遅延到達イオン総量Ｄによって除電推定電位Ｖ２にあった被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓがほぼゼロとなるように収束させることができる。これにより、従来のように、遅延して到達する逆極性の除電用イオンによって被除電対象物Ｍが逆帯電することなく迅速且つ確実に除電を行なうことができる。
【００５０】
なお、上述したように、除電速度は、遅延時間Ｔをできるだけ短くすることと、出力イオン量Ｉｊをできるだけ多くすることで速くすることができ、これによって除電時間も短縮することができる。しかしながら、出力イオン量Ｉｊを多くすることについては、除電推定電位Ｖ２を正確に検知することが困難になる場合もあり、さらには、各種の誤差が起因して除電が正確に行なえるか否かが左右される場合があるので、制御性を考慮した条件に設定することが実用的である。
【００５１】
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、逆極性の除電用イオンの発生量の制御の方法である。すなわち、第２の実施形態においては、除電用のイオンの発生を除電開始時点から一定量となるように制御する方式を採用している。
【００５２】
これにより、除電開始時点（時刻「０」）で発生される出力イオン量Ｉｊの除電用イオンは、遅延時間Ｔが経過（時刻ｔ１）すると被除電対象物Ｍの表面に到達し（到達イオン量Ｉｔ）、除電に寄与するようになりその表面電位Ｖｓは低下していくようになる。この後、被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓが除電推定電位Ｖ２′（第１の実施形態の除電推定電位Ｖ２よりも高い電位に設定されている）に達したことが判定回路５により検出されると（時刻ｔ２′（第１の実施形態の時刻ｔ２よりも短い））、判定信号を出力する。電圧制御回路１においては、これに応じて放電電極針２から発生させる正極性イオンおよび負極性イオンが同じレベルすなわちゼロバランスさせるように出力電圧を制御する。
【００５３】
この場合には、遅延到達イオン総量Ｄ′が図中に斜線領域で示すように、矩形上の面積に相当するイオン量となるので、第１の実施形態の場合に比べて表面電位Ｖｓを低下させるための能力が高くなる。したがって、遅延時間Ｔを考慮すると、除電推定電位Ｖ２′の値を高く設定しておくことになる。
【００５４】
これにより、被除電対象物Ｍの表面電位Ｖｓが、除電推定電位Ｖ２′に達するまでの時間ｔ２′および略ゼロに収束するまでの時間ｔ３′は、共に第１の実施形態における時間ｔ２，ｔ３よりも短くすることができ、除電時間を短くすることができることを意味している。
【００５５】
このような第２の実施形態によれば、一定量の出力イオン量Ｉｊで除電を行なう方式としているので、第１の実施形態における方式よりも除電時間を短くすることができるようになり、生産ラインへの適用を想定すると、除電時間に起因してラインの速度を制限するのを極力抑制して生産性の高い除電装置とすることができるようになる。
【００５６】
なお、この方式は、単純で除電時間も短縮できることがわかるが、被除電対象物Ｍの帯電容量や逆極性の除電用イオンの発生量などの関係で、除電速度Ｖが速くなると制御性の点で不安定要素が増えてくるので、実用的には誤差要素などを考慮すると検出精度や制御性を高めることで適用することが可能である。また、これらの点に関しては、技術の進歩とともに解決できる要素であるから、本実施形態の方式を採用することは十分に可能である。
【００５７】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形また拡張できる。
上記各実施形態においては、正負の両極性のイオンを用いて除電する場合について説明したが、これに限らず、除電を行なうという観点からすると、被除電対象物の帯電極性と反対の極性のイオンのみを用いる構成で除電を行なうこともできる。この場合には、除電推定電位に達した時点でイオンの発生を停止させるように制御する構成とすれば良い。
【００５８】
放電電極針２は、上記各実施形態のような１本設けるものに限らず、複数本設ける構成としても良いし、放電電極針２を、正極性イオン用と負極性イオン用とのそれぞれに対応して設け、各放電電極針により同時にイオンを発生させる構成としても良い。また、放電電極針そのものについても、針ではなく細い金属線を用いる構成としても良い。
【００５９】
第２実施形態の方式で出力イオン量を一定量に制御する方式で除電開始し、表面電位が低下してきて除電推定電位に近付いてきたら第１実施形態の方式で出力イオン量を低下させるように制御することもできる。あるいは、出力イオン量を徐々に変化させる方式以外に、段階的に変化させる方式とすることもできる。
【００６０】
上記各実施形態においては、送風機３を用いて除電用イオンを輸送する構成としているが、送風機を用いない構成として放電電極針部分で発生したイオンが自然に拡散して被除電対象物に到達させるようにすることもできる。この場合には、遅延時間Ｔがさらに大きくなるので、本発明の効果が大きく発揮することができるようになる。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の被除電対象物の除電方法および除電装置によれば、電圧印加手段により放電電極に電圧を印加して、逆極性の除電用イオンを発生させて除電を開始し、電位測定手段による被除電対象物の表面電位が除電推定電位に達した時点で正負の両極性の除電用イオンを発生させるように制御するので、その時点までに発生した逆極性のイオンが遅れて被除電対象物の表面に到達することで表面電位を除電目標電位にまで下げることができる。
このとき、除電推定電位を、前記印加電圧手段による前記逆極性の除電用イオンの発生停止後の経過時間に起因して前記除電対象物に到達する前記逆極性の除電用イオンの量がその被除電対象物の表面電位を前記除電目標電位まで低下させることができるような表面電位に設定しているので、除電推定電位で逆極性の除電用イオンの発生が停止された時点からの時間の経過に伴って、遅れて被除電対象物に到達する逆極性の除電用イオンにより除電が進められ、被除電対象物の表面電位が除電目標電位まで低下させることができるようになる。これにより、逆極性の除電用イオンの発生を停止した後に被除電対象物に到達する逆極性の除電用イオンの作用で除電される成分を考慮した除電動作を行なうことができ、確実かつ迅速に除電を行なうことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を原理的に示す電気的構成図
【図２】除電作用を説明するための配置構成図
【図３】表面電位とイオン量との時間的推移を示す図
【図４】電気的構成を具体的に示した図
【図５】表面電位とイオン量との時間的推移を具体的に示した図
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図５相当図
【図７】従来例を示す図５相当図
【符号の説明】
１は電圧制御回路（電圧印加手段）、２は放電電極針、３は送風機（送風手段）、４は表面電位測定計、５は判定回路（判定手段）、６は電源駆動制御回路、６ａは交流電源回路、６ｂは直流電源回路、７は昇圧トランス、Ｍは被除電対象物である。

Claims

電圧印加手段により放電電極に電圧を印加して被除電対象物の除電用イオンをコロナ放電により発生させ、その除電用イオンを当該被除電対象物の表面に到達させることで除電を行なうようにした被除電対象物の除電方法において、
前記被除電対象物の表面電位を電位測定手段により測定し、
前記除電用イオンを発生させて除電を行なう場合に、前記被除電対象物の帯電極性と逆極性の除電用イオンにより除電を行ない、前記電位測定手段により測定した前記被除電対象物の表面電位が除電推定電位に達した時に前記逆極性の除電用イオンを停止させるように制御し、
前記除電推定電位は、前記印加電圧手段による前記逆極性の除電用イオンの発生停止後の経過時間に起因して前記除電対象物に到達する前記逆極性の除電用イオンの量がその被除電対象物の表面電位を前記除電目標電位まで低下させることができるような表面電位に設定されていることを特徴とする被除電対象物の除電方法。
請求項１に記載の被除電対象物の除電方法において、
前記電位測定手段により測定した前記被除電対象物の表面電位が除電推定電位に達した時には、正負の両極性のイオンの発生量がゼロバランス状態となるように同量だけ発生させることで実質的に前記逆極性の除電用イオンを停止させるように制御することを特徴とする被除電対象物の除電方法。
請求項１または２に記載の被除電対象物の除電方法において、
前記電圧印加手段により、前記放電電極への電圧の印加を、前記電位測定手段により測定される前記被除電対象物の表面電位が前記除電推定電位に達するまでの間、前記逆極性の除電用イオンの発生量が徐々に減少する方向で変化させるようにしたことを特徴とする被除電対象物の除電方法。
請求項３に記載の被除電対象物の除電方法において、
前記電圧印加手段による前記放電電極への印加電圧は、前記電位測定手段により測定される前記被除電対象物の表面電位の値に応じて変化させることを特徴とする被除電対象物の除電方法。
請求項１または２に記載の被除電対象物の除電方法において、
前記電圧印加手段による前記放電電極への印加電圧は、一定量の逆極性の除電用イオンが発生するように印加することを特徴とする被除電対象物の除電方法。
電圧が印加されるとコロナ放電により除電用イオンを発生する放電電極と、
この放電電極に電圧を印加して被除電対象物の除電用イオンを発生させる電圧印加手段と、
前記被除電対象物の表面電位を測定する電位測定手段と、
前記除電用イオンを発生させて除電を行なう場合に、前記電圧印加手段に対して前記被除電対象物の帯電極性と逆極性の除電用イオンを発生させて除電を行ない、前記電位測定手段により測定した前記被除電対象物の表面電位が除電推定電位に達した時に前記逆極性の除電用イオンを停止させるように制御する判定手段とを設け、
前記判定手段に設定した前記除電推定電位は、前記印加電圧手段による前記逆極性の除電用イオンの発生停止後に前記除電対象物に到達する前記逆極性の除電用イオンの量がその被除電対象物の表面電位を前記除電目標電位まで低下させることができるような表面電位に設定されていることを特徴とする除電装置。
請求項６に記載の除電装置において、
前記判定手段は、前記電位測定手段により測定した前記被除電対象物の表面電位が除電推定電位に達した時には、正負の両極性のイオンの発生量がゼロバランス状態となるように同量だけ発生させることで実質的に前記逆極性の除電用イオンを停止させるように制御することを特徴とする除電装置。
請求項６または７に記載の除電装置において、
前記電圧印加手段は、前記放電電極への電圧の印加を、前記電位測定手段により測定される前記被除電対象物の表面電位が前記除電推定電位に達するまでの間、前記逆極性の除電用イオンの発生量が徐々に減少するように変化させるように構成されていることを特徴とする除電装置。
請求項８に記載の除電装置において、
前記電圧印加手段は、前記放電電極への印加電圧を、前記電位測定手段により測定される前記被除電対象物の表面電位の値に応じて変化させるように構成されていることを特徴とする除電装置。
請求項６または７に記載の除電装置において、
前記電圧印加手段は、前記放電電極への印加電圧を、一定量の逆極性の除電用イオンが発生するように印加する構成とされていることを特徴とする除電装置。