JP4617757B2 - 電気絶縁性シートの除電装置および除電方法、電気絶縁性シートの製造方法、ならびに、電気絶縁性シート - Google Patents

電気絶縁性シートの除電装置および除電方法、電気絶縁性シートの製造方法、ならびに、電気絶縁性シート Download PDF

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Description

本発明は、電気絶縁性シートの除電装置および除電方法に関する。また、本発明は、この除電装置あるいは除電方法を使用した電気絶縁性シートの製造方法、ならびに、電気絶縁性シートに関する。
プラスチックフィルム等の電気絶縁性シートにおける帯電は、シートを加工する工程において、所望の加工を阻害することがある。その結果、加工製品の品質が、期待通りのものとならない場合がある。例えば、静電気放電に起因するスタチックマークと呼ばれる局所的に強い帯電や放電痕が存在するシートに印刷や被膜剤塗布の加工を施した場合、得られた加工製品は、インクや被膜剤のムラを有するものとなる。コンデンサ用や包装用等の金属被覆フィルムの製造工程においては、真空蒸着やスパッタリング等の被膜加工後に、加工製品にスタチックマークが現れることがある。スタチックマークなどの強い帯電は、静電気力によるフィルムの他部材への密着をもたらし、搬送不良や位置あわせ、カットシートのつきそろえ不良など様々な問題を発生させる原因となる。
かかる問題を回避するために、従来、接地されたブラシ状の導電体を帯電した電気絶縁性シートに接近させ、ブラシ先端でコロナ放電を発生させて除電する自己放電式除電器や、針状電極に商用周波数の高電圧や直流高電圧を印加してコロナ放電を発生させて除電する交流式や直流式の電圧印加式除電器が使用されている。
以下、コロナ放電を利用する従来の除電方法を説明する。図１は、従来の電気絶縁性シートの除電方法の原理を示す図である。図１において、除電器１は、交流電源１ａに接続されたイオン生成電極１ｂとアース電極１ｃとによりコロナ放電を発生させ、イオン生成電極１ｂ近傍に正イオン３０１および負イオン３０２を発生させる。この正負のイオンのうち、正のイオン３０１が、電気絶縁性シートＳの負の静電荷１０２との間に働くクーロン力７００により、シートＳに引き寄せられ、負の静電荷１０２と平衡する。これにより、電気絶縁性シートＳの負の静電荷１０２は、除電される。
しかしながら、現実には、シートＳの電荷は、この原理通りには除電されない場合が少なくない。写真用フィルムやコンデンサ用フィルム、磁気テープ用フィルム等に用いられるポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、アラミドフィルム等の電気絶縁性シートの表面固有抵抗および体積固有抵抗は、高い。従って、シートＳに一旦帯電した電荷は、シートの面内あるいは厚さ方向に、ほとんど移動出来ない。そのため、多量の負電荷が蓄積されてシートＳの電位が上昇すると、シートＳとシートに近接する接地構造物（例えば、搬送ロール）との間で、放電が生ずることがある。表面固有抵抗および体積固有抵抗が高いシートでは、放電による電荷の移動はごく局所的部位にとどまるので、放電が発生した場合、局所的に負の静電荷が過剰に奪われ、正の静電荷をもつ部分が発生することがある。
この放電の痕跡である放電痕が、スタチックマークである。スタチックマークが発生すると、シートＳ上に正の静電荷１０１と負の静電荷１０２が混在する状況が生まれる。図２に示すように、繰り返し狭いピッチで生ずる正極性の帯電（正の静電荷１０１）と負極性の帯電（負の静電荷１０２）とが存在すると、すなわち、極性が異なる比較的高い電荷密度の帯電が互いに近接していると、シートＳの電荷に起因する電気力線５００が、極性の異なる帯電領域同士で閉じる現象が生じる。そのため、少し離れた位置にある除電器近傍のイオンに対し、クーロン力７００がほとんど働かない状態が生じる。その結果、シートＳにはイオンがほとんど引き寄せられなくなって、シートＳ上の静電荷１０１、１０２は、ほとんど除電されなくなる。
図３に示すように、シートＳの両面に、正の静電荷１０１、２０１と負の静電荷１０２、２０２とが存在する場合もある。例えば、シートＳの第１の面１００に負の静電荷１０２が多量にあった場合に、シートと、シートの第２の面２００に近接する接地構造物（例えば、搬送ロール）との間で放電が生じることがある。この時、シートＳの第１の面１００の負の静電荷１０２は、放電後もそのまま残り、また、この放電によって、シートＳの第２の面２００には、正の静電荷２０１を持つ部分が発生する。このような放電が、シートＳの第１の面１００と第２の面２００との両方で起こると、シートＳには、図３に示すように、両面のそれぞれにおいて、正極性と負極性の帯電領域が混在した状態が発生する。このような場合にも、シートＳの電荷に起因する電気力線５００は、第１の面１００の負の静電荷１０２と第２の面２００の正の静電荷２０１との間で閉じてしまうため、同じく除電器近傍のイオンに対し、クーロン力が働かず、必要なイオンを引き寄せることが出来ない。
すなわち、正極性と負極性の帯電領域が同一面内において狭いピッチで混在していたり、両面に混在していたりするといった細かい帯電模様を持つシートにおいては、電気力線５００がシートＳの近傍で閉じてしまう結果、シートＳから少し離れた位置（除電器近傍）のイオン３０１、３０２に対するクーロン力７００が小さく、イオンがシートＳへ引き寄せられない。
このように、正極性と負極性の帯電領域が両面に混在しているシートの帯電状態における電荷密度の測定例が、非特許文献１に示されている。非特許文献１に説明されている測定例によれば、電気絶縁性シートであるフィルムの第１の面の電荷密度は、約−２３μＣ／ｍ２、シートの第２の面の電荷密度は、約＋２３μＣ／ｍ２である。非特許文献１では、このようなフィルムの帯電状態を「両面両極性帯電」と呼んでいる。
一方、スタチックマークのような細かな帯電模様を持つシートの部位に対して、本発明者らが、後述の方法で、局所的な電荷密度を確認した。その結果、各面において、電荷密度が、局所的には、絶対値で数〜５００μＣ／ｍ２程度の部分が存在していることと、この部分において、面内方向の位置が同じ部位における両面の局所的な電荷密度の和（見かけ上の電荷密度）が、絶対値で１〜４０μＣ／ｍ２程度の部分が存在していることが判った。これらは、通常シートの製造工程中におけるシートの摩擦帯電により発生する平均的な電荷密度と比較して非常に大きな値である。なお、この平均的な電荷密度は、通常、絶対値で０．１〜１μＣ／ｍ２程度とされている。
特に、スタチックマークなどの細かな帯電模様においては、各面の電荷密度（例えば、シートの第１の面１００の電荷密度＋５００μＣ／ｍ２、シート上の同じ位置の第２の面２００の電荷密度−４８０μＣ／ｍ２）の方が、見かけ上の電荷密度（上記例では、＋２０μＣ／ｍ２）（通常、絶対値で１〜４０μＣ／ｍ２程度）より、はるかに大きい部位が多いことが判った。なお、本発明においては、シートにおける帯電量の分布状態を、主に局所的な電荷密度の分布を用いて評価している。特に断りのない限り、電荷密度とは、シートの局所的な電荷密度の値を意味する。以上の通り、スタチックマークのような帯電模様を持つシートおいては、シートの面内方向の位置が同じ部位の両面の電荷密度の和（見かけ上の電荷密度）の値と各面の電荷密度の値とは、大きく異なっている。
ここで、シートの面内方向の位置が同じ部位の両面の（局所的な）電荷密度の和は、その部位におけるシートの見かけ上の電荷密度（すなわち、厚さ方向の分布を無視した電荷密度）を意味する。この定義は、本発明において重要である。
見かけ上の電荷密度がシートの面内方向の各部位においてゼロである場合、シートは見かけ上の無帯電状態にあるように見え、非ゼロである場合、シートは見かけ上の帯電状態にあるように見える。非特許文献１に示されるように、フィルムなどの電気絶縁性シートが両面両極性帯電の状態にあることは、従来から知られていた。しかし、その電荷密度を局所的に調べた報告はなく、除電に関する説明は、シートの見かけ上の帯電を対象とするものであった。これに対し、本発明者らにより、絶縁性シートの除電の状態を検討する場合、シートの見かけ上の電荷密度と、各面の電荷密度の両方を検討することが本質的に重要であることが、明らかにされた。
かかる帯電模様を有する電気絶縁性シートを除電するためには、除電器からのイオンをシートＳの帯電電荷によるクーロン力に依存することなく、シート近傍にまで、かつ、多量に照射するのが普通である。
かかる帯電模様を有する電気絶縁性シートの除電技術としては、図４に示すような除電器が知られている（例えば、特許文献１、参照。）。図４において、除電器２は、移動する電気絶縁性シートＳを挟んで、対向して配置された、交流電源２ａに接続された複数個の正負イオン生成電極２ｂと、交流電源２ｃに接続された面状の広がりを持つイオン吸引電極２ｄとからなる。除電器２は、正負イオン生成電極２ｂで正負イオンを生成しながら、イオン吸引電極２ｄに正負イオン生成電極２ｂとは正負が逆極性の高電圧を交互に印加し、正負イオン生成電極２ｂで生成した正負のイオンがイオン吸引電極２ｄで吸引されて、シートＳに強制的に照射されるように操作される。
これにより、シートＳに正負の電位が交互に誘起され、正負イオン生成電極２ｂからの正負のイオンがシートＳの面に強制的に吸引されるので、細かい帯電模様をもつシートであっても除電が可能であるとされている。除電器２の除電作用は、複写機等に使用されている負極性のトナー粉（黒色の微粉末）をシートに静電気的に付着させることで確認できるとされている。
ここで、シートは薄い絶縁体であるため、トナー粉は、見かけ上の電荷密度が高い部分に付着する。すなわち、トナー粉が付着しないとは、シートが見かけ上の無帯電状態（見かけ上の電荷密度がほぼゼロの状態）であることを意味する。
しかしながら、このようにして除電を行い、見かけ上の無帯電状態となった電気絶縁性シートにおいても、その後のシートの加工時に、シートに金属蒸着や塗布等を行うと、元の帯電模様が再度発現することが、本発明者らにより、確認された。すなわち、特許文献１の除電器２では、シートの十分な除電効果が得られないことが明らかとなった。これは、インクや被膜剤のムラ、真空蒸着やスパッタリング等の被膜加工後のスタチックマークの発生、スベリ不良によるカットシートのつきそろえ不良等の問題が生じることで、確認される。これは、特許文献１における除電器が、先に述べた見かけ上の帯電のみを対象とした除電器であるために起こる本質的な問題である。
この問題を、図５〜７により説明する。なお、図５、図６では簡略化のために、正負イオン生成電極２ｂを１本のみ記載している。ここで、除電対象物であるシートＳ上には、各面１００、２００に正の静電荷１０１、２０１と負の静電荷１０２、２０２とが、図５に示すように混在していると仮定する。図５に示すように、正負イオン生成電極２ｂへの印加電圧が正、イオン吸引電極２ｄへの印加電圧が負の時、正負イオン生成電極２ｂによって生成された正イオン３０１は、正負イオン生成電極２ｂとイオン吸引電極２ｄとにより発生する電気力線５００に沿って、シートＳ近傍へ引き寄せられ、シートＳの第１の面１００に付着し、シートＳを正に帯電させる。
このとき、シートＳの第１の面１００に負の静電荷１０２がある部分があると、その部分に正イオン３０１がその周囲より選択的に多く引き寄せられ、これを除電する。これは、シートＳの近傍まで正イオン３０１が搬送され、シートＳの近傍で閉じている電荷１０１、１０２、２０１、２０２による電気力線５００の形成される空間に入ったことで、正イオン３０１に対して、これらの電荷との間でクーロン力７００が働くためである。
図５に示すように、シートＳの各面１００、２００に正負の静電荷１０１、１０２、２０１、２０２が混在している場合、見かけ上の電荷密度が、負となっている位置に正イオン３０１が多く引き寄せられる。つまり、面内方向における位置が同じ位置のシートＳの第１の面１００に正の静電荷１０１が存在しないか、正の静電荷１０１が存在しても第２の面２００の負の静電荷１０２よりも少ない場合、シートＳの第１の面１００に負の静電荷１０２がある位置だけでなく、シートＳの第２の面２００に負の静電荷２０２がある位置でも正イオン３０１が引き寄せられる。
次に、図６に示すように、正負イオン生成電極２ｂへの印加電圧が負（イオン吸引電極２ｄへの印加電圧が正）に転じると、正負イオン生成電極２ｂによって生成された負イオン３０２は、正負イオン生成電極２ｂとイオン吸引電極２ｄとにより発生する電気力線５００に沿って、シートＳ近傍へ引き寄せられ、シートＳの第１の面１００に付着し、シートＳを負に帯電させる。
このとき、シートＳの第１の面１００に正の静電荷１０１があると、その部分に負イオン３０２がその周囲より選択的に多く引き寄せられ、これを除電する。ここでも、シートＳの見かけ上の電荷密度が正となっている位置に負イオン３０２がより多く引き寄せられる。従って、面内方向における位置が同じ位置のシートの第１の面１００に負の静電荷１０２が存在しないか、負の静電荷１０２が存在しても第２の面２００の正の静電荷２０１よりも少ない場合、シートＳの第１の面１００に正の静電荷１０１がある位置だけでなく、シートＳの第２の面２００に正の静電荷２０１がある位置でも負イオン３０２が引き寄せられる。正負イオン生成電極２ｂが複数個、シートの移動方向に並べられているので、この繰り返しにより、シートＳの第１の面１００（図５、図６の上側の面）には、次々に正、負イオン３０１、３０２が照射され、シートＳが正負に帯電させられながら、それにともない見かけ上の帯電と逆極性のイオンが選択的に引き寄せられ、見かけ上の除電がなされてゆく。
なお、正、負イオン３０１、３０２の照射量は、個々の正負イオン生成電極２ｂの能力差、印加電圧位相等によって異なるため、シートＳの各部における正負イオンの照射の総量にはバラツキがあり、シート上に正負の巨視的な帯電ムラが生じる（特許文献１の図１８参照）。なお、巨視的な帯電ムラは、見かけ上の帯電のムラであり、その状態は、たとえば、トナー粉により確認できる。
これは、正（または負）イオン３０１（３０２）が正負イオン生成電極２ｂとイオン吸引電極２ｄとにより発生する電気力線５００に沿ってシートＳに強制照射されるために発生するものである。正負イオン生成電極２ｂへの印加電圧が時間的に交互に変化することによって、シートＳ上に周期的な正負の帯電のムラが生じる。この周期は、印加電圧の周期とシートの移動速度等によって決まる。この帯電ムラは、シートＳの第１の面１００のみに現れる。これは、シートＳの第１の面１００側からのみ正負イオン３０１、３０２が照射されるからであって、この状態は、シートが見かけ上の帯電状態にあることを示す。
この巨視的な帯電ムラを除電するために、特許文献１における除電器２は、図４に示す直流及び交流除電器２ｅ、２ｆを必要としている。この巨視的な帯電ムラは、これらの直流及び交流除電器の印加電圧、設置位置等の条件を適正化すれば、除電可能であるが、直流および交流除電器を用いずにシートを巻き取ると、シート上に放電が生じるおそれがあるほど強い帯電である。特許文献１における除電器２は、このような直流および交流除電器を必要とするために、装置の大型化、高コスト化を招くとともに、既設のシート製造装置に付加することが困難である。
一方、直流および交流除電器２ｅ、２ｆによって巨視的な帯電ムラが除電されたシートの帯電状態は、図７に示すようになる。ただし、図７は、直流および交流除電器２ｅ、２ｆの電圧や配置等を適正化し、シート上の巨視的な正負の帯電ムラを除電した場合の図である。図７に示すように、シートＳ上の電荷は、両面でバランスしていて、シートＳは、見かけ上の無帯電状態に見えるが、シートＳの各面にはほぼ等量の正負の電荷が残存している。
これは、正負イオン生成電極２ｂが、シートＳの第１の面１００（図５では上面）の側にのみ配置されるため、除電中のどの時点においても、シートＳの第２の面２００（図５では下面）の電荷を減ずることが出来ないために起こる。この現象は、直流および交流除電器２ｅ、２ｆが用いられる場合にも、生じる。結果的に、シートＳの第１の面１００の電荷密度も、第２の面２００が除電前に持っていた電荷密度とバランスする状態、すなわち、見かけ上の電荷密度がゼロの状態までしか除電出来ないということである。
本発明者らが後述の方法で、この従来の除電器２によって除電されたシートの各面に残存する電荷密度を測定したところ、第２の面２００のスタチックマーク部分の電荷密度は、除電前とほぼ同じ、すなわち、絶対値で数１０〜５００μＣ／ｍ２程度であった。第１の面１００の同じ位置（スタチックマーク部分）の電荷密度は、第２の面２００と逆極性で絶対値がほぼ等しい、すなわち、逆極性で絶対値が数１０〜５００μＣ／ｍ２程度であった。
すなわち、各面の電荷密度を減じるという効果から見ると、見かけ上の電荷密度（絶対値で数乃至１０μＣ／ｍ２）の部分のみしか除電されておらず、第１の面１００の電荷密度の１割以下しか除電効果が得られていないといえる。むしろ、除電前における第２の面２００の電荷密度の絶対値が第１の面１００の電荷密度の絶対値に比べて大きいシート上の部位では、除電後の第１の面１００の電荷密度の絶対値が、第２の面２００の電荷密度の絶対値と等しくになる分だけ増加するという現象も確認された。この第１および第２の面１００、２００にそれぞれ残存する電荷が、被膜剤のムラや被膜加工後のスタチックマークの発生、スベリ不良などの問題の原因であることが判った。
この問題は、シートの片面の側からの除電による本質的な問題であり、いかに直流および交流除電器２ｅ、２ｆの電圧や配置等を適正化しようとも解消出来ない。直流および交流除電器２ｅ、２ｆは、見かけ上の巨視的な帯電ムラを見かけ上のゼロに除電する為のものである。
仮に、特許文献１における除電器（図４の除電器２）をシートの移動方向に２個、正負イオン生成電極２ｂとイオン吸引電極２ｄとの位置関係がシートの面に対して逆になるようにして並べ、シートの第１の面１００の側からイオンを照射した後、更に第２の面２００の側からイオンを照射したとしても、各面に存在する電荷を減少させる効果はない。これは特許文献１における除電器（図４に示される除電器２）が、先に述べたように見かけ上の帯電のみを対象とした「見かけ上の除電」用の除電器であるためである。既に第１の面１００の側から除電を行ったことで「見かけ上の除電」が完了した後において、第２の面２００の側からの除電を行っても、その操作は、全く意味をなさない。
これに対して、図８に示すように、イオン生成用電極とイオン加速用電極を対向配置したイオン照射装置を、電気絶縁性シートの第１の面１００の側と第２の面２００の側に、交互に配置した除電器が知られている（例えば、特許文献２、参照）。
この従来の除電器３は、移動する電気絶縁性シートＳの第１の面１００の上方位置に設けられ、交流電源３ａに接続されたイオン生成用電極３ｂと、移動する電気絶縁性シートＳの第２の面２００の下方位置に設けられ、交流電源３ｃに接続されたイオン加速用電極３ｄとからなる。イオン生成用電極３ｂとイオン加速用電極３ｄとは、移動する電気絶縁性シートＳを挟んで対向して配置されている。
シートＳの第２の面２００の下方位置で、イオン加速用電極３ｄの横に配置され、交流電源３ｅに接続された次段のイオン生成用電極３ｆと、シートＳの第１の面１００の上方位置でイオン生成用電極３ｂの横に配置され、交流電源３ｇに接続された次段のイオン加速用電極３ｈとが対向して配置されている。
この装置において、イオン生成用電極３ｂに交流高電圧が印加されることにより、イオンが生成されるとともに、イオン加速用電極３ｄに、イオン生成用電極３ｂに印加される極性とは逆極性の交流高電圧が、交互に印加される。イオン生成用電極３ｂで生成されたイオンは、イオン加速用電極３ｄで加速・吸引され、シートＳの第１の面１００に強制的に照射される。その後、イオン生成用電極３ｆに、イオン生成用電極３ｂとは逆極性の交流高電圧が電圧が印加されて、イオンを生成させながらイオン加速用電極３ｈにイオン生成用電極３ｆとは逆極性の高電圧が、交互に印加される。イオン生成用電極３ｆで生成されたイオンは、イオン加速用電極３ｈで加速・吸引され、シートＳの第２の面２００に強制的に照射される。
これによれば、電気絶縁性シートの両方の面からイオンが強制的にシートに照射されるので、細かい帯電模様を持つシートであっても、そのシートの除電が可能であるとされている。
なお、この装置では、イオン加速用電極３ｄ、３ｈには、それぞれと対向配置されたイオン生成用電極３ｂ、３ｆに印加されているのと逆極性の高電圧が、それぞれ、印加されている。しかし、この特許文献２の図４、５に形状が、図９にイオンの挙動が示されている通り、電極形状は、イオン生成可能には構成されていないので、イオンは生成されない。この特許文献２で、これらが「イオン加速用電極」と呼称されているのはこのためである。このような構成であるから、第１の面１００と第２の面２００へのイオンの照射は、同時にではなく、交互に行われる。
本発明者らの知見によると、このように電気絶縁性シートには各面から交互にイオンが照射されるため、特許文献２の除電器は、基本的には、先に述べた特許文献１の除電器（図４の除電器２）をシートの移動方向に２組、除電面と非除電面とをそれぞれ逆にして並べた場合と変わりはない。すなわち、最良の形態においてさえ、除電開始前に各面に存在していた電荷密度の分布に大きな変化を与えずに、単に、見かけ上の電荷密度をゼロとするのに必要な電荷量のイオンを供給するにとどまる。言い換えると、スタチックマークのような細かな帯電模様が存在する部位においては、第１の面のスタチックマークとちょうど帯電極性が反対の帯電パターンが第２の面に形成されることで見かけ上の除電がなされているに過ぎない。すなわち、特許文献２の除電器においても、細かな帯電模様を形成している各面の帯電電荷を大きく減ずる作用は得られない。
このことを更に詳しく説明する。特許文献２の除電器（図８の除電器３）によるシートＳの各面の電荷（スタチックマークなど局所的に強い電荷、特に、シートの両面の逆極性の電荷）の除電能力に関しては、次のことがいえる。
ここで、図９に示すように、第１の面１００に多量の正の静電荷１０１、第２の面２００に多量の負の静電荷２０２が存在するシート上の部位を除電することを考える。もし、シートＳの第１の面１００に近接する１番目のイオン生成用電極３ｂによって、負イオン３０２がシートＳの第１の面１００に十分に照射され、この後に第２の面２００に近接する２番目のイオン生成用電極３ｆによって正イオン３０１がシートＳの第２の面２００に十分に照射されるのであれば、シートＳの各面の帯電を除電することが可能となる。
しかし、実際に各面が逆極性に強く帯電しているシートＳにおいて、シートＳの第１の面１００の側から、図９に示すように、負イオン３０２を照射した場合、第１の面１００の正の静電荷１０１が除電されることにより、図１０に示すように、第１の面１００の正の静電荷１０１に対して、第２の面２００の負の静電荷２０２が過剰となる。第１の面１００の正の電荷密度の絶対値に対して、第２の面２００の負の電荷密度の絶対値が、例えば、僅か１μＣ／ｍ２多いシート上の部位は、１番目のイオン生成用電極３ｂとイオン加速用電極３ｄとの間の空間中におかれている場合に、−１０〜−１００ｋＶ程度の電位を有すると計算される。この値は、１番目のイオン生成用電極３ｂとイオン加速用電極３ｄとの間の空間中におかれたシートＳの静電容量を１０〜１００ｐＦ程度とした場合の値である。
この過剰となった負の静電荷によって、シート近傍において、負イオン３０２は、シートＳから遠ざけられる方向へのクーロン力７００を受け、十分に、シートＳの正の静電荷１０１のある部分に到達出来ない。２番目のイオン生成用電極３ｆによって、シートＳの第２の面２００に正イオン３０１を照射する場合も同じで、第１の面の正の静電荷１０１が過剰となり、正イオン３０１の到達量が減少してしまう。
このように、シートＳの各面が、絶対値で数１０〜５００μＣ／ｍ２程度に帯電していても、到達出来るイオンの単位面積あたりの量は、僅かに絶対値で１μＣ／ｍ２程度にも満たないほどであって、スタチックマークなどの強い帯電を持つシートＳに対し、各面の帯電電荷を除電する能力は、ほとんどない。なお、シート上の見かけ上の電荷密度が非ゼロであった部位については、この非ゼロの分の電荷を除電することは、ある程度可能である。
ここで、特許文献２に示す除電器において、イオン生成用電極３ｂとイオン加速用電極３ｄを対向配置したイオン照射装置をシートＳの各面に交互に配置した後に、シートＳの第１の面１００の側および第２の面２００の側に、それぞれ１つずつのイオン生成用電極同士を対向配置する構成が、特許文献２の図２に示されている。この後段に設けられるイオン生成用電極は、残留電荷（図４の除電器２による巨視的な見かけ上の帯電のムラと同種の電荷）の除電を目的として設置されている。しかし、この後段に設けられるイオン生成用電極同士の対向配置の構成（寸法や印加電圧等）については、特許文献２に、何ら開示されていない。
例え、本発明者ら知見に基づいて、対向配置されたイオン生成電極に、適切と思われる電圧を印加したとしても、十分な除電効果を得ることは困難である。すなわち、例えば、シートＳの第１の面１００の側に置かれたイオン生成用電極から正イオンを照射し、第２の面２００の側に置かれたイオン生成電極から負イオンを照射するとすると、第１の面１００が負、第２の面２００が正に帯電しているシート上の部位に対しては、除電効果が得られる。しかし、第１の面１００が正、第２の面２００が負に帯電しているシート上の部位に対する除電効果は得られない。
シートＳの各面の帯電は、それぞれ正負が混在していることが多いため、シートＳの各面の各部位の帯電電荷を減少させることは出来ない。除電出来る部分と除電出来ない部分とが発生する。むしろ、シートＳの各面の帯電の極性と、各面に照射されるイオンの極性が同じ場合には、帯電電荷を増加させることもありうる。イオン生成用電極に印加する電圧が低周波数の交流の場合には、シートＳの移動方向に、この除電効果のムラやイオン照射のムラが現れる。一方、イオン生成用電極に印加する電圧が高周波数の交流の場合には、シートＳの移動方向の除電効果のムラは小さい。
しかし、イオン生成用電極に印加する電圧が高周波数の交流の場合には、次に述べる複写機用の除電器同様、イオン生成用電極から生成される正負のイオンが、シートＳに到達する以前に混ざり合って再結合するため、シートＳに到達するイオン量が著しく減少する。そのため、除電効果自体が小さい。このように、仮に、各部の寸法や印加電圧等を本発明者らの知見に基づいて調整したとしても、シートＳの第１の面１００の側および第２の面２００の側に、それぞれ１つずつの（１組の）イオン生成用電極を配置しただけでは、シートＳの移動方向の位置によるムラなく、両面で正負混在した帯電を除電するのは困難である。
一方、帯電物を挟んで両側に除電器を対向配置する構成をとるものとして、図１１に示す複写機の転写材担持シートおよび転写材（用紙）除電用除電器４が知られている（例えば、特許文献３、特許文献４、参照。）。
図１１は、特許文献３に示される複写機全体の図である。図１１において、Ａは、感光ドラム上へのトナー像形成のための部分を示し、Ｂは、転写材４ａの供給部を示し、Ｃは、転写ドラムに巻装された転写材担持シート４ｂ上で転写材４ａへトナー像を転写する部分を示し、Ｄは、転写材担持シート４ｂからトナー像を転写された転写材４ａを剥離する部分を示す。その細部については、本発明と全く関わりのないので、説明を省略する。
図１１の除電器４において、帯電物である転写材４ａと転写材担持シート４ｂとを挟み、外側に位置するワイヤコロトロン電極を用いたコロナ放電器４ｃ、４ｄと、内側に位置するワイヤコロトロン電極を用いたコロナ放電器４ｅ、４ｆとが、内外で対向する形に配置されている。その目的の第１は、転写材担持シート４ｂからの転写材４ａの剥離性を高めることにあり、第２は、転写材担持シート４ｂの電位の初期化をすることにある。
このため、第１の目的を達成するために、コロナ放電器４ｃ、４ｄに、交流電圧（５００Ｈｚ、９．６ｋＶ）を印加し、コロナ放電器４ｅにＤＣ電圧（−４ｋＶ）をパルス状に印加し、コロナ放電器４ｆにコロナ放電器４ｃおよび４ｄと１８０°位相の異なる電圧を印加する。なお、コロナ放電器４ｅにＤＣ電圧を印加するのは、対向するコロナ放電器４ｆに印加された交流電圧にバイアスとしてのＤＣ電圧を重畳印加する代わりに、放電器をコロナ放電器４ｆとコロナ放電器４ｅとに分離するためである。
これにより転写材４ａと転写材担持シート４ｂの平均的電位を低減出来る。転写材４ａは、前工程において、正に帯電しているため、ＤＣ電圧として負電圧が使用されるため、転写材担持シート４ｂの剥離性が向上する。第２の目的を達成するために、コロナ放電器４ｄ、４ｆに、ＡＣ電圧のみを印加する。転写材担持シート４ｂの帯電に関して、外面と内面の帯電をそれぞれ除電する必要なく、外面と内面の帯電がバランスし、見かけ上の電位がほぼゼロとなれば、その目的を達しうる。
以上から明らかなように、特許文献３に記載の技術は、正極性と負極性の帯電領域が同一面内において狭いピッチで混在していたり、両面に混在している細かい帯電模様を持つシートの除電を目的とするものではない。なお、複写機における転写材である紙には、この種の帯電模様は発生しにくい。
このように高い周波数を用いる場合、上下電極間の電界によってシートに強制的にイオンを照射する能力は、ほとんどない。コロナ放電器４ｄおよびコロナ放電器４ｆにより生成された正および負イオン３０１、３０２は、コロナ放電器４ｄとコロナ放電器４ｆとの間の間隙で正負が混じり合ってしまう。この間隙の大きさは、特許文献３に明確に記載されていないが、複写機における除電器においては、他の関連文献等により、通常、２０ｍｍ程度であり、特許文献４によれば、２２ｍｍとされている。
すなわち、上記のような２０ｍｍ程度の電極間隔で、５００Ｈｚといった高い周波数の交流電圧を印加しているため、単一の極性のイオン雲を形成することが出来ない。周波数が高いため、正負イオン３０１、３０２が、第１の面１００の側と第２の面２００の側とのそれぞれで、シートに到達する前に混じり合う。そのため、シートを強制的に正負いずれかの極性に帯電させることは少ないが、再結合により、ほとんどの正負イオン３０１、３０２が消滅し、除電に寄与出来るイオンが著しく少なくなるのである。つまり、特許文献３や特許文献４に示される除電器は、シートを挟んで、コロナ放電器４ｄとコロナ放電器４ｆとを対向して配置させてはいるが、シート近傍にまで強制的に多量のイオンを照射することは、ほとんど出来ない。
結果的に、これらの複写機用の除電器は、図２、図３に示される除電器１同様に、正極性と負極性の帯電領域が同一面内において狭いピッチで混在していたり、両面に混在しているシートの各面の帯電を除電する能力に著しく劣るのである。これは、シートの移動速度がせいぜい数〜１０数ｍ／分程度と遅く、かつ、各面の細かな帯電模様を除電する必要がない転写材や紙のみに適用しうる技術であって、このような除電技術は、シートの移動速度が５０〜５００ｍ／分程度と速く、各面における細かい帯電模様の除電を必要とする、プラスチックフィルム等の除電技術として、そのまま適用することは出来ない。
また、特許文献３や特許文献４に示される複写機用の除電器において、除電対象物である転写材や紙は、その幅がせいぜい５００ｍｍ程度であり、電極の振動や強度、たるみなどを考慮する必要があまりない。このため、シートの幅方向に延在するワイヤに高電圧を印加して、そこからの放電によって、イオンを発生させるワイヤ電極を使用している。しかし、プラスチックフィルム等を除電対象物とした場合、その幅は、小さいものでも１ｍ程度、大きい物では７ｍ程度になる。ワイヤ電極では、このような広幅物を対象とした場合に、電極の振動や、両端間でのたるみによって、放電強度にシート幅方向のムラ等が発生してしまう。
例えば、コロナ放電器４ｄとコロナ放電器４ｆとの間の距離を更に短くしたり、印加電圧を上げる、周波数を低くする等を行うことにより、除電対象物（シート）へのイオン照射量を増加させようとした場合、ワイヤの振動が大きくなったり、また、ワイヤの平行度やたるみなどによって、対向するワイヤ間の距離が最も小さい部分に、放電が集中するなどして、対象物の全幅に亘る安定な除電効果が得られないのである。更に、電圧を上げた場合には、コロナ放電器４ｄとコロナ放電器４ｆの放電電極（ワイヤ電極）間や、放電電極とシールド電極との間で、火花放電が発生してしまい、十分な除電能力を得られない。
特許文献３や特許文献４に示される複写器用の除電器においては、コロナ放電器同士は対向構成をとっているものの、その除電の原理は、電気絶縁性シートの法線方向の強い電界によってイオンを強制的にシートに照射するものと全く異なる。従って、シートの移動方向における除電効果のムラは、発生し難く、これに対する対策は、何ら検討されていない。例えば、特許文献３に示される除電器（図１１の除電器４）では、対向するコロナ放電器が２組、除電対象物（転写材および紙）の移動方向に並設されているが、これは先に述べたように、剥離性と、電位の初期化という異なる機能を持たせるためのものであって、シートの移動方向における除電効果のムラなどに対し、何らかの効果を期待して設けられたものではない。
ところで、近年、電気絶縁性シート、例えば、ポリエステルフィルムは耐熱性、耐薬品性、機械的特性において優れた特性を有することから、磁気記録材料、各種写真材料、電気絶縁材料、各種工程紙材料として多くの用途に用いられている。このため、用途毎に適した表面特性が必要になり、シート表面には、各種の被覆物が形成されている。例えば、磁性体塗料やインク塗料、易滑性塗料、離型性塗料、ハードコート塗料等が、シート表面に薄く塗布され、コーティング膜を形成している。
このようなコーティング膜を形成するコーティング塗工工程においては、ロールコーターやグラビアコーター等の各種塗工装置に、除電装置を取り付け、コーティング開始前に、電気絶縁性シートの帯電を除電すること、または、コーティングした後、塗料であるコーティング液が乾燥する前に、シートとコーティング液とを一体で除電することが提案されている（例えば、特許文献５、特許文献６、参照。）。塗布ムラの発生しないためのシートの帯電量として、特許文献５では、シートの表面電位が０〜８０Ｖであることが、また、特許文献６では、シートの表面電位が０〜２ｋＶであることが、好ましいとされている。
これらの従来技術において、表面電位は、シートが空中を搬送されている状態において測定された値である。以下、この表面電位を、架空時電位と呼ぶ。シートが空中を搬送されている状態においては、接地構造物との距離に対して、シートの厚さは十分小さいため、シートの第１の面と第２の面の電荷を区別することなく、電荷の総和による表面電位が測定される。すなわち、これらの従来技術における架空時電位は、見かけ上の帯電（見かけ上の電荷密度）に関係するものである。従って、従来技術において、シートの各面の電荷密度は、何ら考慮されていない。
この架空時電位を測定するのに使用される一般の表面電位計の視野は、通常、数１０ｍｍ以上数１０ｃｍ以下を直径とする略円状の面積部分であり、測定される電位の値は、この視野における電位の平均値として検出される（例えば、非特許文献２、参照）。電気絶縁性シート特有の正負が入り交じった緻密な帯電模様では、正と負の帯電が、この視野の範囲内で平均化されて、架空時電位は、ほぼゼロに見えてしまうことがある。
これらを原因として、従来技術において示される架空時電位が低いシートであっても、実際には、シート上に正と負の帯電電荷が多数存在することがあり、この場合に、コーティング膜に塗布ムラが発生するのである。
以上の通り、上で述べた正極性と負極性の帯電領域が同一面内において狭いピッチで混在していたり、両面に混在しているシートの帯電を、架空時電位で管理しても、その管理は十分ではなく、まして、コーティングした場合の塗布ムラを防止することは、到底出来なかった。
次に、シート両面が逆極性に、等量帯電した見かけ上の無帯電のシート（この場合、架空時電位もゼロとなる）が、なぜ問題になるのか、塗布ムラがなぜ発生するのか説明する。
塗布工程においては、例えば、ロールコーターでは、シートは、例えば、第２の面がバックアップロールに密着した状態で走行する。この状態において、コーターロールで、シートの第１の面は、塗工される。バックアップロールにシートを密着させることによって、安定な走行が確保されるとともに、塗工を安定させ、均一な膜厚を有する塗膜が形成される。バックアップロールの材質には、機械的な精度が要求されること、耐磨耗性等の耐久性が必要なことから、金属材料が使用されることが多い。よって、シートは、バックアップロールの金属面に、その一方の面において、密着せしめられ、もう一方の面において、コーティング膜の塗工を受ける。
ここで、シートの第１の面と第２の面とが等量で逆極性に帯電したシート（見かけ上の無帯電のシート）の場合を考える。金属面に接触したシート面（第２の面）の電荷により、導体である金属表面に等量で逆極性の電荷が誘導される。第２の面の電荷は、この逆極性の誘導電荷により見かけ上相殺される。一方、コーティング塗工面（第１の面）の電荷に対しても、金属表面に逆極性の電荷が誘導されるが、金属面から遠い分だけ、誘導される電荷の量が少ない。従って、第１の面の電荷は、逆極性の誘導電荷によって、完全には相殺されず、コーティング塗工面（第１の面）に電荷が顕在化した状態になる。
こうして、「見かけ上の無帯電」のシートは、塗工中、バックアップロール上で、第１の面の電荷が顕在化するために、塗布ムラが発生するのである。すなわち、見かけ上の無帯電のフィルムであっても、シートの各面に電荷が存在する限り、塗布ムラが発生し得るのである。この現象は、塗工後の搬送ロールや乾燥ロールにおいても同様に生じる。
以上の通り、従来技術のようにシートの架空時電位を低く抑えても、また、見かけ上の帯電で管理しても、従来技術では、塗布ムラの防止を行うことが出来ない。
特許第２６５１４７６号公報 特開２００２−３１３５９６号公報 特開平３−８７８８５号公報 特開平２−１３９７７号公報 特開平８−３３４７３５号公報 特開平１０−２５９３２８号公報 特開平９−１１９９５６号公報 特開２００１−５９０３３号公報 特公昭５３−６１８０号公報 季ら、フィルムの両面両極性帯電による静電気現象、電学論Ａ、１１２巻８号、電気学会、１９９２年８月、ｐｐ．７３５−７４０ 春日電機株式会社製デジタル低電位測定器ＫＳＤ−０２０２のカタログ 須藤ら、イソプロピルアルコールによる除電機構、第１７回超ＬＳＩウルトラクリーンテクノロジーシンポジウム予稿、ＵＣＳ半導体基盤技術研究会、１９９３年２月５日、ｐｐ．３６１−３６３ 足立ら、コロナ放電電界中のイオン風、静電気学会誌、２、３、１９７８年、ｐｐ．１５８−１６８） 静電気ハンドブック、静電気学会編、オーム社、１９９８年、ｐ．４６
本発明の目的は、上述した従来の技術の上記問題点を解決し、電気絶縁性シートの片面、あるいは、両面に、狭いピッチで混在する正極性と負極性の帯電領域を容易に除去することが出来る電気絶縁性シートの除電装置および除電方法を提供することにある。本発明の他の目的は、少なくとも、電気絶縁性シートの面に施される加工工程において、あるいは、加工後の製品において、支障が出ない程度にまで、シート表面に狭いピッチで混在する正極性と負極性の帯電領域が消失している電気絶縁性シートの製造方法、ならびに、このような表面特性を有する電気絶縁性シートを提供することにある。この電気絶縁性シートは、コーティング膜形成のために、表面に塗布材料の塗布を受けたとき、塗布ムラ、塗布はじきが発生し難い。また、この電気絶縁性シートの表面に金属膜が形成されたシートは、つきそろえ問題を起こし難い。
上記目的を達成するために本発明によれば、電気絶縁性シートの移動経路に対し、該シートの移動方向に間隔をおいて設けられた少なくとも２個の除電ユニットを有し、該除電ユニットは、前記シートを挟んで対向して配置された第１の電極ユニットと第２の電極ユニットを有し、前記第１の電極ユニットは、第１のイオン生成電極と該第１のイオン生成電極の先端近傍に開口部を有する第１のシールド電極とを有し、前記第２の電極ユニットは、第２のイオン生成電極と該第２のイオン生成電極の先端近傍に開口部を有する第２のシールド電極とを有する電気絶縁性シートの除電装置であり、前記各除電ユニットにおいて
（ａ）前記第１のイオン生成電極に印加される電圧と前記第２のイオン生成電極に印加される電圧とは、互いに実質的に逆極性の電圧であり、
（ｂ）前記シートの幅方向の各位置において、前記第１のイオン生成電極の先端と前記第２のイオン生成電極の先端との間の前記シートの移動方向における間隔をｄ０［単位：ｍｍ］、前記第１のイオン生成電極の先端と前記第２のイオン生成電極の先端との間の前記シートの法線方向における距離をｄ１［単位：ｍｍ］、前記第１のシールド電極と前記第２のシールド電極との間の前記シートの法線方向における最短距離をｄ３［単位：ｍｍ］、および、前記第１のシールド電極の開口部と前記第２のシールド電極の開口部の前記シートの移動方向における開口幅の平均値をｄ４［単位：ｍｍ］とするとき、次の関係式（Ｉ）：
ｄ０＜１．５×ｄ１ ２／（ｄ３×ｄ４） ・・・・・ （Ｉ）
を満足してなる電気絶縁性シートの除電装置が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記各除電ユニットの前記第１のイオン生成電極に印加される電圧と、前記第２のイオン生成電極に印加される電圧とは、それぞれ単一の交流電源、または、ゼロもしくは所定の位相差で同期した複数の交流電源群から供給されるものである電気絶縁性シートの除電装置が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記各除電ユニットの前記第１のイオン生成電極と前記第２のイオン生成電極とは、いずれも針電極列である電気絶縁性シートの除電装置が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記各除電ユニットの前記第１のシールド電極は、前記第１のイオン生成電極の背面部に配置された第１の背面部シールド電極を備えてなり、前記第２のシールド電極は、前記第２のイオン生成電極の背面部に配置された第２の背面部シールド電極を備えてなるものである電気絶縁性シートの除電装置が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記各除電ユニットにおいて、前記第１のイオン生成電極と前記第１の背面部シールド電極との間に第１の絶縁部材が設けられ、および／または、前記第２のイオン生成電極と前記第２の背面部シールド電極との間に第２の絶縁部材が設けられた電気絶縁性シートの除電装置が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記シートの幅方向の各位置において、隣接する２つの前記除電ユニットのそれぞれの第１のイオン生成電極の先端と第２のイオン生成電極の先端とを結ぶ線分のそれぞれの中点の前記シートの移動方向における除電ユニット間隔をｄ２［単位：ｍｍ］とするとき、次の関係式（ＩＩ）：
ｄ２＜１２×ｄ１ ２／（ｄ３×ｄ４） ・・・・・ （ＩＩ）
を満足してなる電気絶縁性シートの除電装置が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、電気絶縁性シートを、上記の電気絶縁性シートの除電装置における各除電ユニットの第１のイオン生成電極と第２のイオン生成電極との間を移動させながら、前記第１および前記第２のイオン生成電極から生成される正負のイオンを前記シートの両面に照射する電気絶縁性シートの除電方法であって、前記各除電ユニットの前記第１のイオン生成電極に印加される電圧と、前記第２のイオン生成電極に印加される電圧とは、それぞれ同位相の、交流電圧であって、該交流電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］とするとき、前記各除電ユニットにおいて、前記第１のイオン生成電極と前記第２のイオン生成電極との電位差の実効値を２Ｖ［単位：Ｖ］とするとき、次の関係式（ＩＩＩ）、および、（ＩＶ）：
９０×ｄ１≦Ｖ≦５３０×ｄ１ ・・・・・ （ＩＩＩ）
０．０４２５×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖ≦０．０８５×ｄ１ ２×ｆ ・・・・・ （ＩＶ）
を満足してなる電気絶縁性シートの除電方法（I）が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記シートの移動速度をｕ［単位：ｍｍ／秒］、前記シートの幅方向の各位置における、前記シートの移動方向における最上流の前記除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極の先端を結ぶ線分の中点と最下流の前記除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極の先端を結ぶ線分の中点との前記シートの移動方向における間隔、すなわち、前記最上流の前記除電ユニットから前記最下流の前記除電ユニットまでの全ての除電ユニット間隔ｄ２の総和をＤ２［単位：ｍｍ］とするとき、次の関係式（Ｖ）
Ｄ２＞ｕ／ｆ ・・・・・ （Ｖ）
を満足してなる電気絶縁性シートの除電方法(I)が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記シートの移動方向の２／３以上の部分において、前記除電ユニットの全体の数をｎとし前記シートの厚さをｄｆ［単位：ｍ］とするとき、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に、前記ｎ個の除電ユニットのうち、式（ｎ−０．０００６／ｄｆ）／２で求められる個数以上で、かつ、０個以上の前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記各除電ユニットの当該イオン生成電極の電位の極性が、残りの前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記残りの前記各除電ユニットにおける当該イオン生成電極の電位の極性とは反対の極性となるように、前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に、前記交流電圧を印加する電気絶縁性シートの除電方法(I)が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、電気絶縁性シートを、上記の電気絶縁性シートの除電装置における各除電ユニットの第１のイオン生成電極と第２のイオン生成電極との間を移動させながら、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極から生成される正負のイオンを前記シートの両面に照射する電気絶縁性シートの除電方法であって、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極にそれぞれ電圧を印加するとき、該電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］、片側ピーク電圧をＶｐ［単位：Ｖ］とするとき、次の関係式（ＶＩ）、および、（ＶＩＩ）：
１３０×ｄ１≦Ｖｐ≦７５０×ｄ１ ・・・・・ （ＶＩ）
０．１２０×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖｐ ・・・・・ （ＶＩＩ）
を満足し、かつ、前記シートの各部において、前記各除電ユニットの前記第１および第２のイオン生成電極毎に、前記各除電ユニットのうち１／４以上の前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記各除電ユニットの当該イオン生成電極の電位の極性が、残りの前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記残りの前記各除電ユニットにおける当該イオン生成電極の電位の極性とは反対の極性となるように、前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に前記電圧を印加する電気絶縁性シートの除電方法(II)が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、電気絶縁性シートを、上記の電気絶縁性シートの除電装置における各除電ユニットの第１のイオン生成電極と第２のイオン生成電極との間を移動させながら、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極から生成される正負のイオンを前記シートの両面に照射する電気絶縁性シートの除電方法であって、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極に、滑らかに極性が変化する交流電圧を印加するとき、該交流電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］、前記第１のイオン生成電極と前記第２のイオン生成電極との電位差の実効値を２Ｖ［単位：Ｖ］とするとき、次の関係式（ＶＩＩＩ）、および、（ＩＸ）：
９０×ｄ１≦Ｖ≦５３０×ｄ１ ・・・・・ （ＶＩＩＩ）
０．０８５×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖ ・・・・・ （ＩＸ）
を満足し、かつ、前記シートの移動方向の２／３以上の部分において、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に、前記各除電ユニットのうち１／４以上の前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記各除電ユニットの当該イオン生成電極の電位の極性が、残りの前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記残りの前記各除電ユニットにおける当該イオン生成電極の電位の極性とは反対の極性となるように、前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に前記交流電圧を印加する電気絶縁性シートの除電方法（II）が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、電気絶縁性シートを上記の電気絶縁性シートの除電装置における各除電ユニットの第１のイオン生成電極と第２のイオン生成電極との間を移動させながら、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極から生成される正負のイオンを前記シートの両面に照射する電気絶縁性シートの除電方法であって、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極に滑らかに極性が変化する交流電圧を印加するとき、該交流電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］、前記第１のイオン生成電極と前記第２のイオン生成電極との電位差の実効値を２Ｖ［単位：Ｖ］とするとき、次の関係式（Ｘ）、および、（ＸＩ）：
９０×ｄ１≦Ｖ≦５３０×ｄ１ ・・・・・ （Ｘ）
０．０８５×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖ ・・・・・ （ＸＩ）
を満足し、かつ、前記シートの移動方向の２／３以上の部分において、前記除電ユニットの全体の数をｎとし前記シートの厚さをｄｆ［単位：ｍ］とするとき、前記各除電ユニットの第１および第２のイオン生成電極毎に、前記ｎ個の除電ユニットのうち、式（ｎ−０．０００３／ｄｆ）／２で求められる個数以上で、かつ、１個以上の前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記各除電ユニットの当該イオン生成電極の電位の極性が、残りの前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記残りの前記各除電ユニットにおける当該イオン生成電極の電位の極性とは反対の極性となるように、前記第１および第２のイオン生成電極毎に、前記交流電圧を印加する電気絶縁性シートの除電方法(II)が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、隣接する前記各除電ユニットのそれぞれの第１および第２のイオン生成電極の先端を結ぶ線分のそれぞれの中点の前記シートの移動方向における除電ユニット間隔、すなわち、各除電ユニット間隔が一定値ｄ２０［単位：ｍｍ］であって、前記シートの移動速度をｕ［単位：ｍｍ／秒］、前記交流電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］、前記除電ユニット全体の数をｎとするとき、次の関係式（ＸＩＩ）： Ｘ＝｜ｓｉｎ（ｎπｆｄ２０／ｕ）／｛ｎ×ｓｉｎ（πｆｄ２０／ｕ）｝｜
（ｋｕ≠ｆｄ２０ 但しｋ＝１，２，３・・・）
＝１ （ｋｕ＝ｆｄ２０） ・・・・・ （ＸＩＩ）
で表されるＸの値が、０≦Ｘ＜０．５となるように、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極に、それぞれ実質的に同位相の前記交流電圧を印加する電気絶縁性シートの除電方法(II)が提供される。
また、本発明の別の形態によれば、電気絶縁性シートの移動開始および／または移動終了の所定期間においては、上記電気絶縁性シートの除電方法(I)のいずれかにより、前記シートを除電し、該シートの移動の定常状態においては、上記電気絶縁性シートの除電方法(II)のいずれかにより、前記シートを除電する電気絶縁性シートの除電方法。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記各除電ユニットの前記第１のシールド電極と前記第２のシールド電極との間に直流電位差Ｖｓ［単位：Ｖ］を付与する請求項１２〜１９のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電方法であって、前記直流電位差Ｖｓが次の関係式（ＸＩＩＩ）：
｜Ｖｓ｜／ｄ３＜５ ・・・・・ （ＸＩＩＩ）
を満足する電気絶縁性シートの除電方法が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記電気絶縁性シートの面内の各部における、第１の面の背面平衡電位および第２の面の背面平衡電位が、それぞれ−３４０Ｖ以上３４０Ｖ以下となるように除電する電気絶縁性シートの除電方法が提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記第１の面の背面平衡電位および前記第２の面の背面平衡電位が、それぞれ−２００Ｖ以上２００Ｖ以下となるよう除電する電気絶縁性シートの除電方法が提供される。
また、本発明の別の形態によれば、上記の電気絶縁性シートの除電方法により電気絶縁性シートを除電することにより、電気絶縁性シートを製造する除電済み電気絶縁性シートの製造方法が提供される。
また、本発明の別の形態によれば、上記の電気絶縁性シートの製造方法により製造されたことを特徴とする除電済み電気絶縁性シートが提供される。
また、本発明の別の形態によれば、上記の除電済み電気絶縁性シートの前記第１の面または前記第２の面の上に、機能性膜が形成されてなる機能性膜付き電気絶縁性シート。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記機能性膜は、導電性を有するものである機能性膜付き電気絶縁性シートが提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記機能性膜は、離型性を有するものである機能性膜付き電気絶縁性シートが提供される。
また、本発明の好ましい形態によれば、前記機能性膜がシリコーン系樹脂を用いて形成されたものであることを特徴とする電気絶縁性シートが提供される。本発明が適用される電気絶縁性シートの代表的なものは、プラスチックフィルム、布帛、紙である。シートの形態には、通常、ロール状に巻かれた状態で取り扱われる長尺シートと、通常、多数枚積層された状態で取り扱われる枚葉シートがある。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ナイロンフィルム、アラミドフィルム、ポリエチレンフィルム等がある。一般に、プラスチックフィルムは、他の材料からなるシートに比べ、電気絶縁性が高い。本発明により提供される除電技術は、プラスチックフィルムの除電、特に、フィルム表面に狭いピッチで混在する正極性と負極性の帯電領域の消失に、有効に用いられる。
本発明において、「電気絶縁性シートの移動経路」とは、電気絶縁性シートが除電のために通過する空間をいう。
本発明において、「電気絶縁性シートの法線方向」とは、移動経路を移動中の電気絶縁性シートを幅方向のたるみがない平面とみなしたときのこの平面の法線方向をいう。
本発明において、「仮想平面」とは、第１および第２のイオン生成電極の間に仮想的に想定した所定の平面をいう。移動経路を移動中の電気絶縁性シートを幅方向のたるみがない平面とみなし、かつ、電気絶縁性シートの移動に伴うシートの法線方向におけるシートの位置の変動がある場合には、時間的に平均した位置にシートがあるものとしたときの上記平面が、仮想平面に一致することがある。
本発明において、「幅方向」とは、仮想平面の面内の方向であって、電気絶縁性シートの移動方向または除電ユニットの所定の配列方向に対して直交する方向をいう。
本発明において、「イオン生成電極の先端」とは、イオン生成電極の各部のうち、イオンを生成する電界を形成する部位であって、かつ、仮想平面に最も近い部位をいう。イオン生成電極は、幅方向に延在している場合が多い。この場合、幅方向の各位置において、イオン生成電極の先端が定義される。
例えば、イオン生成電極がシートの幅方向に延在するワイヤで形成されたワイヤ電極の場合は、幅方向の各部における仮想平面に一番近いワイヤの部位が該当する。イオン生成電極が、幅方向に所定間隔に設けられた電気絶縁性シートの法線方向に延在する針電極の列の場合は、各針の、仮想平面に最も近い部位（針先）が、その幅方向位置における「イオン生成電極の先端」である。針先が存在しない幅方向の各位置においては、「イオン生成電極の先端」は、図１８Ａに示すように、幅方向に所定間隔で設けられた針先同士を結ぶ折れ線５ｄＬ上の位置により定義される。折れ線５ｄＬを、イオン生成電極の先端の仮想線と呼ぶ。針先が存在する幅方向の位置においては、イオン生成電極の先端の仮想線上の位置と、針先とは一致する。
一つのシールド電極の開口部の中に、シートの移動方向に、２つ以上のイオン生成の機能を有する電極が存在する場合、例えば、ワイヤが２本はられている場合、幅方向各位置における２つ以上のイオン生成電極の先端の平均位置をその幅方向位置におけるイオン生成電極の先端とする。
本発明において、「第１および第２のイオン生成電極が対向配置される」とは、第１および第２のイオン生成電極がシート移動の経路や仮想平面を挟んで向かい合っていて、かつ、幅方向各位置において、第１のイオン生成電極の先端から、第２のイオン生成電極の先端の位置を含み仮想平面に平行な平面に降ろした垂線の足の位置と第２のイオン生成電極の先端の位置との間に、シールド電極などの導体が存在しないことをいう。
本発明において、「イオン」とは、電子、電子を授受した原子、電荷をもった分子、分子クラスター、浮遊粒子等、さまざまな形態の電荷担体をいう。
本発明において、「イオン雲」とは、イオン生成電極で生成されたイオンの集団であって、特定の場所に留まることなく、雲のように、ある空間に広がりながら浮遊するイオンの集団をいう。
本発明において、「単極性のイオン雲」とは、イオン雲内部において、正または負の一方の極性のイオンが、他方の極性のイオンより、圧倒的に多いイオン雲をいう。通常、イオン生成電極の電位が正極性にあるときには、イオン生成電極の近傍では、正の単極性のイオン雲が形成され、イオン生成電極の電位が負極性にあるときには、イオン生成電極の近傍では、負の単極性のイオン雲が形成される。しかし、イオンが、イオン生成電極近傍で生成された後、電気絶縁性シートに到達するまでに、イオン生成電極の電圧の極性が２回以上反転すると、イオン生成電極と電気絶縁性シートとの間に、正負のイオンがそれぞれ存在する現象が生じる。この場合、正負のイオンが再結合して、イオンの濃度が低下する上、極性が反転するたびに、イオンに対するクーロン力の方向も反転する。その結果、電気絶縁性シートに照射されるイオン雲は、もはや、単極性のイオン雲とはなり得ない。
本発明において、「イオン生成電極」とは、高電圧の印加によるコロナ放電等によって、電極先端近傍の空気中において、イオンを生成する電極をいう。
本発明において、「シールド電極」とは、イオン生成電極近傍に配置され、イオン生成電極との間に適当な電位差を与えることで、イオン生成電極先端でのコロナ放電を補助する電極をいう。
本発明において、「第１および第２のイオン生成電極が仮想平面に対して、実質的に対称に対向して配置される」とは、幅方向の各位置において、第１および第２のイオン生成電極の先端から仮想平面にそれぞれ降ろした垂線の足の位置の間の距離が、第１のイオン生成電極の先端および第２のシールド電極の各部から仮想平面にそれぞれ降ろした垂線の足の位置の間の距離より小さく、かつ、第２のイオン生成電極の先端および第１のシールド電極の各部から仮想平面にそれぞれ降ろした垂線の足の位置の間の距離より小さいことをいう。
本発明において、「帯電模様」とは、電気絶縁性シートの少なくとも一部が、局所的に、正および／または負に帯電している状態をいう。その状況は、例えば、特許文献７や特許文献８に示される方法により、微粉体（トナー）等により帯電状態に起因して描かれる模様である。
本発明において、「見かけ上の電荷密度」とは電気絶縁性シートの面内方向の位置が同じ部位の両面の局所的な電荷密度の和をいう。局所的な電荷密度とは、電気絶縁性シートの面上の、直径約６ｍｍ以下、好ましくは直径２ｍｍ以下の範囲における電荷密度をいう。
本発明において、「見かけ上の無帯電」とは、電気絶縁性シートの面内方向の各部において、見かけ上の電荷密度が実質的にゼロ（−２μＣ／ｍ２以上２μＣ／ｍ２以下）になっている状態をいう。
本発明において、「見かけ上の除電」とは、見かけ上の電荷密度が実質的に非ゼロ（−２μＣ／ｍ２未満、あるいは、＋２μＣ／ｍ２を越える）であった部位を、除電により、見かけ上の無帯電の状態とすることをいう。
本発明において、電気絶縁性シートの第１の面の「背面平衡電位」とは、第２の面に接地導体を密着させて、電荷を接地導体に誘導させ、これによって、第２の面の電位を実質的に０電位とした状態において、表面電位計の測定プローブを、第１の面との間隔が０．５以上２ｍｍ以下程度となるように、第１の面に十分近接させた状態で、測定される第１の面の電位をいう。表面電位計の測定プローブとしては、測定開口部直径が、２ｍｍ以下の微小なものが用いられる。このようなプローブとして、例えば、モンロー社製プローブ、１０１７（開口部直径：１．７５ｍｍ）や１０１７ＥＨ（開口部直径：０．５ｍｍ）がある。
本発明において、電気絶縁性シートの背面（第２の面）を接地導体に密着させるとは、絶縁シートと金属ロールの界面の間に明確な空気層がない状態にまで、両者をぴったりと接触させることをいう。この状態は、両者間に残存する空気層の厚さが、シートの厚さの２０％以下、かつ、１０μｍ以下となる状態である。
第１の面上の背面平衡電位の分布状態は、表面電位計のプローブ、または、背面（第２の面）に接地導体を密着させた状態のシートのいずれか一方を、ＸＹステージなどの位置調整可能な移動手段を用いて、低速（５ｍｍ／秒程度）で移動させながら、背面平衡電位を順次測定し、得られたデータを、１次元もしくは２次元的にマッピングすることによって得られる。第２の面の背面平衡電位も、同様にして、測定される。
本発明において、各電位は、特に断らない限り、接地点からの電位である。
本発明において、「同期」とは、隣接する各除電ユニットの除電ユニット間隔が、印加交流電圧１周期当たりの電気絶縁性シートの移動距離の整数倍になることをいう。また、「重畳」とは、電気絶縁性シートのある部位に対し、各電極ユニットから照射されるイオンが積み重ねられて蓄積されることをいう。
本発明において、「同期重畳」とは、すべての除電ユニット間隔が、印加交流電圧１周期当たりの電気絶縁性シートの移動距離の整数倍になることをいう。この場合、電気絶縁性シートのある部位が各電極の直下を通過するときに、一方の面側のすべてのイオン生成電極が同じ極性のイオンを発生し、当該部位に対して同極性の電荷が積み重ねられる状態が形成される。
本発明において、「同期重畳強さ」とは、電気絶縁性シートのある部位に対して各除電ユニットから照射されるイオン雲の極性の集中度を、同期重畳の場合を１とする相対的な強さで表したものである。
本発明において、各電極および各除電ユニットの位置関係を表わすパラメータｄ０、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、および、Ｄ２は、図１７、図１８Ａ、および、図１８Ｂに示されるように、各幅方向位置において定義される。図１８Ｂには、何番目の除電ユニットに属するかを区別する符号として、サフィックスが用いられている。図１８Ａ、および、図１８Ｂにおいて、サフィックス１は、１番目の除電ユニットに属することを意味している。また、シートの第１の面に向いているイオン生成電極を示すために、符号ｄが、シートの第２の面に向いているイオン生成電極を示すために、符号ｆが用いられている、更に、シートの第１の面に向いているシールド電極を示すために、符号ｇが、シートの第２の面に向いているシールド電極を示すために、符号ｈが用いられている。
本発明において、第１の除電ユニットの「電極ずれ量ｄ０−１」とは、第１のイオン生成電極５ｄ−１の先端とこれに対向する第２のイオン生成電極５ｆ−１の先端との間のシートの移動方向における間隔をいう。
本発明において、第１の除電ユニットの「法線方向電極間距離ｄ１−１」とは、第１のイオン生成電極５ｄ−１の先端と第２のイオン生成電極５ｆ−１の先端との間の電気絶縁性シートの法線方向における距離をいう。
本発明において、「除電ユニット間隔ｄ２−１」とは、第１の除電ユニットの、第１のイオン生成電極５ｄ−１の先端と第２のイオン生成電極５ｆ−１の先端とを結ぶ線分の中点５ｘ−１と、この除電ユニットに隣接する第２の除電ユニットの、第１のイオン生成電極５ｄ−２の先端と第２のイオン生成電極５ｆ−２の先端とを結ぶ線分の中点５ｘ−２との間のシートの移動方向における間隔をいう。
本発明において、第１の除電ユニットの「法線方向シールド電極間距離ｄ３−１」とは、第１のシールド電極５ｇ−１と第２のシールド電極５ｈ−１との間のシート法線方向における最短距離をいう。ここで、シートの移動方向の上流側と下流側とで、第１および第２のシールド電極の間のシート法線方向における最短距離が異なる場合には、「法線方向シールド電極間距離ｄ３−１」として、上流側の最短距離ｄ３ｌ−１と、下流側の最短距離ｄ３ｒ−１との平均値（ｄ３ｌ−１＋ｄ３ｒ−１）／２が用いられる。
本発明において、第１の除電ユニットの「シールド電極開口幅ｄ４−１」とは、第１および第２のシールド電極の開口部のシートの移動方向における幅をいう。ここで、第１のシールド電極の開口部のシートの移動方向における幅ｄ４１−１と、第２のシールド電極の開口部のシートの移動方向における幅ｄ４２−１とが異なる場合、「シールド電極開口幅ｄ４−１」として、これらの平均値（ｄ４ｌ−１＋ｄ４２−１）／２が用いられる。
本発明において、「除電ゲート長Ｄ２」とは、電気絶縁性シートの移動方向における最上流の除電ユニット（第１の除電ユニット）の第１および第２のイオン生成電極５ｄ−１、５ｆ−１の先端を結ぶ線分の中点５ｘ−１と最下流（ｎ番目とする）の除電ユニットの第１および第２のイオン生成電極５ｄ−ｎ、５ｆ−ｎの先端を結ぶ線分の中点５ｘ−ｎとの間のシートの移動方向における間隔をいう。この定義より判る通り、除電ゲート長Ｄ２は、最上流の除電ユニットから最下流の除電ユニットまでの全ての除電ユニット間隔ｄ２−ｋ（ｋ＝１，２，・・・，ｎ−１）の総和と一致する。
本発明によれば、後述の通り、実施例と比較例との対比からも明らかなように、正極性と負極性の帯電領域が同一面内において狭いピッチで混在していたり、両面に混在していたりする電気絶縁性シートの帯電の正負を平衡させ、各面の帯電を実質的に無害なレベルまで除去した電気絶縁性シートや、見かけの無帯電ではなく、本質的に無帯電の電気絶縁性シートを、極めて簡単な方法および装置で製造することが出来る。
すなわち、正帯電領域と負帯電領域が面内および／または両面で混在したような電気絶縁性シートであっても、効果的に除電を行うことが出来、帯電模様を除去することが出来る。本発明の除電装置あるいは除電方法で製造される電気絶縁性シート、あるいは、本発明の電気絶縁性シートは、スタチックマーク等の局所的に強い帯電部分が少ないため、これを後加工工程で処理する場合、蒸着不良や被膜剤の塗布ムラ等の不都合が発生し難い。
以下、図面を用いて、本発明の最良の実施形態の例を、電気絶縁性シートとしてプラスチックフィルム（以下、単に、フィルムという）を用いる場合を例にとって、説明する。本発明は、これらの例に限られるものではない。
本発明において除電の効果を判定するに当たっては、除電後のフィルムの各面（表面と裏面、あるいは、第１の面と第２の面）の電荷密度の絶対値が、除電前の各面の電荷密度の絶対値に対し、１０μＣ／ｍ２以上低下している場合を、「両面両極性帯電した各面電荷の除電」効果が高いと判定している。あるいは、除電後のフィルムの各面の電荷密度の絶対値が、除電前の各面の電荷密度の絶対値の１／３以下である場合を、「両面両極性帯電した各面電荷の除電」効果が高いと判定している。その理由は、従来の除電技術による除電である「見かけ上の除電」においては、両面両極性帯電の電荷密度の低下が、ゼロ、もしくは、高々絶対値で１μＣ／ｍ２であることによる。また、除電後のフィルムの各面の電荷密度が、それぞれ−３０μＣ／ｍ２以上＋３０μＣ／ｍ２以下であれば、「見かけ上の無帯電」状態ではなく、「実質的な無帯電」状態と判定される。
フィルムの第１の面１００の電荷の存在は、例えば、次の方法にて確認することが出来る。もちろん、第２の面２００の電荷の存在も、同様にして、確認することことが出来る。
[第１の確認方法]
フィルムの第２の面２００を接地導体に密着させた状態で、第１の面１００の背面平衡電位Ｖｆを測定する。測定された背面平衡電位Ｖｆと電荷密度σの間には、σ＝Ｃ×Ｖｆ、ここで、Ｃは単位面積当たりの静電容量、の関係が成り立つ。電位計センサをフィルムに２ｍｍ程度まで十分近接させることにより測定されるＶｆの値は、第１の面１００におけるセンサ直下の局所的電荷によりもたらされる。
フィルムの厚さが薄い場合には、単位面積当たりの静電容量Ｃは、平行平板の単位面積当たりの静電容量Ｃ＝ε０εｒ／ｄｆ、ここで、ε０は真空中の誘電率：８．８５４×１０−１２Ｆ／ｍ、εｒはフィルムの比誘電率、ｄｆはフィルムの厚さ、により求められる。これにより、第１の面におけるセンサ直下の局所的な電荷密度を求めることが出来る。この方法は、非破壊での帯電確認方法であるため、導体に密着させる面を反対にすることにより、フィルムの他の面の電荷密度も確認出来る。
このとき、導体に密着させたフィルムと電位計センサとを、その間隔を保ったまま、フィルムの面内方向に相対的に移動させれば、フィルムの第１の面１００の電荷密度の分布を測定することが出来る。
[第２の確認方法]
フィルムの第２の面２００を導体に密着させた状態で、第１の面１００にトナー粉をふりかける。導体としては、金属の板や金属ロールなどを使用することが出来る。フィルムのコシが弱く、シワなどにより金属板への密着が難しい場合などは、導体として導電性液体を染み込ませた布、紙等を使用すると良い。この方法では、トナー粉をふりかけるため、フィルムに対しては破壊検査となるが、除電の効果を確認するには簡便な方法である。トナー粉としては、負極性のトナー粉のみを使用してもよいが、正負両極性の２色のトナー粉を使用してもよい。
[第３の確認方法]
フィルムの第２の面２００の電荷のみを電荷中和する処理を施し、その後、第１の面１００にトナー粉をふりかけ、第１の面１００の電荷を確認する。第２の面２００の電荷のみを電荷中和する処理方法としては、次の二つの方法が例示される。第１の電荷中和処理方法は、フィルムの第２の面２００に、金属膜の蒸着を施す等して、第２の面２００に導電性膜を設ける方法である。第２の電荷中和処理方法は、フィルムの第１の面１００を導体に密着させた状態で、第２の面２００に極性溶媒を塗布した後、乾燥させ、第２の面２００の電荷のみを中和する方法である。極性溶媒による電荷の中和に関しては、イソプロピルアルコールなどの作用が、知られている（例えば、非特許文献３、参照。）。
フィルムの第１の面１００が導体に密着した状態で、第２の面２００に対して、極性溶媒を塗布する。この時、フィルムの第１の面１００の電荷は、導体に誘導される逆極性電荷とバランスし、第２の面２００の電荷は、極性溶媒に誘導される逆極性電荷とバランスする。このフィルムを乾燥すると、極性溶媒に誘導された逆極性電荷によって、第２の面２００の電荷が中和処理される。中和処理が完了した後に、フィルムを導体から剥離すると、導体に誘導されていた逆極性電荷が無くなるため、結果的に、第１の面１００の電荷のみが残存するフィルムが得られる。この手法は、本発明者らにより案出された片面にのみ電荷が存在するフィルムの簡便な作成方法である。
この方法によれば、常温、常圧の雰囲気中で、簡便、迅速に、フィルムの帯電状態の把握が出来る。電荷が存在する面へのトナーの付着感度も高いため、この方法が、推奨される。極性溶媒としては、取り扱いが容易で乾燥が早いエタノールやイソプロピルアルコール等がある。極性溶媒は、布などで拭くようにして塗布し、その後、乾燥するのが好ましい。
一方、金属等の導電性物質が蒸着されているフィルムについては、この蒸着フィルムをそのまま、非蒸着面の帯電状態の評価用のサンプルとして使用することが出来る。
これらの場合においても、帯電状態の把握は、負極性のトナー粉、あるいは、両極性の２色のトナー粉を使用して行われる。
本発明者らは、これらのフィルムの帯電状態の把握手法を利用して、フィルムの帯電状態を確認するとともに、フィルムに塗布材料を塗布したときの塗布材料の塗布ムラの発生問題や塗布材料が部分的にはじかれ塗布材料が付着しない個所の発生問題、あるいは、フィルムを複数枚重ねたときに発生するフィルムのスベリによる複数枚のフィルムの端辺の位置が不一致となる問題（つきそろえ不良問題）の発生メカニズムの検討を行い、帯電による後加工工程での問題を抑制し得るフィルムの好ましい帯電の状態を見出した。フィルムの帯電の状態の態様が、次に説明される。
[帯電状態の態様Ａ]
フィルムの両面の帯電がバランスし、見かけ上の無帯電状態。すなわち、上記第１の確認方法による電荷密度の評価において、見かけ上の電荷密度が、−２μＣ／ｍ２以上＋２μＣ／ｍ２以下である状態、あるいは、トナー粉がつかない状態。
[帯電状態の態様Ｂ]
フィルムの各面に存在する電荷密度が十分小さい状態。上記第１の確認方法による電荷密度の評価において、フィルムの各面の電荷密度が、それぞれ−１５０μＣ／ｍ２以上＋１５０μＣ／ｍ２以下である状態。好ましくは、フィルムの各面の電荷密度が、それぞれ−３０μＣ／ｍ２以上＋３０μＣ／ｍ２以下である状態。この状態は、「実質的に無帯電」と定義される。
[帯電状態の態様Ｃ]
フィルムの各面に存在する電荷密度が十分小さく、導体上に密着させたフィルムにおいて、導体と密着していない面の表面電位、つまり、背面平衡電位が、−３４０Ｖ以上３４０Ｖ以下である状態。好ましくは、背面平衡電位が、−２００Ｖ以上２００Ｖ以下である状態。
[帯電状態の態様Ｄ]
フィルムの各面における電荷密度が急峻に変化する部位や、局所的に電荷密度の高い部位がない状態。好ましくは、フィルムの各面における電荷密度が、１０以上１００ｍｍ以下程度の周期で、なめらかでかつ周期的に変化している状態。
対象とするフィルムの後加工工程によって異なるが、金属蒸着やアルミニウム等の金属箔との接着等の加工を後加工として行うなど片面に導電性膜を形成するなどの多くの場合は、フィルムは、態様Ａおよび態様Ｂを満足していれば良い。例えば、片面導体付きフィルムにおいて、つきそろえ不良が発生することがある。この場合、導電性膜を有さない側の面の電荷量に比例したクーロン力が、フィルムのつきそろえ性（スベリ性）に影響する。従って、電荷密度によるフィルムの帯電状態の管理が好ましい。
後加工工程が塗工工程であって、塗布ムラ欠点を抑制したい場合にも、厚さが１μｍ程度から６０μｍ程度のフィルムにおいては、態様Ａおよび態様Ｂを満足していれば良い。厚さがこれより厚いフィルムにおいては、態様Ｂに代えて、態様Ｃの背面平衡電位を満足していることが好ましい。その理由は、塗布ムラ欠点が、フィルムの見かけ上の帯電と塗布面の電荷密度に起因する塗布面の背面平衡電位との両方の影響を受けることによる。その他の欠点を抑制する意味からも、態様Ｂおよび態様Ｃの状態を満足していることが好ましい。
本発明者らの検討により、塗布ムラ欠点には、次の２つの態様があることが判明した。
塗布ムラ欠点の第１の態様：
図１２に示すように、フィルムＳの見かけ上の電荷密度の絶対値が大きい態様。見かけ上の電荷密度は、−２μＣ／ｍ２未満、あるいは、＋２μＣ／ｍ２を越える状態であり、見かけ上の無帯電状態ではない。この態様の塗布ムラは、フィルムの空中把持状態で発生する。
塗布ムラ欠点の第２の態様： 図７に示すように、フィルムＳの塗布面の背面平衡電位の絶対値が大きい態様。背面平衡電位は、−３４０Ｖ未満、あるいは、＋３４０Ｖを越える状態である。この態様の塗布ムラは、導電性のバックアップロール上において発生する。
次に、本発明者らにより解明された上記のそれぞれの塗布ムラ欠点発生メカニズムとこれらを抑制するためのフィルムの帯電状態が説明される。
塗布ムラ欠点の第１の態様において引用された図１２に示す帯電状態を有するフィルムＳにおいては、フィルムＳを空中に把持した状態で、フィルムＳの塗工面の外側近傍に、強い電界が形成されている。この電界は、フィルムＳの見かけ上の電荷密度がゼロでないために発生するものである。この電界が、塗工されたコーティング液に、電気泳動や誘電泳動などの作用を及ぼし、塗布ムラを発生させる。
これに対して、上記帯電状態のＡを満たすフィルム、例えば、図７に示すような帯電状態のフィルムＳにおいては、フィルムを空中で把持した状態では、フィルムの両面に存在する逆極性の電荷間のフィルム内部で電界が閉じるため、コーティング塗工面の外側近傍に強い電界がほとんどかからない。そのため、塗工されたコーティング液に対して、後述する電気泳動や誘電泳動などの作用はほとんど働かず、塗布ムラが発生し難い。
コーティング塗工面内に正と負の電荷の混在した帯電模様があると、隣り合った正と負の電荷間で発生する電界が、コーティング塗工面の外側近傍にわずかに発生するが、この電界が、塗工されたコーティング液に及ぼす影響は小さい。これは、フィルムの両面に存在する正と負の電荷の距離が小さいためである。この距離は、フィルムの厚さに相当し、数μｍから高々数１００μｍである。フィルムの面内に存在する正と負の電荷の距離がこれより十分大きい部分では、フィルム内部で電界が閉じ、コーティング塗工面の外側近傍に強い電界はかからない。唯一、フィルムの面内において正帯電部と負帯電部がフィルム厚さに匹敵する距離で隣接するその境界部において、コーティング塗工面の外側近傍に沿って、フィルム面内方向の電界がかかる。
しかしながら、この電界は、ごく限られたミクロな領域、すなわち、数μｍから高々数１００μｍの領域にとどまり、コーティング液の移動領域がごく小さく、それに比例して移動出来る液量もごく僅かなため、ムラがあるとしても、そのムラは、目視確認出来る程のムラではない。以上の説明は、フィルムが空中に把持された状態でコーティングされる場合の帯電と塗布ムラの関係についてのものである。
他方、フィルムの塗工は、フィルムが空中に把持された状態で行われる場合の他に、フィルムがロール上を走行する状態で行われる場合がある。このロールとしては、例えば、ダイヘッドコーターのバックアップロールやフィルムの移動方向を変える搬送ロールがある。この場合、両面が逆極性に等量帯電し、見かけ上の電荷密度がゼロとなった「見かけ上の無帯電」のフィルム、すなわち、図７に示すようなフィルムＳでは、上記塗布ムラ欠点の第２の態様の塗布ムラが発生するという大きな問題がある。この場合の塗布ムラの発生メカニズムが、次に詳細に説明される。
図１３は、ダイヘッドコーターを用いた塗工工程の一部の概略図である。図１３において、フィルムＳは、フィルムＳがロール状に巻き上げられたフィルムパッケージ（図示せず）から連続して引き出され、コーティング部１３に至る。コーティング部１３には、２個の搬送ロール１５ａ、１５ｂ、これらの間に位置するバックアップロール１４、および、ダイヘッド１６が設けられている。コーティング部１３に至ったフィルムＳは、搬送ロール１５ａ、バックアップロール１４、および、搬送ロール１５ｂに接触しながら、矢印１７で示される方向に、走行方向を変えながら、移動する。ダイヘッド１６から吐出されるコーティング液がフィルムＳに塗布され、コーティング膜が塗工されたコーティング塗工面１２がフィルムＳ上に形成される。コーティング液が塗布されたフィルムＳは、乾燥部（図示せず）で、コーティング液の溶媒の蒸発と乾燥を受け、最後に巻取部（図示せず）で、ロール状に巻き取られる。
フィルムＳが、バックアップロール１４上に密着しながら走行している状態で、フィルムＳに、ダイヘッド１６から吐出される所定の塗剤（コーティング液）がコーティングされる。バックアップロール１４は、フィルムＳを安定に走行させるとともにフィルムＳとダイヘッド１６との間隙を一定に保つため設けられている。バックアップロール１４は、例えば、ハードクロムメッキされた金属ロールや弾性体が被覆された金属ロールである。弾性体として、導体である導電性のゴムが用いられることが多い。
導電性のゴムは、バックアップロール１４の帯電を防止する目的を持ち、静電気放電による有機溶媒への着火を防いでいる。このように、バックアップロール１４は、多くの場合、導電性物質から構成されている。また、他のコーティング方法であるロールコーターやグラビアコーターでも、同様にバックアップロールが用いられることが多い。このような導電性のロール上におけるフィルムＳの帯電状態は、図１４に示す状態となる。
図１４において、フィルムＳが導体のバックアップロール１４に密着した状態では、フィルムＳの第２の面２００が導体に密着し、第１の面１００がコーター側（ダイヘッド１６側）にあって、第１の面１００上にコーティング塗工面１２（以下、塗工面１２という）が形成される。このとき、第２の面２００の正の静電荷２０１と負の静電荷２０２に対して、バックアップロール１４に逆極性の誘導電荷４００が誘導される。その結果、第２の面２００の電位はゼロとなる。
一方、塗工面１２が形成される第１の面１００の正の静電荷１０１と負の静電荷１０２とは、バックアップロール１４の面からフィルムＳの厚さ分の距離をおいているため、バックアップロール１４に十分な誘導電荷４００を発生させることが出来ない。その結果、第１の面１００の電荷が顕在化する。よって、塗工面１２に、第１の面１００の正と負の静電荷１０１、１０２により形成される電界が生じる。この電荷の顕在化現象により、見かけ上の電荷密度がゼロであるフィルムＳであっても、コーティングされたコーティング液に、電界が作用し、コーティング液の塗布ムラが発生する。
上において、ダイヘッドコーターにおけるバックアップロール１４上での現象に関して説明したが、次のような場合にも、同様のメカニズムで、コーティングされたコーティング液に電界が作用する状態が生じる。すなわち、コーティング液を均一に塗工した後、含まれる溶媒を蒸発し乾燥するため、乾燥工程にフィルムＳを搬送する場合である。この場合において、フィルムＳ上のコーティング液が未乾燥状態のまま、フィルムＳを金属ロール面上を通過せしめたり、また、フィルムＳへの熱伝導を良くするため、フィルムＳを金属ロールに密着させて乾燥せしめることがある。このような金属ロール上においても、バックアップロール１４の場合と同様の現象が起こり、フィルムＳに塗布ムラが発生する。
本発明者らにより、帯電による塗布ムラは、コーティング液の薄い層に、あるレベル以上の強い電界がかかると発生することが見出された。これは、コーティング液が電界に従って移動し、コーティング液の不均一な分布を形成することによるものと理解される。コーティング液の移動は、帯電しているコーティング液にあっては、電気泳動によるものである。この電気泳動により、コーティング液の帯電の極性と逆極性に帯電しているフィルム上の部分に、コーティング液が集まる。その結果、その部分の塗布厚さが周囲の塗布厚さより厚くなって、塗布ムラが発生する。一方、無帯電のコーティング液にあっては、コーティング液の移動は、誘電泳動によるもので、電界の強いフィルム上の部分にコーティング液が集まり、その部分の塗布厚さが周囲の塗布厚さより厚くなって、塗布ムラが発生する。
見かけ上の無帯電状態にあるフィルムＳにおける金属ロール上での塗布ムラの発生は、フィルムＳの電荷密度に関連して電界の強さが決まるため、フィルムＳの厚さが一定であれば、電荷密度が小さいければ電界が弱くなって塗布ムラが発生しにくい。しかしながら、金属ロール上で発生する塗布ムラは、帯電の電荷密度だけで決まるものではなく、塗工面１２が形成される第１の面１００の外側近傍の電界の大きさ、すなわち、第１の面１００における背面平衡電位の大きさが影響することが、本発明者らにより見出された。
見かけ上の無帯電状態にあるフィルムＳの塗工面と逆の面（第２の面２００）を金属板上に密着させた場合、第１の面１００の外側近傍のフィルムＳの法線方向の電界強度は、背面平衡電位が大きいほど大きい。すなわち、導体（金属板）と第１面１００の距離、換言すれば、フィルムＳの厚さｄｆが厚いほど、第１の面１００の外側近傍のフィルムＳの法線方向の電界強度は、大きい。例えば、フィルムの第１の面に同じ数の電荷が存在するとき、すなわち、フィルムの第１の面の電荷密度が同じとき、厚さの薄いフィルムＳでは、導体との距離が非常に近いため、フィルムＳの背面平衡電位が厚さの厚いフィルムＳと比べて小さい。厚さの薄いフィルムＳでは、第１の面に存在する電荷から発生する電気力線が、フィルム内部を通り導体側に集中した状態となる。これにより、第１の面の外側（フィルム内部と反対側）に現れる電気力線の本数は少ない。すなわち、法線方向の電界強度が小さい。厚さの厚いフィルムＳでは、第１の面に存在する電荷から発生する電気力線のうち、フィルム内部を通り導体側に向かう電気力線の数が相対的に少なくなる。第１の面の外側に現れる電気力線の本数が多くなり、法線方向の電界強度が相対的に大きくなる。第１の面に存在する電荷の量が同じ時、この電荷から発生する電気力線の数は等しいため、厚さの厚いフィルムの方が、厚さの薄フィルムよりも、第１の面の外側の法線方向電界強度が大きい。
図１５Ａにおいて、上段に図示された厚さｄｆ１と帯電状態を有するフィルムＳの第１の面１００の電荷密度［単位：μＣ／ｍ２］を示すグラフ（ａ）が、中段に示され、更に、背面平衡電位［単位：Ｖ］を示すグラフ（ｂ）が下段に示される。また、図１５Ｂにおいて、上段に図示された厚さｄｆ２と帯電状態を有するフィルムＳの第１の面１００の電荷密度［単位：μＣ／ｍ２］を示すグラフ（ａ）が、中段に示され、更に、背面平衡電位［単位：Ｖ］を示すグラフ（ｂ）が下段に示される。
これら図１５Ａ、および、１５Ｂに図示された各フィルムＳにおいて、各グラフ（ａ）が示すとおり、第１の面１００の電荷密度［単位：μＣ／ｍ２］の分布は等しい。一方、これら図１５Ａ、および、１５Ｂに図示された各フィルムＳにおいて、各グラフ（ｂ）が示すとおり、背面平衡電位［単位：Ｖ］の分布は異なっている。
背面平衡電位［単位：Ｖ］は、フィルム厚さに依存する。すなわち、フィルムの厚さがｄｆ２＞ｄｆ１の時、電荷密度の絶対値が同じでも、フィルム厚さがｄｆ２であるフィルムの背面平衡電位の絶対値の方がフィルム厚さがｄｆ１であるフィルムの背面平衡電位の絶対値より大きい。塗布ムラが発生するかしないかは、フィルムＳの塗工面１２が形成される第１の面１００の帯電が、「背面平衡電位」の絶対値として、どのくらい大きいかが重要であり、「背面平衡電位」の絶対値の大きさは、フィルムＳの電荷密度とフィルムＳの厚さに依存する。すなわち、図１５Ａ、および、１５Ｂの各グラフ（ｂ）に示される背面平衡電位の絶対値が大きくなると、塗布ムラが発生する。
図１６は、塗布ムラが発生する帯電の強さを実験的に求めた結果である。ここで用いたフィルムＳは、フィルムＳの第１の面１００に、正と負の帯電部を縞状に交互に形成したものである。このフィルムＳにおける正と負の帯電部分の周期は、約２５ｍｍで、背面平衡電位は、各正と負の帯電部の中央の部分でその絶対値が最も大きく、縞方向になだらかな正弦波状の分布を持っている。このような帯電状態のフィルムＳを金属板上に第２の面２００を接触させて載せ、合成イソパラフィン系炭化水素アイソパーＨ（エクソン化学社製）のコーティング液をフィルムＳの第１の面１００に手塗り塗布した。その結果が、図１６のグラフに示される。なお、このアイソパーは、有機溶媒の中でも疎水的で、フィルム等へのヌレ性が悪く、帯電による塗布ムラを非常に発生しやすい溶液である。
図１６のグラフには、厚さｄｆが、１２、７５、および、１８８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムにおける塗布ムラの発生有無を調べた結果が示される。図１６のグラフにおいて、縦軸は、第１の面１００の背面平衡電位の絶対値の最大値［単位：Ｖ］を示し、横軸は、電荷密度の絶対値の最大値［単位：μＣ／ｍ２］を示す。
第１の面１００の背面平衡電位Ｖｆ［単位：Ｖ］は、塗布前に、表面電位計（モンロー社製２４４）のプローブ（モンロー社製１０１７）を、フィルムＳに１ｍｍまで近づけて、測定した。電荷密度は、電荷の確認の方法の第１の確認方法に記載の式に、測定で得られたＶｆの値を入れ、フィルムＳの比誘電率εｒの値は、ポリエチレンテレフタレートにおける誘電率である３を用いて、求めた。
図１６中、○印は、塗布ムラが完全に発生していないことが目視により観察されたことを示す。△印は、若干の塗布ムラが観察されたが、品質上問題にならない程度であることを示す。×印は、塗布ムラが観察されたことを示す。図１６に示される通り、厚さｄｆが１２μｍのフィルムＳでは、電荷密度の絶対値の最大値が２４０μＣ／ｍ２でも、背面平衡電位の絶対値の最大値が１００Ｖ以下であるため、塗布ムラが発生しない。逆に、厚さｄｆが１８８μｍのフィルムＳでは、電荷密度の絶対値の最大値が９０μＣ／ｍ２と低くても、背面平衡電位の絶対値の最大値が６００Ｖと高いために、塗布ムラが発生している。すなわち、塗布ムラは、第１の面１００、つまり、塗工面の背面平衡電位の絶対値が約２００Ｖを限界値として発生する。一方、コーティング液として、シリコーン系のコーティング液（溶媒トルエン）を用いたところ、問題となる塗布ムラが発生しない背面平衡電位の絶対値の最大値は、３４０Ｖであった。
このように、分厚いフィルムでは、塗工面が背面の金属物体から離れるため、静電容量が小さくなり、背面平衡電位が高くなり、微小な電荷密度でも、塗布ムラが発生する。すなわち、このようなフィルムにおいては、前記帯電状態の態様Ｃに説明されているフィルムの背面平衡電位による管理を行うのが好ましい。
本発明者らの知見によれば、このムラが発生する限界値は、コーティング液の物性パラメータ（表面張力、表面エネルギー、粘度、帯電量等）やフィルムの物性パラメーター（表面張力、表面エネルギー、表面粗さ等）によっても変化する。塗布ムラの程度は、金属ロールとの接触時間やコーティング液の移動しやすさにも関係する。また、導電性の低い、すなわち、絶縁性のコーティング液ほど、塗布ムラが発生しやすく、導電性の高いコーティング液では、ほとんど塗布ムラが発生しない。しかし、塗工面の背面平衡電位を、−３４０Ｖ以上＋３４０Ｖ以下、より好ましくは、−２００Ｖ以上＋２００Ｖ以下にすれば、コーティング液にかかる電界が小さくなり、塗布ムラが発生しない。
更に、第１の面１００の面内における正電荷と負電荷の帯電分布が、１０ｍｍ〜数１０ｍｍ程度のピッチでの緩やかな分布であれば、正負帯電部の境界で発生する電界を弱めることが出来、塗布ムラがより発生し難くなることが判明した。目標とすべき前記帯電状態の態様Ａ、態様Ｂ、態様Ｃ、および、態様Ｄの選定は、対象工程に応じて、上記の本発明者らの知見に基づき行うことが出来る。また、以下に説明される本発明の除電装置または除電方法を用いることにより、より帯電量の少ないフィルムを得ることが出来る。
次に、このような好適な帯電状態を有するフィルムを得るための除電方法、ならびに、除電装置が説明される。
図１７は、本発明の除電装置の一実施態様の正面概略図である。この除電装置５は、プラスチックフィルムの除電に好ましく用いられる。図１８Ａは、図１７に示された除電装置５における除電ユニットの一例の拡大斜視図である。図１８Ｂは、図１７に示された除電装置５における各除電ユニットにおける部材の位置関係を説明する正面図である。
図１７において、除電装置５は、左側にガイドロール５ａを、右側にガイドロール５ｂを有する。ガイドロール５ａとガイドロール５ｂとに、走行するフィルムＳが掛け渡されている。ガイドロール５ａ、および、ガイドロール５ｂは、それぞれモータ−（図示せず）により、右廻りに回転される。フィルムＳは、ガイドロール５ａ、５ｂの回転により、矢印５ａｂの方向に、速度ｕ［単位：ｍｍ／秒］で連続的に移動する。ガイドロール５ａとガイドロール５ｂとの間には、ｎ個（ｎ≧２）の除電ユニットＳＵ１、・・・、ＳＵｎが、フィルムＳの移動方向（矢印５ａｂの方向）に、間隔をおいて設けられている。
一番目の除電ユニットＳＵ１は、第１の電極ユニットＥＵｄ−１と第２の電極ユニットＥＵｆ−１とからなる。第１の電極ユニットＥＵｄ−１は、フィルムＳの第１の面１００に向かい、第１の面１００に対し間隔をおいて設けられている。第２の電極ユニットＥＵｆ−１は、フィルムＳの第２の面２００に向かい、第２の面２００に対し間隔をおいて設けられている。第１の電極ユニットＥＵｄ−１と第２の電極ユニットＥＵｆ−１とは、フィルムＳを挟んで、互いに対向している。
ｋを１からｎまでの整数とするとき、ｋ番目の除電ユニットＳＵｋは、第１の電極ユニットＥＵｄ−ｋと第２の電極ユニットＥＵｆ−ｋとからなる。第１の電極ユニットＥＵｄ−ｋは、フィルムＳの第１の面１００に向かい、第１の面１００に対し間隔をおいて設けられている。第２の電極ユニットＥＵｆ−ｋは、フィルムＳの第２の面２００に向かい、第２の面２００に対し間隔をおいて設けられている。第１の電極ユニットＥＵｄ−ｋと第２の電極ユニットＥＵｆ−ｋとは、フィルムＳを挟んで、互いに対向している。
次に、除電装置５における除電ユニットＳＵｋの構成が、図１８Ａ，Ｂに基づき説明される。この説明は、第１の除電ユニットＳＵ１を代表させて行なわれる。除電ユニットの個数ｎは、２個以上であるが、本発明の主旨に応じて、その数や除電ユニットの間隔が、選定される。
図１８Ａにおいて、第１の電極ユニットＥＵｄ−１は、第１のイオン生成電極５ｄ−１と、第１のイオン生成電極に対する開口部ＳＯｇ−１を有する第１のシールド電極５ｇ−１と、絶縁部材５ｉ−１とからなる。第２の電極ユニットＥＵｆ−１は、第１の電極ユニットＥＵｄ−１と同様に、第２のイオン生成電極５ｆ−１と、第２のイオン生成電極に対する開口部ＳＯｈ−１を有する第２のシールド電極５ｈ−１と絶縁部材５ｊ−１とからなる。
図１８Ｂにおいて、第１のシールド電極５ｇ−１の開口部ＳＯｇ−１は、第１のイオン生成電極５ｄ−１の先端部近傍にフィルムＳに向かって開口し、フィルムＳの移動方向において、開口幅ｄ４１−１を有する。第２のシールド電極５ｈ−１の開口部ＳＯｈ−１は、第２のイオン生成電極５ｆ−１の先端部近傍にフィルムＳに向かって開口し、フィルムＳの移動方向において、開口幅ｄ４２−１を有する。従って、第１および第２のシールド電極５ｇ−１、５ｈ−１は、第１および第２のイオン生成電極５ｄ−１、５ｆ−１との間に適切な電位差が与えられたときに、それぞれのイオン生成電極５ｄ−１、５ｆ−１における放電を助ける機能を有する。
第１のイオン生成電極５ｄ−１の先端と、第２のイオン生成電極５ｆ−１の先端とは、フィルムＳの法線方向においてｄ１−１の間隔を置いて、フィルムＳの移動方向においてｄ０−１の間隔を置いて配置されている。また、第１のシールド電極５ｇ−１と第２のシールド電極５ｈ−１とは、フィルムＳに最も近い部位同士が、フィルムＳの法線方向においてｄ３−１の間隔を置いて設けられている。
第１のイオン生成電極５ｄ−１と第２のイオン生成電極５ｆ−１とは、それぞれ互いに１８０度位相が異なる第１の交流電源５ｃと第２の交流電源５ｅに接続されている。図１７に示される通り、実際には、１つの交流電源の接地点を挟んだ反対極性の端子に、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第２のイオン生成電極５ｆ−１とが接続されているが、それぞれが、それぞれ独立した電源に接続されていても良い。第１および第２のシールド電極５ｇ−１と５ｈ−１とは、それぞれ接地されている。
次に、除電装置５における除電ユニットＳＵｋの動作が、図１９〜２１に基づき説明される。この説明は、第１の除電ユニットＳＵ１を代表させて行なわれる。
先ず、図１９に示されるように、第１の除電ユニットＳＵ１において、第１のイオン生成電極５ｄ−１に正の電圧が印加され、第２のイオン生成電極５ｆ−１に負の電圧が印加されている場合について説明する。このとき、第１のイオン生成電極５ｄ−１により正イオン３０１が、第２のイオン生成電極５ｆ−１により負イオン３０２が生成される。第１のイオン生成電極５ｄ−１と、第２のイオン生成電極５ｆ−１との間の電界強度が強いとき、電界によって、正負イオン３０１、３０２が強制的にフィルムＳに照射される。
本発明者らは、電極間の電界強度が強いとき、２つのイオン生成電極５ｄ−１、５ｆ−１を対向させず、それぞれを単独で使用した場合に比べて、放電電流が増加することを発見し、この電流の増加が、フィルムＳへのイオンの強制照射の目安となることを見出した。
放電電流の値は、第１の交流電源５ｃに設置される出力電流表示器（図示せず）で確認出来る。あるいは、第１の交流電源５ｃの出力電流を、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第１の交流電源５ｃとを結ぶ高圧線をクランプ式の電流計で挟んで、モニタすることによっても確認出来る。
第１のイオン生成電極５ｄ−１を単独で使用する場合の放電電流値Ｉ０は、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第１のシールド電極５ｇ−１とに与えられる電位差による第１のイオン生成電極５ｄ−１の先端部近傍の電界によって、第１のイオン生成電極５ｄ−１に生じる放電による電流によりもたらされる。
第１のイオン生成電極５ｄ−１と、第２のイオン生成電極５ｆ−１とを、対向させて配置し、それらの法線方向電極間距離ｄ１［単位：ｍｍ］を徐々に小さくすると、法線方向電極間距離ｄ１が大きいときには、一定の値Ｉ０を示していた放電電流値が、増加する。この現象は、第２のイオン生成電極５ｆ−１との間の電位差によって、第１のイオン生成電極５ｄ−１の先端部近傍の電界が強められていることを意味する。
上記の放電電流値の増加は、第１のイオン生成電極５ｄ−１に接続される第１の交流電源５ｃの出力電流値を用いて説明したが、第２のイオン生成電極５ｆ−１に接続される第２の交流電源５ｅの出力電流についても同様の増加が生じる。
この放電電流値の増加は、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第２のイオン生成電極５ｆ−１との間の電位差（電界）によるものである。従って、この現象は、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第２のイオン生成電極５ｆ−１との間のフィルムＳの有無に関わりなく生じる。また、従って、フィルムＳが存在する場合、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第２のイオン生成電極５ｆ−１によって、フィルムＳの帯電に関わりなく、正負イオン３０１、３０２が強制的にフィルムＳに照射される。
本発明者らは、第１および第２のイオン生成電極５ｄ−１、５ｆ−１にそれぞれ印加する印加電圧Ｖ１、Ｖ２［単位：Ｖ］（実効値）、法線方向電極間距離ｄ１［単位：ｍｍ］の関係が、次式を満足する場合、放電電流の増加が生じ、正負イオンのフィルムＳへの強制照射が起こることを見出した。
９０×ｄ１≦（Ｖ１＋Ｖ２）／２
ここで、第１および第２のイオン生成電極５ｄ−１、５ｆ−１にそれぞれ印加する印加電圧は逆極性であるため、Ｖ＝（Ｖ１＋Ｖ２）／２とし、２×Ｖが、第１および第２のイオン生成電極間の電位差の実効値となる。
この関係式は、本発明者らが直流および商用周波数（５０Ｈｚ、および、６０Ｈｚ）の電圧を印加して行った実験から得られたもので、ｄ１≦３５ｍｍの範囲で成立する。
一方、電極間隔が広い場合や、周波数が高い場合、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第２のイオン生成電極５ｆ−１との間の電界強度が十分大きくても、正負イオンのフィルムＳへの強制照射が起こり難くなる。これは、高い周波数では、印加電圧の極性変化が早く、正負イオンが電極間で引き戻され、混じり合うことで、単極性のイオン雲が形成されなくなるためと考えられる。通常、イオン生成電極の電位が正極性にあるときには、イオン生成電極の先端の近傍では、正の単極性イオン雲が形成されるし、イオン生成電極の電位が負極性にあるときには、イオン生成電極の先端の近傍では、負の単極性イオン雲が形成される。
しかし、イオンがイオン生成電極先端近傍で生成された後、電気絶縁性シートに到達するまでに、イオン生成電極の電圧の極性が２回以上反転すると、イオン生成電極と電気絶縁性シートとの間に、正負のイオンがそれぞれ存在し、正負のイオンが再結合して、イオンの濃度が低下する上、極性が反転するたびに、イオンに対するクーロン力の方向も反転するので、電気絶縁性シートに照射されるイオン雲は、単極性のイオン雲とはなり得ない。
この単極性イオン雲の形成については、非特許文献４に記載されている「矢印形コロナ風」を用いて説明出来る。コロナ放電により生成されたイオンは、電界下において、速度μＥ（ただし、μは移動度）で移動しながら、電極間に存在する中性粒子と衝突して、これに力を与え、イオンと中性粒子の全体としてあるレベルの速度で、イオン生成電極から遠ざかる。このイオン生成電極から遠ざかる向きに吹く風が、「イオン風」あるいは「コロナ風」として知られる風である。印加電圧が直流の場合、「コロナ風」はイオン生成電極から遠ざかる向きに、一方向に吹く。一方、イオン生成電極への印加電圧が交流の場合においては、イオン生成電極から遠ざかる向きに吹く風と、イオン生成電極に向かって戻るように吹く風とが同時に発生する。この両方向に向かって吹く風が混ざり合う位置で、矢印形の空気の流れが見られ、「矢印形コロナ風」と呼ばれている。
矢印形コロナ風は、イオン生成電極から生成されたイオンが対極（本発明においてはフィルムＳ）に到達する前に、イオン生成電極への印加電圧極性が反転してしまうため、イオンがイオン生成電極に速度μＥで引き戻されることによって生じると説明されている。この矢印形コロナ風が発生する条件を解析的に求めることは難しいが、非特許文献４には、イオン生成電極と対極（非特許文献４では平板電極）の間隔が、僅か４０ｍｍであっても、アース電極に対向する針電極に６０Ｈｚ、１０ｋＶの交流電圧が印加されている場合に、矢印形コロナ風を観測出来ると説明されている。更に、コロナ風そのものが、イオンの移動速度μＥと密接な関係を持つことから、次の近似が可能と考えられる。
イオンの移動速度μＥは、電極間電界Ｅに比例する。従って、電位差２Ｖおよび法線方向電極間距離ｄ１に関して、コロナ風の速度も、Ｅ＝２Ｖ／ｄ１に比例する。イオン生成電極から生成されたイオンが、フィルムＳに到達するまでに要する時間について、フィルムと第１のイオン生成電極との距離と、フィルムと第２のイオン生成電極との距離が同じ、すなわち、フィルムが第１および第２のイオン生成電極の法線方向の中央にある場合を考える。この時間は、法線方向電極間距離ｄ１の半分をコロナ風の速度で割れば求まり、ｄ１ ２／Ｖに比例する。この時間内に、印加電圧極性が２回以上反転すると、イオンの濃度が低下するとともに、電気絶縁性シートに照射されるイオン雲は、単極性のイオン雲となり得なくなると考えられる。従って、単極性イオン雲の生成の条件は、次の関係式で表わすことが出来る。
１／ｆ≦Ｂ×ｄ１ ２／Ｖ（ただし、Ｂは定数）
本発明者らは、種々の実験により、Ｖ＜０．０４２５×ｄ１ ２ｘｆの関係が成り立つ場合、電極間での正負イオンの強制照射が起こり難くなることを見出した。
この条件は、イオン生成電極から生成されたイオンがフィルムＳに到達するまでに、印加電圧の極性が２回以上反転する、すなわち、反転回数が多いことを意味する。この状態においては、電極間において、正負のイオンが、フィルムＳの法線方向（イオン照射の方向）に混在していると考えられる。
このように、正負のイオンが混在していると、イオンの再結合頻度が高くなり、フィルムＳに照射されるイオンの量が急激に低下する。このとき、正イオン、負イオンとも周囲より少しイオン濃度は高いものの、正負のイオンが混在するため、フィルムＳに照射されるイオンは、正負イオンが混じり合い、単極性のイオン雲が生成されない。一方、印加電圧の極性反転の回数が、１回以下の場合、正、負それぞれのイオン濃度の高い部分が、フィルムＳの法線方向に層状に形成される。従って、イオンは、時間的に極性が反転するが、特定の時刻をみれば、単一極性のイオン雲の形態で、フィルムＳに照射される。
なお、ここでは、フィルムＳと第１のイオン生成電極との距離と、フィルムＳと第２のイオン生成電極との距離が同じ場合を考えたが、フィルムＳと第１のイオン生成電極との距離と、フィルムＳと第２のイオン生成電極との距離の比が、２：１程度までずれていても問題ない。これは、仮に第１のイオン生成電極からフィルムＳまでの距離が遠く、第１のイオン生成電極によってフィルムＳに照射されるイオンが単一極性のイオン雲を形成しにくくても、第２のイオン生成電極によってフィルムＳに照射されるイオンが単一極性のイオン雲を形成するためである。例えば、第２のイオン生成電極５ｆ−１から単一極性の負イオン雲がフィルムＳの第２の面２００に強制的に照射される場合、フィルムＳの第１の面１００には正のイオンが選択的に照射される。この、フィルムＳの両面に付着するイオン量が自動的にバランスする働きについては後述される。
これらの条件下において、正イオン３０１と負イオン３０２は、それぞれ、第１および第２イオンの生成電極５ｄ−１、５ｆ−１のつくる電気力線５００に沿って、フィルムＳの近傍まで引き寄せられ、フィルムＳに付着する。このとき、フィルムＳの近傍において、正イオン３０１と負イオン３０２とは、フィルムＳ上に負の静電荷１０２や正の静電荷２０１があると、クーロン力７００によって、負の静電荷１０２、および、正の静電荷２０１に、より多く、選択的に引き寄せられる。従って、フィルムＳの第１の面の負の静電荷１０２と第２の面の正の静電荷２０１が除電される。
次に、フィルムＳの各面の帯電電荷、特にスタチックマークなど局所的に強い帯電、また、特にフィルムＳの両面両極性帯電の電荷の除電能力について、詳細に説明される。
図２０に示されるように、第１の面１００に多量の正の静電荷１０１、第２の面２００に多量の負の静電荷２０２があるフィルムＳ上の部位を考える。フィルムＳの第１の面１００に近接して設けられた第１のイオン生成電極５ｄ−１によって、負イオン３０２が、第２の面２００に近接して設けられた第２のイオン生成電極５ｆ−１によって、正イオン３０１が、同時に照射されている最中のイオンの挙動に着目する。このとき、フィルムＳの第１の面１００の正の静電荷１０１と、第２の面２００の負の静電荷２０２とは、同時に、逆極性のイオンにより除電される。従って、この直後においても、図２１に示されるように、過剰電荷は現れない。
図１０に示される従来の技術においては、第１の面１００の正の静電荷１０１だけが除電されるために、第２の面２００の負の静電荷２０２が過剰となり、負イオン３０２に、フィルムＳから遠ざけられる方向へのクーロン力７００が働く。これに対し、本発明の除電装置の除電ユニットＳＵ１においては、このような現象は生じない。このため、第１のイオン生成電極５ｄ−１によって生成される負イオン３０２と、第２のイオン生成電極５ｆ−１によって生成される正イオン３０１とにより、フィルムＳの第１の面１００の正の静電荷１０１と、第２の面２００の負の静電荷２０２は、効率的に除電される。
照射されるイオンの量は、発明者らの調査に寄れば、絶対値で数〜３０μＣ／ｍ２程度に達する。これにより、従来技術では達成することが出来なかったフィルムＳの各面の電荷の大幅な低減が達成される。これは、両面両極性帯電の電荷に対する除電効果が高いことを意味する。この効果は、第１のイオン生成電極５ｄ−１と、第２のイオン生成電極５ｆ−１とを対向させ、同時に両面から逆極性のイオンを強制的に照射することにより初めて得られる効果である。
フィルムＳの両面に混在する両面両極性帯電の電荷を除去する能力は、第１のイオン生成電極５ｄ−１と、第２のイオン生成電極５ｆ−１との対向関係の影響を非常に大きく受ける。幅方向の各位置において、第１および第２のイオン生成電極の先端間の移動方向距離が、第１のイオン生成電極および第２のシールド電極の先端の移動方向距離より小さく、かつ、第２のイオン生成電極および第１のシールド電極の先端の移動方向距離より小さいことが好ましい。すなわち、第１および第２のイオン生成電極が仮想平面に対して実質的に対称に対向して配置されるのが好ましく、両者は、完全に対向していることが最も好ましい。しかし、第１のイオン生成電極５ｄ−１の先端と、第２のイオン生成電極５ｆ−１の先端との間のフィルムＳの移動方向における距離（電極ずれ量）ｄ０が、幅方向の各位置において、次式の関係を満足していれば、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第２のイオン生成電極５ｆ−１とによって、同時に、フィルムＳの両面に対し、本発明の目的を達成し得る逆極性のイオンが照射行われる。
ｄ０＜１．５×ｄ１ ２／（ｄ３×ｄ４）［単位：ｍｍ］
この関係式は、本発明者らの検討により求められたものである。この関係式が意味するところは、次の通りである。
この関係式は、第１および第２のイオン生成電極先端の間のフィルム法線方向における距離（法線方向電極間距離）ｄ１と第１および第２のシールド電極の間のフィルム法線方向における最短距離（法線方向シールド電極間距離）ｄ３の比ｄ１／ｄ３が大きい程、電極ずれ量ｄ０の許容範囲が広くなることを示している。また、この関係式は、法線方向電極間距離ｄ１と第１および第２のシールド電極の開口部のフィルムＳの移動方向における幅ｄ４との比ｄ１／ｄ４が大きい程、電極ずれ量ｄ０の許容範囲が広くなることを示している。ここでの開口部の幅ｄ４の値は、第１のシールド電極５ｇ−１の開口部の幅ｄ４１−１と第２のシールド電極５ｈ−１の開口部の幅ｄ４２−１との平均値、すなわち、（ｄ４１−１＋ｄ４２−１）／２の値である。
この関係式を満足しない場合は、イオン生成電極同士の対向の効果が小さくなり、イオン生成電極の対向による放電電流の増加がほとんど起こらなくなる。これは、第１のイオン生成電極５ｄ−１と第２のイオン生成電極５ｆ−１との間の電界が弱いため、正負イオン３０１、３０２のフィルムＳへの強制的照射がほとんどないことを意味する。
一方、第１の面１００に負の静電荷１０２、第２の面２００に正の静電荷２０１があるフィルムＳ上の部位や、無帯電の部位に、第１の面１００側から負イオン３０２、第２の面２００側から正イオン３０１が照射される場合について考える。この場合も、フィルムＳの第１の面１００に、新たな負イオン３０２、第２の面２００に、新たな正イオン３０１がある程度付着する。ただし、イオンはフィルムＳ上の静電荷によるクーロン力７００の影響をも受けてフィルムＳに付着するため、イオンの付着量は、第１の面１００に正の静電荷１０１、第２の面２００に負の静電荷２０２があるフィルムＳ上の部位より少ない。第１の面１００側から負イオン３０２を照射したとき、負イオン３０２の付着量の多さは、フィルムＳの部位により異なり、最も多い部位は、第１の面１００の正の静電荷１０１がある部位であり、次いで多い部位は、無帯電の部位であり、次いで多い部位は、負の静電荷１０２がある部位である。
この新たなイオンの付着は、上述の従来技術の説明において引用した特許文献２の除電器の最後段のイオン生成電極対において、起こり得ると述べた問題である。このイオン付着は、両面からのイオン照射量が多い、本発明の除電ユニットを使う場合に、特に注意が必要な意図せざる帯電をもたらす。この意図せざる帯電への対策については後述するが、この意図せざる帯電があっても、フィルムＳの見かけ上の電荷密度はほぼゼロであり、従来技術における特許文献１や特許文献２の除電器（最後段のイオン生成電極対を除く）のような巨視的な見かけ上の帯電ムラは起こり難い。これについて、次に説明する。
仮に、第１のイオン生成電極５ｄ−１により生成される正イオン３０１と、第２のイオン生成電極５ｆ−１により生成される負イオン３０２との量に、イオン生成電極の個体差、イオン生成能力差などによるバラツキがある場合について考える。仮に、第２のイオン生成電極５ｆ−１により生成される負イオン３０２の量が、第１のイオン生成電極５ｄ−１により生成される正イオン３０１の量より多いとする。フィルムＳの第２の面２００に、負イオン３０２が多く照射され、フィルムＳに負イオン３０２が過剰に付着すると、この過剰に付着した負イオン３０２によるクーロン力７００によって、第２の面２００への負イオン３０２の付着が抑制され、第１の面１００への正イオン３０１の付着が促進される。
これは、過剰な負イオン３０２の付着を解消する自動的な働きをもたらす。これにより、過剰な負イオン３０２の付着は、速やかに解消され、フィルムＳの第１の面１００と第２の面２００との正負の電荷密度は、等量で逆極性となる。フィルムＳの見かけ上の電荷密度は、ほぼゼロとなる。第１のイオン生成電極５ｄ−１と、第２のイオン生成電極５ｆ−１とのイオン生成能力およびイオン照射能力の差が、５０％以上２００％以下の程度バラツキがあっても、フィルムＳの見かけ上の帯電は、ほぼゼロで保たれる。
フィルムＳがもともといずれかの極性に偏って帯電している場合には、それに見合う逆極性のイオンがより多く引き寄せられてこれを除電する。このため、結果として、除電されたフィルムＳの各部において、フィルムＳの見かけ上の電荷密度は、ほぼゼロとなる。すなわち、フィルムＳは、見かけ上の除電がなされた状態である。
この状態は、第１のイオン生成電極５ｄ−１と、第２のイオン生成電極５ｆ−１とを対向させ、同時に、フィルムＳの両面に互いに逆極性のイオンが供給されることにより形成される。この状態の形成は、本発明により初めてもたらされる。フィルムＳの両面の帯電のバランスは、全ての除電ユニットにおいて得られる。従って、この除電ユニットを並べて構成される除電器により除電されたフィルムＳは、少なくとも見かけ上、非常に良好に除電されている。そのため、特許文献１や特許文献２の除電器（図４の除電器２や図８の除電器３）に示される、見かけ上の巨視的な帯電のムラを除電するための、後段の直流や交流の除電器を必要としない。
除電ユニットの働きについて、以上に述べたように、一つの除電ユニットにおいては、フィルムＳの各部において、第１の面１００の正（または負）の静電荷１０１（１０２）と第２の面２００の負（または正）の静電荷２０２（２０１）とを大いに除電することが可能である。また、この除電ユニットにより除電されたフィルムＳの見かけ上の電荷密度は、ほぼゼロとなる。しかしながら、一つの除電ユニットだけでは、第１の面１００の負（または正）の静電荷１０２（１０１）と第２の面２００の正（または負）の静電荷２０１（２０２）とを除電出来ない。このため、除電ユニットを複数設ける必要がある。
次に、次段の除電ユニットＳＵｍ（ｍ＝ｋ＋１）の動作が、図２２に基づき説明される。この説明は、第２の除電ユニットを代表させて行われる。図２２は、図１９において、第１の除電ユニットＳＵ１によって除電されたフィルムＳの部位が、第２の除電ユニットＳＵ２によって除電される働きを説明するものである。第１のイオン生成電極５ｄ−２に負の電圧が印加され、第２のイオン生成電極５ｆ−２に正の電圧が印加されている場合について考える。このとき、第１のイオン生成電極５ｄ−２により負イオン３０２が、第２のイオン生成電極５ｆ−２により正イオン３０１が生成される。負イオン３０２と正イオン３０１は、それぞれ、第１および第２のイオン生成電極５ｄ−２、５ｆ−２のつくる電気力線５００に沿ってフィルムＳの近傍まで引き寄せられ、フィルムＳに付着する。これと同時に、正負のイオン３０１、３０２は、フィルムＳの近傍ではクーロン力７００によって、フィルムＳの第１の面１００の正の静電荷１０１と第２の面２００の負の静電荷２０２とを除電する。このように、２つの除電ユニットを使用することで、第１の除電ユニットによって、第１の面１００の負の静電荷１０２と第２の面２００の正の静電荷２０１を除電し、第２の除電ユニットによって、第１の面１００の正の静電荷１０１と第２の面２００の負の静電荷２０２を除電することが可能となる。
このようにして除電されたフィルムＳの帯電状態が、図２３に示される。図２３は、フィルムＳが十分に除電された状態を示す。この状態は、図７に示される従来技術における特許文献１の除電器の除電状態と著しく異なる。図２３は、正の静電荷１０１、２０１と負の静電荷１０２、２０２とが残留している状態を示しているが、この残留は、除電前のフィルムＳの電荷密度と除電ユニット１つ当たりのイオン照射量とで決まる。
イオン照射量が除電前の電荷密度に比べて多ければ、原理的には、２つの除電ユニットだけでも、実質的に無帯電の状態まで除電出来る。イオン照射量が除電前の電荷密度に比べて少ない場合も、これを繰り返すことにより、残る正の静電荷１０１、２０１と負の静電荷１０２、２０２を除電することが出来る。このように、フィルムＳの両面から同時に、逆極性のイオン雲対を照射した後、更にフィルムＳの両面から同時に、それぞれ先の照射とは極性が反転した逆極性のイオン雲対を照射することにより、フィルムＳの細かな帯電、特に両面両極性帯電を除電することが可能となる。
両面から同時に正負イオンを照射する方法として、イオン生成電極５ｄ−１や５ｆ−１に低周波の交流電圧を印加し、時系列的に変化する正負イオン３０１、３０２の雲対を照射する方法がある。その他に、特許文献３や特許文献４に開示された複写機における除電器のように、高周波の交流電圧を印加し、両面から、正負混在した状態のイオンを照射する方法や、直流電圧を印加する方法がある。直流電圧を印加する場合、第１の除電ユニットＳＵ１における第１のイオン生成電極５ｄ−１に正、第２のイオン生成電極５ｆ−１に負電圧を印加したなら、第２の除電ユニットＳＵ２における第１のイオン生成電極５ｄ−２に負、第２のイオン生成電極５ｆ−２に正電圧を印加する。
しかし、高周波での放電による方法では、従来技術の説明において述べた通り、フィルムＳの同一の面側に正負のイオン３０１、３０２が短い周期で切り替わって存在しているため、イオンが混在し、単一極性のイオン雲を形成出来ない。そのため、正負イオンが再結合により消滅し、除電効果がほとんど得られず、好ましくない。一方、直流電圧を印加する方法においては、除電ユニット相互の能力のバラツキによって、フィルムＳの各面の帯電極性がいずれかの極性に、例えば、第１の面１００が負に、第２の面２００が正に偏って帯電してしまう可能性が高い。
先に、各除電ユニットの働きに関して、第１のイオン生成電極５ｄ−１によるイオンの生成能力と、第２のイオン生成電極５ｆ−１によるイオンの生成能力との間にバラツキがあっても、イオンの付着量は自動的にバランスすることを説明したが、除電ユニット相互の能力については、これとは異なる。すなわち、電極の個体差、汚れ、経時摩耗、変形などにより、例えば第１の除電ユニットＳＵ１のイオン生成能力が低く、第２の除電ユニットＳＵ２のイオン生成能力が高いことは十分あり得る。この場合、上記のように直流電圧を印加すると、第１の面１００には、正イオンに比べて負イオンが多く照射されて付着し、第２の面２００には、負イオンに比べて正イオンが多く照射されて付着することになる。すなわち、フィルムＳの第１の面１００全体が負に、第２の面２００全体が正に帯電することになる。ただし、この状態でも、見かけ上の電荷密度はゼロである。
この各面の逆極性の帯電の電荷密度は、除電ユニットの動作が正常範囲にある、すなわち、特に断線や極めて重大な電極の劣化等がない限り、弱いものであり、直接にフィルムＳの品位に係わるほど強い帯電ではない。しかし、フィルムＳをロール体として巻き上げた場合に、非特許文献１に示されるギャップの大きな電気二重層が生じるため好ましくない。
フィルムロール体における電気二重層とは、図２７に示されるように、あたかも、第１層Ｓ１の第２の面（内面）２００の正の静電荷２０１と、最表層Ｓｆの第１の面（外面）１００の負の静電荷１０２とのみがあるように見える状態となることをさす。これは、第１層Ｓ１の第１の面（外面）１００の負の静電荷１０２と第２層Ｓ２の第２の面（内面）２００の正の静電荷２０１とがバランスし、以下第ｊ層（ｊは、正の整数）Ｓｊの第１の面（外面）１００の負の静電荷１０２と第ｊ＋１層Ｓｊ＋１の第２の面（内面）２００の正の静電荷２０１とがバランスし、電荷が存在しないように見えるために起こる。この状態においては、見かけ上のギャップの大きな電気二重層がフィルムロール体に形成され、フィルムロール体表面の電位が大きくなり、放電などの問題を起こしやすくなる。従って、この状態は、好ましくない。
直流電圧を印加した場合、フィルムＳの全体に亘って、各面がいずれかの極性に偏って帯電することを避けるためには、除電後のフィルムＳの背面平衡電位を測定し、この値を基に、各除電ユニットの第１および第２のイオン生成電極に印加する電圧を制御することも可能である。しかし、この手法は、別に制御系を設ける等の手立てを必要とし、装置が複雑となる傾向がある。
次に、交流電圧を印加した場合について考える。１つの除電ユニットの第１および第２のイオン生成電極に逆極性の交流電圧を印加し、イオンをフィルムＳに強制照射すると、フィルムＳの各面には、フィルムＳの移動方向に、交互に正と負のイオン付着量の多い部分が現れる。前述の通り、イオンは、フィルムＳ上の帯電部位だけでなく、無帯電の部位にも付着するため、フィルムＳの各面には、フィルムＳの移動方向に、交互に正と負の意図せざる帯電が生じる。この交互に現れる正負の意図せざる帯電を照射ムラと呼称する。
この照射ムラにより、フィルムＳの特定の部位においては、第１の面１００が正に、第２の面２００が負に帯電する。また、別の部位では、第１の面１００が負に、第２の面２００が正に帯電する。この状態は、除電ユニット相互に能力差があった場合にも、同様に発生する。すなわち、仮に、第１の除電ユニットＳＵ１のイオン生成能力が低く、第２の除電ユニットＳＵ２のイオン生成能力が高い場合があったとしても、フィルムＳの全体に亘っては、第２の除電ユニットＳＵ２による照射ムラの影響が相対的に強く現れて、フィルムＳが帯電するだけであって、直流電圧を印加する場合と異なり、フィルムＳの全体に亘って、各面がいずれかの極性に偏って帯電することは起こり難い。
従って、図２８に示されるように、フィルムロール体のある部分で、第ｊ層Ｓｊの第１の面（外面）１００の負の静電荷１０２と、第ｊ＋１層Ｓｊ＋１の第２の面（内面）２００の正の静電荷２０１とがバランスし、見かけ上の電荷が存在しないようになる部分があったとしても、第ｍ層Ｓｍの第１の面（外面）１００の負の静電荷１０２と、第ｍ＋１層Ｓｍ＋１の第２の面（内面）２００の負の静電荷２０２とが同極性となる部分が出来る状況が必ず発生する。なお、ｍはｊと異なる正の整数とする。そのため、フィルムロール体の内層部にも、正負の電荷が確実に適宜均等に存在し、これらの間で電気力線が閉じ、最外層の電荷もその内側の電荷との間で、また、第１層の電荷もその外側の電荷との間で、電気力線が閉じる領域が多くなる。この結果、フィルムＳをロール体として巻き上げても、ギャップの大きな電気二重層は生ぜず、ロール体の電位が過大となることはない。
フィルムＳが停止状態にある場合においては、１つだけの除電ユニットを用い、印加電圧を交流とすることで、第１の面１００の負の静電荷１０２と第２の面２００の正の静電荷２０１を同時に除電した後、第１の面１００の正の静電荷１０１と第２の面２００の負の静電荷２０２を同時に除電すること、あるいは、これらの逆に除電することも原理的には可能である。
しかし、フィルムＳが移動している場合においては、その移動速度が極めて遅い場合を除いて、１つの除電ユニットでは、第１の面１００の負の静電荷１０２と第２の面２００の正の静電荷２０１のみしか除電されないフィルムＳ上の部位と、第１の面１００の正の静電荷１０１と第２の面の負の静電荷２０２のみしか除電されないフィルムＳ上の部位とが、フィルムＳの移動方向に、交互に生じ、好ましくない。従って、移動速度が、５０〜５００ｍ／分程度であるフィルムＳを除電する場合には、複数の除電ユニットが必要となる。
これらを踏まえ、次に、除電ユニット相互の配置とその駆動条件について説明する。
除電ユニット相互の配置とその駆動条件による除電の効果の説明が、フィルムＳの第１の面１００を代表させて行われる。これは上述したとおり、フィルムＳの第１の面１００と第２の面２００には同時に、夫々互いに逆極性のイオンが強制的に照射されるためである。これにより、フィルムＳの第２の面２００の電荷も、第１の面１００同様に除電されるためである。
隣接する除電ユニットは、各々の第１および第２のイオン生成電極の先端の中点が、フィルムＳの移動方向において、間隔ｄ２をもって、離間配置されている。第１のイオン生成電極５ｄ−１〜５ｄ−ｎ、および、第１のシールド電極５ｇ−１〜５ｇ−ｎ、ならびに、第２のイオン生成電極５ｆ−１〜５ｆ−ｎ、および、第２のシールド電極５ｈ−１〜５ｈ−ｎは、それぞれ、すべて同電位となるように接続されている。交流電圧を印加する場合、電源としては同一の交流電源を用いてもよいし、複数の交流電源を同期させて使用してもよい。複数の交流電源を同期させるとは、イオン生成電極５ｄ−１〜５ｄ−ｎに、相互に所定の位相差を保ちながら、交流電圧が印加されることをいう。
隣接する除電ユニットの第１のイオン生成電極への印加電圧は、同位相（位相差ゼロ）の交流電圧であることが好ましい。隣接する除電ユニットの第１のイオン生成電極に、逆極性の電圧が印加された場合、隣接する除電ユニット相互が近接していると、隣接する除電ユニットの第１のイオン生成電極から生成される逆極性のイオンが、相互に再結合して、消滅する。この状態においては、フィルム面に照射されるイオン量が低下するので、この状態は、好ましくない。第２のイオン生成電極においても同じである。
除電ユニットを並設する目的は、先に述べたように、第１の除電ユニットＳＵ１によって、第１の面１００の負の静電荷１０２（と第２の面２００の正の静電荷２０１）を除電し、第２の除電ユニットＳＵ２によって、第１の面１００の正の静電荷１０１（と第２の面２００の負の静電荷２０２）を除電するためである。ただし、第１の除電ユニットＳＵ１と第２の除電ユニットＳＵ２の役割は、この逆であっても良い。また、３以上の除電ユニットを使用する場合は、除電ユニットの全体において、いずれかの除電ユニットの間で、この関係が成り立てばよい。
また、以下に述べる弱充電モードのように、イオン雲が除電ユニット相互の間にまで広がりを有する場合においては、個々の除電ユニットの直下だけでなく、除電ユニット相互の間におけるイオンの照射までを含めて考えればよい。すなわち、後述の同期重畳が発生している状況の場合であっても、各除電ユニットの直下で、第１の面１００の負の静電荷１０２（と第２の面２００の正の静電荷２０１）を除電し、一方、除電ユニット相互の間で、第１の面１００の正の静電荷１０１（と第２の面２００の負の静電荷２０２）を除電するということでも全体を適切に除電できる場合がある。このときの除電ユニット並設の主目的は、移動速度が５０〜５００ｍ／分程度のフィルムに対して、十分なイオン雲の広がりを確保するためとなる。このような除電ユニットの並設は、先に述べた照射ムラへの対策でもある。
これを実現するためには、除電ユニットを、単にフィルムＳの移動方向に並設配置するだけでは十分でなく、フィルムＳの各部において、各面に、それぞれ正負両極性のイオンが照射されるように、各除電ユニットの配置を適正化する必要がある。
この配置の適正化は、単極性のイオン雲を形成するとともに、イオンをフィルムＳに強制照射する能力が高い本発明の除電ユニットを用いて除電装置を構成する際に、特に考慮されるべきである。イオン照射能力の低い通常の除電器においては、単極性のイオン雲が形成され難く、例え２以上の除電器が並設されていても、イオンの照射ムラによるフィルムＳの強い帯電は生じ難い。また、従来技術の説明において述べた特許文献１や特許文献２の除電器において、巨視的な見かけ上の帯電ムラが確認されているものの、これらの文献において、イオン生成電極を単にフィルムの移動方向に並設配置する以上の対策は述べられていない。
除電ユニットの配置を適正化する方法として、本発明者らは、次の２つの態様を見出した。
[第１のモード（弱充電モード）]
イオンを強制的にフィルム面に照射するが、イオンが、イオン生成電極とフィルムとの間で十分な広がりを持ち、多段の除電ユニットにより構成される除電ゲート全体に広がる単一の極性のイオン雲を形成するモード。このモードを弱充電モードと呼称する。
[第２のモード（強充電モード）]
イオンをより強力にフィルム面に照射することで、イオンが、各除電ユニットの第１および第２のイオン生成電極間に集中し、各除電ユニットごとに、逆極性のイオン雲対を形成するモード。このモードを強充電モードと呼称する。
なお、強充電モードにおいては、各除電ユニットにおいて、フィルム両面が強く逆極性に帯電されるので、除電ユニット間隔、フィルム速度と印加電圧周波数の関係を適正化することにより、除電ユニット全体によるフィルムの両面の逆極性の帯電を低く抑える必要がある。
弱充電モードと強充電モードとを区別する境界は、法線方向電極間距離ｄ１［単位：ｍｍ］、印加電圧Ｖ［単位：Ｖ］ならびにその周波数ｆ［単位：Ｈｚ］によって表される次の関係式が成り立つ条件にある。
Ｖ＝０．０８５×ｄ１ ２×ｆ
印加電圧周波数が６０Ｈｚの場合におけるこの関係は、図２４のグラフに示される。図２４のグラフにおいて、横軸は、法線方向電極間距離ｄ１［単位：ｍｍ］、縦軸は、印加電圧Ｖ［単位：ｋＶ］を示す。印加電圧Ｖの値が、上の関係式の右辺より小さいときが、弱充電モードである。すなわち、図２４の領域２４ａが、弱充電モードの領域である。印加電圧Ｖの値が、上の関係式の右辺より大きいときが、強充電モードである。すなわち、図２４の領域２４ｂが、強充電モードの領域である。これらの関係には、先に述べた交流コロナ風（矢印形コロナ風）の定常的な発生の限界が関係していると思われる。
イオン生成電極から生成されたイオンが、フィルムに到達するまでに要する時間は、ｄ１ ２／Ｖに比例すると考えられ、この時間が、印加電圧極性が反転する時間、すなわち１／２ｆに相当するのが、矢印形コロナ風の定常的な発生の限界となる。これより、次式
１／２ｆ＝Ｃ×（ｄ１ ２／Ｖ）（Ｃは定数）
を解くことにより、次式が得られる。
Ｖ＝Ｄ×ｄ１ ２×ｆ （Ｄは定数）
本発明者らは、種々の実験により、式Ｖ＝０．０８５×ｄ１ ２×ｆが、弱充電モードと強充電モードとの境界であることを見出した
先のイオン強制照射の式と併せて考えると、式０．０４２５×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖ≦０．０８５×ｄ１ ２×ｆでは、イオン生成電極から生成されたイオンがフィルムに到達するまでの時間に、印加電圧極性が１回または２回反転する弱充電モードとなり、また、式０．０８５×ｄ１ ２×ｆ＜Ｖでは、イオン生成電極から生成されたイオンがフィルムに到達するまでの時間に、印加電圧極性が１回以下しか反転しない強充電モードとなる。
上記のイオンがフィルムに到達するまでの時間と、印加電圧極性の反転回数の関係は、フィルムが、第１および第２のイオン生成電極間の法線方向の中央にある場合の関係である。フィルムの位置がここからずれる、すなわち、フィルムと第１または第２のイオン生成電極との間の距離が異なると、印加電圧の反転回数はこれと異なることになる。但し、この２つの除電モードは、フィルムにかかる電界に依存するところが大きい。従って、フィルムと第１のイオン生成電極との距離と、フィルムと第２のイオン生成電極との距離の比が、１：２以上２：１以下までずれていても問題ない。
次に、それぞれのモードにおける除電の効果について説明する。
弱充電モードでは、イオン生成電極とフィルムとの間で、矢印形コロナ風が定常的に発生しているため、イオン生成電極により生成されたイオンが、フィルムの移動方向に、比較的大きな広がりを有するイオン雲として照射される。弱充電モードにおける１除電ユニット当たりのイオン雲の広がりａは、本発明者らの検討によると、次式で示される程度と推定出来ることが判明した。
ａ＝１５×ｄ１ ２／（ｄ３×ｄ４）［単位：ｍｍ］
すなわち、法線方向電極間距離ｄ１と法線方向シールド電極間距離ｄ３の比ｄ１／ｄ３が大きいほど、イオン雲の広がりａが大きくなり、かつ、法線方向電極間距離ｄ１とシールド電極開口幅ｄ４の比ｄ１／ｄ４が大きいほどイオン雲の広がりａが大きくなる傾向にある。このイオン雲の広がりａに対して、隣接電極が近くにあるのことが好ましい。
本発明者らの知見により、除電ユニット間隔ｄ２がイオン雲の広がりａの８０％程度以下、すなわち
ｄ２＜１２×ｄ１ ２／（ｄ３×ｄ４）［単位：ｍｍ］
が満たされるとき、隣接する除電ユニットからのイオンが、相互にオーバーラップしながらフィルム面に到達する。並設される全ての除電ユニットの第１のイオン生成電極に、同位相の電圧を印加した場合、イオンは、フィルム面において実質的に単極性の一つのイオン雲として広がりを有しながら、フィルムに照射されるとみなせる。
すなわち、ある時刻においては、除電ゲート（１番目の除電ユニットから、最終の除電ユニットまで）の間にあるフィルムＳ上のいずれの位置にも、第１の面１００に正のイオン３０１が照射されていることになる。この様子を図２５に示す。この時点から、印加電圧の半周期分（１／２ｆ）後の時刻においては、すなわち、フィルムＳがこの時間変化分、つまり、ｕ／２ｆ分進行した状態においては、除電ゲートの範囲にあるフィルムＳ上のいずれの位置にも、第１の面１００に負のイオン３０２が照射される。
この場合、必ずしも、第１の除電ユニットによって、第１の面１００の負の静電荷１０２を除電し、第２の除電ユニットによって、第１の面１００の正の静電荷１０１を除電する、あるいは、この逆の形になっていなくても良い。すなわち、フィルムＳ上の特定の部位が、各除電ユニットの直下を通る際に、第１の面１００の側に照射されるイオンが、すべて同極性（同期重畳の状態）であっても良い。
これは、イオン雲が除電ゲート全体に広がっていることで、除電ユニットと除電ユニットの間、例えば、第１の除電ユニットの直下と第２の除電ユニットの直下との間の中央部分においても、フィルムＳには、逆極性のイオンが十分に照射され得るからである。ただし、フィルムＳ上の各部において、第１の面１００に正負両方のイオンを照射するため、イオン雲全体の広がりが、印加電圧が１周期変化する間にフィルムが移動する距離よりも大きい必要がある。
弱充電モードにおけるイオン雲全体の広がりは、除電ゲート長Ｄ２［単位：ｍｍ］にａ［単位：ｍｍ］を足したものである。一方、周波数ｆ［単位：Ｈｚ］で印加電圧が１周期変化する間に、フィルムが速度ｕ［単位：ｍｍ／秒］で移動する距離は、ｕ／ｆである。従って、式Ｄ２＋ａ＞ｕ／ｆが満足されれば良い。除電ユニット数が多い場合、Ｄ２＋ａをＤ２で近似でき、式Ｄ２＞ｕ／ｆが満足されれば十分である。全ての除電ユニット間隔ｄ２が一定の時、Ｄ２＝ｄ２×（ｎ−１）である。
一方、照射ムラについては、次の様に考えられる。フィルムＳの各部には、時間的・空間的に連続して正負のイオン３０１、３０２が照射されているため、フィルムＳの第１の面１００には、片極性のイオンのみが照射されている部位はない。従って、最終的なフィルムＳの各面の帯電は、除電ユニット１つ当たりの照射ムラの総和（ｎ倍）より小さくなる。
他方、弱充電モードは、もともと、矢印形イオン風が発生する領域であるため、除電ユニット１つ当たりの照射ムラも小さい。本発明者らが、無帯電のフィルムを用いて、この照射ムラの電荷密度を調べたところ、１〜１５μＣ／ｍ２程度の振幅をもつ正弦波状であった（これは、第１の面における値であるが、第２の面においても同様である）。従って、例えば、除電ユニットの数が１０の除電装置では、フィルムＳの第１の面１００の最終的な電荷密度（照射ムラの総和）は、絶対値で１５０μＣ／ｍ２以下となる。
除電能力に関しては、もともと帯電しているフィルムＳ上の部位においては、元の電荷密度の絶対値から１５０μＣ／ｍ２を引いた程度にまで第１の面１００の電荷密度が低減される。元の電荷密度の絶対値が１５０〜３００μＣ／ｍ２程度であれば、もともと帯電していたフィルムＳ上の部位と、もともと無帯電であったフィルムＳ上の部位との除電後の第１の面１００における電荷密度の差はほとんどなくなる。
すなわち、第１の面１００において、最終的に、局所的に強く帯電している部位がなくなり、印加電圧の周波数と、フィルムＳの移動速度とで決まる移動方向になめらかに電荷密度が変化する状態となる。このような帯電の状態において、フィルムＳの第１の面の近傍の面内方向電界は小さい。このため、面内方向の電界が問題となるような後工程においても、静電気の問題はなく、フィルムＳを使用することが出来る。また、この最終的な帯電は、先に説明した通り、両面が逆極性で電荷密度もほぼ等量であり、見かけ上の電荷密度は、ほぼ０（−２μＣ／ｍ２以上＋２μＣ／ｍ２以下）で、見かけ上の無帯電といえる。後段の直流や交流の除電器なしで、フィルムＳをそのまま後工程で使用しても、帯電が引き起こす問題は解消されているフィルムＳが得られる。
コーティング塗工に使用するフィルムなどで、フィルムの帯電量を電位で管理したい場合には、次のように考えればよい。
フィルムＳの第１の面１００の背面平衡電位Ｖｆの絶対値を、例えば、Ｖ０［単位：Ｖ］以下にしたい場合、前述の電荷密度σ［単位：Ｃ／ｍ２］とフィルム厚さｄｆ［単位：ｍ］、背面平衡電位Ｖｆ［単位：Ｖ］の関係式より、第１の面１００の電荷密度の絶対値σ０が、式σ０≦Ｃ×Ｖ０＝Ｖ０×ε０×εｒ／ｄｆを満足するようにすれば良い。
ポリエチレンテレフタレートフィルムにおいて、シリコーンコーティング膜の塗布ムラを抑制するために許容される電荷密度の絶対値は、εｒ＝３、Ｖ０＝３４０Ｖを代入して
０．００９／ｄｆμＣ／ｍ２以下となる。第１の面１００の電荷密度の絶対値を１５０μＣ／ｍ２以下に抑えた場合、厚さが約６０μｍ以下のフィルムであれば、第１の面１００の背面平衡電位の絶対値も３４０Ｖ以下に出来るが、これ以上の厚さを持つフィルムに対しては、電荷密度の絶対値を１５０μＣ／ｍ２以下としていても第１の面１００の背面平衡電位の絶対値が高くなりすぎ、塗布ムラが発生することがある。
このため、厚さが６０μｍ以上のフィルムにおいては、−１５０μＣ／ｍ２以上＋１５０μＣ／ｍ２以下に第１の面１００の電荷密度を抑制するだけでなく、フィルム厚さｄｆがフィルムの背面平衡電位に及ぼす影響を考え、第１の面１００の背面平衡電位を−３４０Ｖ以上＋３４０Ｖ以下に抑制するよう除電することが塗布ムラ抑制の観点から好ましい。除電ユニット一つ当たりの照射ムラによる第１の面１００の電荷密度の振幅は、上述の通り、弱充電モードの場合、最大で１５μＣ／ｍ２程度である。従って、同期重畳状態での使用が許容される正味の除電ユニットの数は、この許容される電荷密度の絶対値（０．００９／ｄｆ）［単位：μＣ／ｍ２］を、照射ムラの電荷密度の振幅の最大値である１５μＣ／ｍ２で割り、０．０００６／ｄｆ以下で、０以上の整数個として求められる。
ｎ個の除電ユニットのうち、この数を除く除電ユニットからの照射ムラについては、許容されないので、これを相殺する必要がある。フィルムの第１の面１００の最終的な背面平衡電位を、−３４０以上＋３４０Ｖ以下にするには、フィルム上の各部が、各除電ユニットの第１のイオン生成電極の直下を通る際、（ｎ−０．０００６／ｄｆ）／２個以上（ｎ＋０．０００６／ｄｆ）／２個以下の除電ユニットにおける、第１のイオン生成電極への印加電圧の極性が同極性になるようにすれば良い。除電ユニットの数は正の整数であるので、上述の、第１のイオン生成電極への印加電圧の極性が同極性となる除電ユニットの数は、上式を満たす範囲の０以上ｎ以下の範囲の整数を選べばよい。従って、除電ユニットの数がｎであるとき、フィルム上の各部が各除電ユニットの第１のイオン生成電極の直下を通る際、（ｎ−０．０００６／ｄｆ）／２を越える０以上、（ｎ＋０．０００６／ｄｆ）／２を越えないｎ以下、の整数個の除電ユニットにおいて、第１のイオン生成電極の印加電圧の極性が同極性になるようにすれば良い。
ここで、上記の（ｎ−０．０００６／ｄｆ）／２の値が、負の数となることがある。例えば、除電ユニットの数ｎが１０個からなる除電装置において、厚さが６０μｍ未満のフィルムの場合がこれに相当する。これは、フィルム上の特定の部位が、各除電ユニットの第１のイオン生成電極の直下を通る際の、全ての除電ユニットの第１のイオン生成電極への印加電圧の極性が同極性でも良い、すなわち、同期重畳状態であっても良いことを意味する。この場合、フィルム上の各部位が通過する際に、第１のイオン生成電極に同極性の電圧を印加されている除電ユニットの個数は、０以上ｎまでのいすれでも良いことになる。弱充電モードにおいて、イオンが除電ゲート全体に広がるために、同期重畳の状態を許容出来るのは、先に述べた通りである。
フィルムの第１の面１００の背面平衡電位を−２００Ｖ以上＋２００Ｖ以下、すなわち、アイソパーによる塗布ムラが発生しない範囲にしたい場合も、同様に考えれば良い。このとき、許容される電荷密度の絶対値は、フィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであり、その誘電率εｒの値を３とした場合、０．００５３／ｄｆ[単位：μＣ／ｍ２]となる。従って、除電ユニットの数がｎであるとき、フィルム上の各部が各除電ユニットの第１のイオン生成電極の直下を通る際、（ｎ−０．０００３５／ｄｆ）／２を越える０以上、（ｎ＋０．０００３５／ｄｆ）／２を越えないｎ以下、の整数個の除電ユニットにおいて、第１のイオン生成電極の印加電圧の極性が同極性になるようにすれば良い。
一方、フィルムＳの第１の面１００の帯電量が非常に大きい場合、例えば、第１の面１００の電荷密度が、絶対値で３００μＣ／ｍ２以上５００μＣ／ｍ２以下程度の場合や、フィルムＳの移動速度が速い場合に、弱充電モードを使用出来ないことがある。その理由は、弱充電モードでは、イオンの絶対量が少ないため、第１の面１００の帯電量を所望の値まで低減するために、非常に多くの除電ユニット、すなわち、数１０〜１００個の除電ユニットが必要となるためである。このような場合には、強充電モードでフィルムＳを除電することが好ましい。ただし、強充電モードの場合においては、各イオン生成電極によるイオンの生成量も多く、照射ムラの総量も大きいため、これに対する対策が必要となる。
強充電モードにおいては、矢印形コロナ風の影響がほぼなくなり、イオンが生成されたイオン生成電極の直下に集中する。これにより、イオン雲は、除電ゲート全体に広がる単一の極性のイオン雲としてはとらえられなくなり、除電ユニット毎に形成される広がりの小さな複数のイオン雲対としてとらえる必要がある。
このとき、フィルムＳには、空間的に離散した複数の正負のイオン雲対が照射される。フィルムＳの第１の面１００の最終的な帯電は、もともと無帯電であったフィルムＳ上の部位において、各除電ユニットによる照射ムラによる電荷密度の総和の形となる。フィルムＳに照射されるイオン雲の数が、正負の極性毎にほぼ同じであれば、除電の効果は、最も高い。また、各除電ユニットによる照射ムラが、相互に打ち消されるため、最終的に、フィルムＳの第１の面１００の照射ムラによる帯電の電荷密度は、ほぼゼロになる。
全イオン雲中の１／４以上のイオン雲の極性が、残りのイオン雲と反対の極性であれば、照射されるイオンの半分以上が、除電に有効に消費される。また、各除電ユニットからの照射ムラを相互に弱める働きの方が、照射ムラを相互に強める働きより強い。従って、フィルムＳの移動方向全ての部位において、フィルムＳの第１の面１００の各部に照射される全イオン雲のうち、１／４以上のイオン雲の極性が、残りのイオン雲と反対の極性になっていることが好ましい。イオン生成電極への印加電圧の変化が、正弦波や三角波、台形波など、極性がなめらかに変化する波形を有する場合、フィルムＳの移動方向の２／３以上の部位において、フィルムＳの第１の面１００の各部に照射される全イオン雲のうち、１／４以上のイオン雲の極性が、残りのイオン雲と反対の極性になっていれば、実用上問題ない。
次に、この場合において、同極性のイオン雲が、全イオン雲の３／４以上重ね合わせて照射される部位、すなわち、フィルムＳの移動方向の１／３以下の部位について検討する。この部位における第１の面１００の照射ムラは、第１のイオン生成電極への印加電圧の極性が反転する時刻前後に生成されるイオンによって発生する。第１のイオン生成電極への印加電圧が、正弦波や三角波など、極性がなめらかに変化する波形を有する場合、印加電圧極性が反転される時刻前後に生成されるイオンは量が少ない。従って、この部位における第１の面１００の照射ムラによる帯電は、その値が小さいので、フィルムＳの各面の最終的な帯電に、大きなムラは生じない。
強充電モードにおいて、全ての除電ユニット間隔が一定値ｄ２０で並設され、各除電ユニットの第１のイオン生成電極に、同位相の交流電圧を印加した場合、フィルムＳの第１の面１００に照射されるイオンの同期重畳強さＸは、次式で求められる。
Ｘ＝｜ｓｉｎ（ｎπｆｄ２０／ｕ）／｛ｎ・ｓｉｎ（πｆｄ２０／ｕ）｝｜
ただし、ｋｕ≠ｆｄ２０、および、ｋ＝１，２，３・・・である。
なお、ｋｕ＝ｆｄ２０の場合は、Ｘ＝１である。
この式は、次のようにして得られている。
各除電ユニットからの照射ムラによるフィルムＳの第１の面１００の電荷密度の分布を、正弦波状であると仮定して、ｓｉｎ（２πｆｘ／ｕ）の形で近似する。式中のｘは、フィルム移動方向の相対位置を表す。
第１番目の除電ユニットからの照射ムラによるフィルムＳの第１の面１００の電荷密度の分布が、ｓｉｎ（２πｆｘ／ｕ）であるとき、第２番目の除電ユニットからの照射ムラによるフィルムＳの第１の面１００の電荷密度の分布は、除電ユニット間隔ｄ２０により、ｓｉｎ（２πｆ（ｘ−ｄ２０）／ｕ）の形で表される。すなわち、除電ユニット間隔ｄ２０で隣接する除電ユニット毎に、位相（２πｆｄ２０／ｕ）ずつずれた電荷密度分布をもつ照射ムラが発生する。
これらの電荷密度分布の総和が、フィルムＳの第１の面１００の最終的な帯電分布となる。前記Ｘの値は、この総和の振幅を除電ユニットの総数ｎで規格化したものに相当する。このＸの値が、０≦Ｘ＜０．５であるとき、フィルムＳの移動方向の２／３以上の部位において、全イオン雲のうち１／４以上のイオン雲の極性が、残りのイオン雲と反対の極性で、フィルムＳの第１の面１００に照射される。Ｘの値を、ｎ＝１０（除電ユニット数１０）の場合を例として、ｕ／（ｄ２０×ｆ）に対して求めた値が、図２６のグラフに示される。図２６のグラフにおいて、横軸は、周波数で規格化した速度対除電ユニット間隔の値（ｕ／（ｄ２０×ｆ））であり、縦軸は、同期重畳強さの値Ｘである。
この同期重畳強さＸが、式０≦Ｘ＜０．５を満足する場合、全除電ユニットからの照射ムラによる第１の面１００の電荷密度が、その同期重畳の場合の半分以下に抑制される。複数の除電ユニットからの照射ムラが、さまざまな位相で、すなわち、距離ｄ２０、２ｄ２０、３ｄ２０・・・に相当する位相のずれをもって重ねることにより、照射ムラが、同位相で強調されるよりもむしろ、逆位相で相殺されることの方が多くなる。このことは、最終的に、フィルムＳの帯電のムラが小さいことを意味する。
同期重畳強さＸの値が、式０≦Ｘ＜１／ｎを満足するように、フィルムＳの移動速度ｕ、除電ユニット間隔ｄ２０、あるいは、印加電圧周波数ｆを変えれば、照射ムラに起因する、フィルムＳの第１の面１００の最終的な帯電の電荷密度を、除電ユニット一つ分の照射ムラの電荷密度以下にまで低減することが出来、より好ましい。これにより、同時に、フィルムＳの第１の面１００の各部において、全除電ユニットのほぼ半分の除電ユニットから、正イオンが照射され、残りの、すなわち、ほぼ半分の除電ユニットから、負イオンが照射される状態が創出される。この状態は、除電効果が高い状態をもたらす最も理想的な正負イオンの照射状態である。
従って、フィルムの第１の面１００の帯電量が非常に大きいため、あるいは、フィルムＳの移動速度が速いため、弱充電モードでは除電が困難な場合は、強充電モードを積極的に利用するのが好ましい。強充電モードの成立要件は、先の矢印形コロナ風発生の場合の関係式より、式Ｖ＞０．０８５×ｄ１ ２×ｆが成立する場合であり、強充電モードは、この条件下で、好適に使用しされる。
強充電モードにおいて、除電ユニット一つ当たりの照射ムラは、弱充電モードの場合に比べ、大きい。本発明者らが、無帯電のフィルムを用いて、この照射ムラによる帯電の分布を調べたところ、その電荷密度の分布状況は、１０〜３０μＣ／ｍ２程度の振幅をもつ正弦波状であった（これは、第１の面における値であるが、第２の面においても同様である）。例えば、除電ユニットの数が１０の除電装置において、上記Ｘの値を、式０≦Ｘ＜０．５を満足するようにすることによって、フィルムＳの第１の面１００の最終的な電荷密度（照射ムラによる電荷密度の総和）の絶対値（振幅最大値）を、１５０μＣ／ｍ２より小さく出来る。
元々帯電しているフィルムＳ上の部位においては、元の電荷密度の絶対値から、１５０〜３００μＣ／ｍ２を引いた程度にまで第１の面１００の電荷密度が低減される。元の電荷密度の絶対値が、３００〜５００μＣ／ｍ２程度であれば、元々帯電していたフィルムＳ上の部位と、元々無帯電であったフィルムＳ上の部位との除電後の第１の面１００における電荷密度の差は、ほとんどなくなる。すなわち、第１の面１００において、最終的に、局所的に強く帯電している部位がなくなり、印加電圧の周波数と、フィルムＳの移動速度とで決まるなめらかに変化する帯電の状態となる。このような帯電の状態において、フィルムＳの第１の面１００の近傍の沿面電界は小さい。このため、沿面電界が問題となるような後工程においても、静電気の問題はなく、フィルムＳを使用することが出来る。強充電モードにおいては、比較的強い照射ムラは発生するが、この照射ムラは、先に説明した通り、両面が逆極性で電荷密度もほぼ等量である。従って、最終的な帯電は、見かけ上の電荷密度は−２以上＋２μＣ／ｍ２以下で、見かけ上の無帯電といえる。後段の直流や交流の除電器なしで、フィルムＳをそのまま後工程で使用しても、帯電が引き起こす問題は解消されているフィルムＳが得られる。
上記Ｘの値を、式０≦Ｘ＜１／ｎを満足するようにすれば、最終的なフィルムＳの第１の面１００の帯電の電荷密度の絶対値（振幅最大値）を、除電ユニット１つあたりの照射ムラによる帯電の電荷密度である３０μＣ／ｍ２程度以下にすることが出来、実質的に無帯電のフィルムＳが得られる。
強充電モードの場合も、コーティング塗工に使用するフィルムなどで、フィルムの帯電量を電位で管理したい場合には、弱充電モードの場合同様、次のように考えればよい。
厚さｄｆ［単位：ｍ］を有するフィルムＳにおいて、フィルムＳの第１の面１００の背面平衡電位が絶対値で３４０Ｖ以下となる電荷密度の絶対値は、先に述べた通り、０．００９／ｄｆ［単位：μＣ／ｍ２］以下である。一方、除電ユニット一つ当たりの照射ムラによる第１の面１００の電荷密度の振幅は、上述の通り、最大で３０μＣ／ｍ２程度である。従って、同期重畳状態での使用が許容される正味の除電ユニットの数は、この許容される電荷密度の絶対値（０．００９／ｄｆ）［単位：μＣ／ｍ２］を、除電ユニット一つあたりの照射ムラによる電荷密度の振幅の最大値である３０μＣ／ｍ２で割ることにより、０．０００３／ｄｆ以下で、０以上の整数個として求められる。
ｎ個の除電ユニットのうち、ここに求められた数を除く数の除電ユニットからの照射ムラを相殺する必要がある。フィルムＳの第１の面１００の最終的な背面平衡電位を、−３４０Ｖ以上＋３４０Ｖ以下にするには、フィルムＳ上の各部が、各除電ユニットの第１のイオン生成電極の直下を通る際、（ｎ−０．０００３／ｄｆ）／２個以上、（ｎ＋０．０００３／ｄｆ）／２個以下の除電ユニットにおいて、第１のイオン生成電極の印加電圧の極性が同極性になるようにすればよい。
ここで、上記の（ｎ−０．０００３／ｄｆ）／２の式の値が、負の数となることがある。これは、フィルムＳ上の特定の部位が、各除電ユニットの第１のイオン生成電極の直下を通る際の、全ての除電ユニットの第１のイオン生成電極への印加電圧の極性が、同極性、すなわち、同期重畳状態でも、照射ムラの重畳により、最終的にフィルムＳに発生した帯電では、後工程での塗布材料の塗布ムラが発生しないことを意味する。
例えば、除電ユニットの数ｎが１０個からなる除電装置において、厚さが３０μｍ未満のフィルムＳの場合、（ｎ−０．０００３／ｄｆ）／２の値は、負となる。これは、厚さが３０μｍ未満のフィルムＳであれば、強充電モードにおいて、１０個の除電ユニットが同期重畳の状態にあっても、各除電ユニットからの照射ムラによりフィルムＳに最終的に発生する第１の面１００の背面平衡電位が−３４０Ｖ以上＋３４０Ｖ以下の範囲となるため、後工程での塗布材料の塗布ムラは生じないことを意味する。しかし、強充電モードにおける除電では、除電ユニットの直下においてイオンが集中して照射されるため、全ての除電ユニットにおける第１のイオン生成電極に同極性電圧が印加される条件（同期重畳状態）では、フィルムＳの第１の面１００において、正イオンのみもしくは負イオンのみが照射される部位が生じる。
除電の観点から、また、塗布ムラ以外の欠点抑制の意味から、最低でも１つの除電ユニットにおいて、第１のイオン生成電極の印加電圧の極性を逆極性とするべきである。照射ムラの重畳によるフィルムＳの第１の面１００の最終的な帯電を原因とする塗布ムラに対して、同期重畳状態が許容範囲であっても、除電前のフィルムＳの第１の面１００の電荷密度を減ずる、すなわち、除電する観点からは、同期重畳は好ましくない状態である。除電の目的をも達成するためには、同期重畳状態での使用を許容出来る正味の除電ユニットの数を、最大でもｎ−１個までとするのが好ましい。このため、フィルムＳ上の各部が、各除電ユニットの第１のイオン生成電極の直下を通る際、ｎ個の除電ユニットのうち、（ｎ−０．０００３／ｄｆ）／２を越える１以上、（ｎ＋０．０００３／ｄｆ）／２を越えないｎ−１以下、の整数個の除電ユニットにおいて、第１のイオン生成電極の印加電圧の極性が、同極性になるようにすれば良い。
強充電モードを使用し、フィルムＳの第１の面１００の背面平衡電位を−２００Ｖ以上２００Ｖ以下、例えば、アイソパーによる塗布ムラが発生しない電位範囲にしたい場合は、フィルムＳ上の各部が、各除電ユニットの第１のイオン生成電極の直下を通る際、ｎ個の除電ユニットのうち、（ｎ−０．０００１８／ｄｆ）／２を越える１以上、（ｎ＋０．０００１８／ｄｆ）／２を越えないｎ−１以下、の整数個の除電ユニットにおいて、第１のイオン生成電極の印加電圧の極性が、同極性になるようにすれば良い。
強充電モードと弱充電モードの２つの除電モードは、フィルムＳの２次加工工程、例えば、スリット工程において、１つの製品中に異なる速度を有する部分が存在する場合に、これらを適宜切り替えて使用することが出来る。すなわち、フィルムＳが高速で定速移動をする速度領域において、例えば、０≦Ｘ＜０．５となるように、除電ユニット間隔ｄ２や印加電圧周波数ｆを設定しておき、この部分では、強充電モードを使用し、昇速や減速時に、Ｘの値が０．５以上となる速度領域において、強充電モードでの強い照射ムラをさけるために、弱充電モードとなる低い印加電圧で除電を行うことが出来る。０≦Ｘ＜０．５とする代わりに、０≦Ｘ＜１／ｎとなるように設定することも可能である。
以上の除電の効果の説明は、フィルムＳの第１の面１００を代表させて行ったが、第２の面２００の除電の効果についても全く同じである。
印加電圧Ｖの上限は、火花放電への移行により決まる（例えば、非特許文献５、参照）。非特許文献５によれば、負コロナの火花電圧、すなわち、負直流電圧印加時の負コロナ放電が火花放電に移行する電圧の絶対値Ｖｂ［単位：Ｖ］は、電極間距離ｄ［単位：ｍｍ］に比例し、約１５００ｄである。一方、正コロナ火花電圧、すなわち、正直流電圧印加時の正コロナ放電が火花放電に移行する電圧は、Ｖｂの約１／２である。
火花放電への移行を抑制するためには、正電圧印加時のピーク電圧をＶｂ／２より小さくする必要がある。第１および第２のイオン生成電極への印加電圧の実効値Ｖ１と、Ｖ２が等しい時、片側ピーク電圧Ｖｐを、この値より小さくする必要がある。すなわち、片側ピーク電圧Ｖｐ［単位：Ｖ］が、法線方向電極間距離ｄ１［単位：ｍｍ］に対して、式Ｖｐ＜７５０×ｄ１を満足するようにすれば良い。これを交流印加の場合の実効電圧Ｖ［単位：Ｖ］で表わすと、Ｖ＜５３０×ｄ１となる。なお、イオン生成電極と、シールド電極との距離が近いなどの場合は、電極ユニット構造等に依存して、実際の印加電圧の上限が決まる。とり得る法線方向電極間距離ｄ１の値は、周波数にも依存するが、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度、より好ましくは、２５ｍｍ以上４０ｍｍ以下程度である。
図１７に示される実施形態においては、各除電ユニットの第１および第２のシールド電極５ｇ−１〜５ｇ−ｎ、５ｈ−１〜５ｈ−ｎは、接地されているが、次の式を満足する範囲において、ｋ番目の除電ユニットＳＵｋ（但しｋ＝１，２・・・ｎ）の第１および第２のシールド電極５ｇ−ｋ、５ｈ−ｋ（ｋ＝１，２・・・ｎ）間に電位を付与し、これらの間に、電界を発生させるようにしても良い。なお、各除電ユニットの第１のシールド電極５ｇ−１〜５ｇ−ｎと、第２のシールド電極５ｈ−１〜５ｈ−ｎに付与される電位は、それぞれ同電位であることが好ましい。
｜Ｖｓ１−Ｖｓ２｜／ｄ３＜５［単位：Ｖ／ｍｍ］
Ｖｓ１：第１のシールド電極５ｇ−ｋ電位［単位：Ｖ］
Ｖｓ２：第２のシールド電極５ｈ−ｋ電位［単位：Ｖ］
ここで、Ｖｓ１−Ｖｓ２＝Ｖｓとし、Ｖｓが、第１および第２のシールド電極５ｇ−ｋ、５ｈ−ｋ間の電位差となる。
第１および第２のシールド電極５ｇ−ｋ、５ｈ−ｋ間に弱い電界を発生させる方法は、例えば、第１の面１００と第２の面２００とで帯電特性が大きく異なるフィルムＳを除電する際に、その摩擦帯電量のアンバランス分を解消するため、積極的に各面に微弱な帯電をさせるために、好ましく使用される。第１の面１００と第２の面２００とで帯電特性が大きく異なるフィルムＳの例としては、ベースフィルムの第２の面に塗剤が塗布されているフィルムがある。このようなフィルムおいては、例えば、第１の面１００がベースフィルムの特性により負に帯電しやすく、第２の面２００が塗剤の影響により正に帯電しやすい。この場合、第１の面１００を正に、第２の面２００を負に帯電させるとよい。これ以上の電界を、第１および第２のシールド電極５ｇ−ｋ、５ｈ−ｋ間に発生させることは、フィルムＳの各面に過大な帯電を生じさせるため、避けた方が良い。
摩擦帯電程度のフィルムＳの各面の間の帯電傾向の多少の差が問題とならないフィルムＳの場合は、第１および第２のシールド電極５ｇ−１〜５ｇ−ｎと、５ｈ−１〜５ｈ−ｎとを電気的に接続し、同電位にするのが好ましい。特に、搬送ロールなどの周辺の接地構造物との間にも電界を発生させないように、第１および第２のシールド電極５ｇ−１〜５ｇ−ｎと、５ｈ−１〜５ｈ−ｎとをともに接地することが最も簡便であり好ましい。
第１ならびに第２の電極ユニットＥＵｄ−ｋ、ＥＵｆ−ｋとして使用される放電電極の例が、図２９、および、図３０に示される。
図２９において、電極ユニット７は、イオン生成電極７ａ、シールド電極７ｂ、高圧電源（図示せず）に接続される高圧芯線７ｃ、および、イオン生成電極７ａとシールド電極７ｂとを分離する絶縁部材７ｄからなる。
図３０において、電極ユニット８は、イオン生成電極８ａ、シールド電極８ｂ、高圧電源（図示せず）に接続される高圧芯線８ｃ、および、イオン生成電極８ａとシールド電極８ｂとを分離する絶縁部材８ｄからなる。電極ユニットとしては、図２９に示されるように、イオン生成電極７ａと高圧芯線７ｃとが直接結合されているもの、図３０に示されるように、イオン生成電極８ａと高圧芯線８ｃとが絶縁部材８ｄを介して容量結合しているもののいずれを使用しても良い。イオン生成電極と高圧芯線とが、保護抵抗を介して、抵抗結合しているものでも良い。
本発明における電極ユニットは、図２９や図３０に示されるように、シールド電極７ｂ、８ｂの少なくとも一部が、イオン生成電極７ａ、８ａの背面部に位置し、かつ、イオン生成電極７ａ、８ａとシールド電極７ｂ、８ｂとの間が、絶縁部材７ｄ、８ｄによって、絶縁されているものが好ましい。シールド電極は、イオン生成電極の先端近傍の開口部を形成する部材とイオン生成電極の背面部をシールドする部材とに分割されている形態のものでも良いし、図２９、あるいは、図３０に示されるように、シールド部材が一体になっているものでも良い。
第１および第２のイオン生成電極５ｄ−ｋと、５ｆ−ｋとを対向配置する図１７に示されるような除電器において、印加電圧を上昇させると、第１のイオン生成電極５ｄ−ｋと第２のイオン生成電極５ｆ−ｋとの間で、火花放電が生じることがある。背面部にもシールド電極を位置させることで、シールド電極とイオン生成電極との間で、安定してコロナ放電が生じるようになる。絶縁部材で、イオン生成電極とシールド電極背面部との間を絶縁することにより、イオン生成電極とシールド電極との間での火花放電が、抑制出来る（例えば、特許文献９、参照。）。
ここで、背面とは、イオン生成電極先端部より、対向するイオン生成電極に対して、反対側に位置する面をいう。シールド電極は、イオン生成電極の近傍に配置されていれば、電極全体を支えるベースプレートなどと共用されていても良い。イオン生成電極とシールド電極との距離が、法線方向電極間距離ｄ１より小さいことが好ましい。イオン生成電極とシールド電極との距離は、好ましくは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度、より好ましくは、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度である。
法線方向シールド電極間距離ｄ３は、法線方向電極間距離ｄ１より小さくすることも可能である。この場合、シールド電極の先端部が、イオン生成電極の先端部より対向電極方向の前に位置する。ただし、法線方向シールド電極間距離ｄ３が、法線方向電極間距離ｄ１より小さいと、生成されたイオンがシールド電極に多く吸収されるのでイオン量が減少する。シールド電極位置の目安は、式０．９≦ｄ１／ｄ３≦１．１５を満足していることが好ましい。
イオン生成電極は、図２９、図３０、あるいは、図３１に示されるように、針電極列からなるものが好ましい。ワイヤ電極のように、剛性の低いものでは、幅広のフィルムの除電の場合に、ワイヤのたるみや、ワイヤの平行度の僅かなズレなどにより、法線方向電極間距離ｄ１に幅方向の不均一が生じ、幅方向の放電の均一性が失われ易くなり、好ましくない。針電極列の場合における針間隔（幅方向の間隔）ｄ５としては、除電ユニット間隔ｄ２の１／２〜２倍程度が好ましく、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下程度が好ましい。シールド電極の開口部は、図３１に示されるように、幅方向に連続している開口しているのが好ましい。また、各イオン生成電極において、個々の針電極には実質的に同位相で同じ振幅の電圧が印加されているのが好ましい。これは、シールド電極の開口部が幅方向に連続していれば、各イオン生成電極の個々の針電極からのイオンが、幅方向に広がるためである。この場合、針直下と、幅方向にずれた位置とで、イオンの照射量の違いは小さい。弱充電モードでは、針直下を通過したフィルム上の部位と針直下を通過しなかったフィルム上の部位とで、照射ムラによる各面の電荷密度の大きさに、ほとんど差はなく、強充電モードでも、照射ムラによる各面の電荷密度の大きさは、最大でも半分程度しか違わない。なお、先に説明した照射ムラによるフィルムの各面の電荷密度の振幅の３０μＣ／ｍ２という値は、幅方向においても、最大の値であり、この値を示す位置は、針直下を通過したフィルム上の部位に該当する。
シールド電極の開口部が幅方向に連続している場合、各除電ユニットにおいて、第１のイオン生成電極を形成する各針電極の針先と、対応する第２のイオン生成電極を形成する針電極の針先との幅方向における間隔は、電極ずれ量ｄ０より大きく、法線方向電極間距離ｄ１程度となっていても問題ない。一方、シールド電極の開口部が、フィルム幅方向に離散している場合、例えば、針電極近傍のみに丸穴があいているパイプ状の電極がシールド電極として使用される場合、各除電ユニットにおいて、第１のイオン生成電極を形成する各針電極の針先と、対応する第２のイオン生成電極を形成する針電極の針先との幅方向における間隔は、電極ずれ量ｄ０と同程度にするのが好ましい。
このように、シールド電極の開口部が幅方向に離散している場合、幅方向のある部分においては、シールド電極に開口部が存在しないことになる。この幅方向の位置においては、本発明におけるシールド電極開口幅ｄ４等の値は、規定出来なくなる。この場合、シールド電極の開口部が存在する幅方向の部分の各位置において、本発明における関係式が成り立てば良いものとする。
一方、除電ユニット相互における、針電極の針先の幅方向の位置関係については、次のことがいえる。シールド電極の開口部が、図３１に示されるように、幅方向に連続している場合、除電ユニット相互における針電極の針先の幅方向の位置関係は、さほど重要でない。ただし、より均一な除電を行う目的がある場合や、シールド電極の開口部が幅方向に離散している電極ユニットを使用する場合においては、除電ユニット相互における針電極の針先の幅方向の位置を相互に異ならしめることが好ましい。
除電ユニットの総数ｎについて、ｎ＝１は、移動するフィルムの各部の各面に正または負イオンのいずれかしか照射出来ない部分が生じるため、好ましくない。移動するフィルムの各部の各面に、正および負イオンの両方を照射するために、式ｎ≧２が満足されていることが必要である。
本発明によれば、局所的な帯電、特に、スタチックマークなど局所的な両面両極性帯電を持つフィルムの除電において、フィルムの各面の電荷密度を十分に低下させることが出来るが、全体の除電ユニット数ｎは、フィルムの各面の局所的帯電量と、プロセスにより異なる許容される帯電量に基づき、選定される。低減したい各面の帯電の量が電荷密度の絶対値で３０μＣ／ｍ２以上２００μＣ／ｍ２以下程度であれば、弱充電モードで、除電ユニット数ｎは、１０以上２０以下、強充電モードで、除電ユニット数ｎは、５以上１０以下であることが適切である。また、電荷密度の絶対値で３００μＣ／ｍ２以上５００μＣ／ｍ２以下程度であれば、弱充電モードで、除電ユニット数ｎは、２０以上４０以下、強充電モードで、除電ユニット数ｎは、１０以上２０以下であることが適切である。
除電ゲート長Ｄ２に理論的上限はなく、除電ゲート長Ｄ２は、使用する電極ユニット数ｎと実用寸法とに基づき、適当な値に定めることが出来る。実際のフィルムの製造装置、加工装置における上限は、１０００ｍｍ程度といえる。これ以上の除電ゲート長Ｄ２が必要となる場合は、例えば、１０個の除電ユニットを配置する場合に、５ユニットずつに２分割して、除電ユニットを配置しても、十分な効果が得られる。
これは、本発明による除電装置のそれぞれの除電ユニットにおいて、見かけ上の無帯電の状態が保たれることによる。従って、特許文献１に開示されている除電装置と違い、本発明による除電が行われたフィルムは、後段での直流および／または交流除電器がなくても、搬送ロールなどの周辺の接地構造物に対し接近あるいは接触しても、放電を生じることがない。
なお、先に述べた通り、複数の除電ユニットが、相互に関連性を持たずにバラバラに設置される形態は、弱充電モードでのイオンの広がりが確保出来なくなるため、好ましくない。強充電モードで本発明を実施する場合、始めの５つの除電ユニットと後の５つの除電ユニットとの間の距離に配慮したほうが良い。すなわち、除電ユニットを２〜１０個程度まとめて設けることが好ましい。
隣接する除電ユニットの間、例えば、第１の除電ユニットＳＵ１と第２の除電ユニットＳＵ２との間で、シールド電極５ｇ−１の一部と、シールド電極５ｇ−２の一部とを共用することも可能である。
第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに印加される交流電圧の位相は、互いに１８０度異なっているのが好ましい。これは、もっとも電界が強く効率的に正負イオン３０１、３０２を引き寄せることが出来るためである。しかし、位相差がおおむね１８０度に近ければ、電源や負荷のもつ容量、特に、高圧線と針電極との間に直列に挿入された電撃保護用の容量等により発生する若干の位相ずれがあっても、問題なく使用することが出来る。
周波数ｆは、２０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下程度が好ましい。周波数ｆの値は、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆ間において、フィルムＳへの正負イオン３０１、３０２の強制照射が起こる条件式（０．０４２５ｘｄ１ ２ｘｆ≦Ｖ）や、同期重畳強さをあらわすＸの値、除電ゲート長と印加電圧の周期との関係をあらわす式を満足することを条件に、任意に選定することが出来るが、それらをあわせて考慮すると、上記の範囲、すなわち、２０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下が、適当といえる。商用周波数である周波数５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚを使用するのは、除電の効果が十分に得られるとともに、装置の簡便化、低コスト化が図られるため好ましい。電極ユニットには、商用周波数を印加出来る通常の除電器の放電電極を使用することが可能であり、先に述べた図２９や図３０に示されるような放電電極が好ましく用いられる。
本発明においては、フィルムＳの各部において、第１の面１００および第２の面２００のそれぞれに対して、同時に、実質的に互いに逆極性の単極性のイオン雲を照射し、その後、第１の面１００および第２の面２００のそれぞれに対して、前記照射の際とは極性が反転した単極性のイオン雲を照射しているので、フィルムＳの両面に混在する正負の静電荷１０１、１０２、２０１、２０２を効率的に除電出来、実質的に無帯電のフィルムを製造することが出来る。
その結果、除電処理を受けたフィルムの帯電状態は、フィルムの各面の電荷密度が、フィルムの移動方向に、ほぼ正弦波状に周期的に変化し、その振幅が、２μＣ／ｍ２以上１５０μＣ／ｍ２以下で、かつ、フィルムの見かけ上の電荷密度が、−２μＣ／ｍ２以上＋２μＣ／ｍ２以下となる。
各面の電荷密度がほぼ正弦波状になめらかに周期的に変化するフィルムは、フィルムの沿面方向の電界が小さいため、静電気による問題を引き起こし難い。本発明により得られる除電されたフィルムは、フィルムの各面の電荷密度が−１５０μＣ／ｍ２以上１５０μＣ／ｍ２以下であるため、少なくとも片方の面に機能性膜を設けるのに適している。本発明により得られる除電されたフィルムは、特に、機能性膜が金属蒸着膜で形成された金属蒸着フィルム等、導電性を有する機能性膜付きフィルムを製造するのに最適である。ここで、導電性を有する機能性膜付きフィルムを製造するには、金属蒸着や、メッキ、アルミニウム等の金属箔との貼りあわせを行なう等の方法があげられる。導電性を有する機能性膜付きフィルムの、導電性を有する機能性膜は、表面固有抵抗が、１０１２Ω／□以下が好ましい。この値は、接地による高い帯電防止効果が得られるとされている値であり、電荷が速やかに移動することを表す。特に、表面固有抵抗が１０１０Ω／□以下の機能性膜は、静電気的に導体と見なせるとされている値であり好ましい。
仮に、フィルムの各面が、正または負のいずれかの極性に偏って帯電している場合、金属蒸着フィルムにおいては、フィルム全体が正または負の電荷を持つことになり、金属蒸着フィルムとして好ましくない。これは、金属蒸着フィルムにおいては、電荷密度が小さくても、金属蒸着フィルム全体の面積が大きければ、全電荷量（電荷密度×面積）が大きくなり、放電時に大電流が流れやすくなるためである。帯電が正負両極性に変化する場合、金属蒸着フィルムの面積が大きくても、本発明により得られる除電されたフィルムでは、帯電は正負電荷の混在によりキャンセルされるため、全電荷量は、低く抑えられる。
また、本発明により得られる除電されたフィルムは、特に、シリコーン系などの離型性を持つ樹脂を用いて機能性膜が形成された、離型性を有する機能性膜付きフィルムを製造するのに好適に用いられる。これは、離型性を持つ樹脂においては、その表面エネルギーが小さいため、特にフィルム表面の電界による影響をうけ、塗布ムラを生じやすいためである。表面エネルギーが小さく、離型性を有する樹脂としてほかに、フッ素系や、ワックス系の樹脂が挙げられ、本発明により得られる除電されたフィルムに塗布されることで、好適に離型性を有する機能性膜を製造することが出来る。
更に、見かけ上の電荷密度が、−２μＣ／ｍ２以上＋２μＣ／ｍ２以下とバランスし、見かけ上の無帯電の状態であることも重要である。本発明により除電されたフィルムは、見かけ上の無帯電の状態であるため、新たなスタチックマークの発生等の問題を起こし難い。また、特に、フィルム各面の電荷密度が−３０μＣ／ｍ２以上３０μＣ／ｍ２以下であれば、例え、金属蒸着等で完全に片面電荷の影響を受ける工程があっても、放電などの問題を引き起こさない。この帯電状態のフィルムは、本質的に無帯電のフィルムといえる。電荷密度の値の制御は、印加電圧を弱充電モードの下限付近までさげる手法、あるいは、同期重畳強さを表わすＸの値を小さくするように、除電ユニット間隔、フィルムの移動速度、あるいは、印加電圧周波数を制御する手法により、容易に行える。
本発明において、フィルムの面内の各部における各面の背面平衡電位、および各面の電荷密度とは、１０ｃｍ×１０ｃｍのフィルムを切り出し、フィルムの移動方向に垂直な方向に２０箇所以上の位置において、フィルムの移動方向に連続して、測定した結果のことをさす。
本発明において、フィルムの各部における、面内方向の位置が同じ部位の前記第１の面の電荷密度と前記第２の面の電荷密度の和、すなわち見かけ上の電荷密度が、−２μＣ／ｍ２以上＋２μＣ／ｍ２以下であるとは、１０ｃｍ×１０ｃｍのフィルムを切り出した際に、第１の面１００と第２の面２００の同じ位置の電荷密度の分布を、フィルムの移動方向に垂直な方向に２０箇所以上の位置において、フィルムの移動方向に連続して、測定した結果が、この範囲に含まれていることをさす。
ただし、簡便には、以下の方法により、フィルムが見かけ上の無帯電であるか否か、すなわち見かけ上の電荷密度が、−２μＣ／ｍ２以上＋２μＣ／ｍ２以下であるか否かを確認できる。
（１）フィルムへのトナー付着有無の調査：
フィルムを接地導体からフィルムの厚みに対して十分な距離、例えば１００倍以上離した状態で、フィルムにトナーをふりかけ、トナーの局所的な付着を調べる。
トナー粉が、シートの見かけ上の電荷密度が高い部分に付着することは先に述べた通りである。通常、見かけ上の電荷密度が、絶対値で１μＣ／ｍ２以上となる局所的な帯電があれば、フィルムにトナーが付着する。従って、トナーが局所的に付着しないフィルムにおいては、見かけ上の電荷密度が、絶対値で１μＣ／ｍ２以上となる局所的な場所はないと判断できる。
（２）架空時電位の測定：
フィルムを接地導体からフィルムの厚みに対して十分な距離、例えば１００倍以上離した状態で、表面電位計により、電位を測定する。
フィルムの見かけ上の電荷密度が、局所的でなく、全面ほぼ均一に、帯電している場合、トナーの局所的な付着は見られない。しかし、この場合、フィルムの架空時電位が高くなる。表面電位計の視野範囲において、見かけ上の電荷密度がσｅ［単位：μＣ／ｍ２］で均一に帯電しているフィルムが、接地導体と平行に、接地導体からの距離ｄｅ［単位：ｍｍ］の空中に保持されているとき、フィルムの架空時電位Ｖｅ［単位：Ｖ］はＶｅ＝１０００×σｅ×ｄｅ／８．８５４となる。例えば、接地導体に平行に、接地導体からの距離が８．８５４ｍｍの空中に保持されたフィルムの電位が−１以上１ｋＶ以下の範囲であれば、表面電位計の視野範囲において、見かけ上の電荷密度の平均値は−１μＣ／ｍ２以上１μＣ／ｍ２以下の範囲である。接地導体からフィルムが遠ざかるほど、フィルム電位は上昇する。従って、簡易測定においては、接地導体とフィルムとの最短距離を基準にすれば十分である。例えば、接地導体とフィルムとの最短距離が１０ｍｍ以上であって、架空時電位が−１ｋＶ以上１ｋＶ以下のフィルムであれば、見かけ上の電荷密度の平均値が−１μＣ／ｍ２以下１μＣ／ｍ２以下の範囲であると判断するに十分足りる。架空時電位の測定に用いられる表面電位計として、例えば、ＴＲｅｋ社製表面電位計５２３等があげられる。ＴＲｅｋ社製表面電位計５２３における視野は、測定距離４０ｍｍにおいて約１５０ｍｍφ、６０ｍｍにおいて約３００ｍｍφとされており、この視野内における、フィルムの見かけ上の電荷密度の平均値が−１μＣ／ｍ２以下１μＣ／ｍ２以下の範囲にあるか否かを判断できる。なお、このような表面電位計によりフィルムの平均電位を測定する場合は、表面電位計の視野の大きさは、フィルムの面内方向の広さよりも十分小さく設定する必要がある。
このように、フィルムへのトナーの付着と、架空時電位の測定とを併用することで、フィルムの見かけ上の電荷密度が局所的にも、平均的にも−２μＣ／ｍ２以上２μＣ／ｍ２以下の範囲内にあることを簡易的に評価できる。
本発明の実施態様の説明においては、全ての除電ユニットは、全て同一の電極形状、同一の電極配置、同一の電極間隔、同一の印加電圧の実効値の下に説明されているが、それぞれの除電ユニットが、それぞれ異なる電極形状や電極配置や電極間隔のものであっても良いし、実効電圧も必ずしも同一でなくても良い。それぞれの除電ユニットが、それぞれ、本発明の作用、効果が得られる条件を具備していれば良い。
ただし、前述の除電ユニット間の能力差を考えれば、全ての除電ユニットが、同じ形状、配置を有し、同じ印加電圧で作動されることが好ましい。強充電モードで動作する除電ユニットと弱充電モードで動作する除電ユニットの両方を使用し、除電ユニットごとで、異なる除電動作をするものを組み合わせて用いても良いし、必要に応じて、本発明の除電装置以外の除電装置を併用することも可能である。
各除電ユニットの第１および第２のイオン生成電極とフィルムとの位置関係については、第１および第２のイオン生成電極からのイオンの照射量の差を小さくするため、また、フィルムとイオン生成電極の先端等との接触によってフィルムにキズ等が発生することを極力さけるために、フィルムが第１および第２のイオン生成電極の先端の中央を通ることが好ましい。このために、フィルムにたわみが発生しにくい条件で、フィルムを移動させることが好ましく、図３２に示されるように、フィルムＳの移動方向５ｌと、鉛直方向５ｋとのなす角θが、４５°以下になるように、除電ユニットが構成されていることが好ましい。特に、フィルムＳの移動方向５ｌと、鉛直方向５ｋとが一致、すなわち角度θが０°が最も好ましい。角度θは、絶対値で定義され、更に、フィルムＳの移動方向が反対であっても、同一の角度であるものとする。
実施例および比較例における除電の効果は、次の方法により評価された。
[フィルムの見かけ上の帯電分布の判定方法（判定方法Ｉ）]
除電後のフィルムの被除電部位に、複写機で用いるトナーをふりかけた。その付着の様子により次の３段階で評価した。
符号Ｅ： トナーがフィルム全面のどこにも付着しないかごく薄く付着する
符号Ｇ： トナーが薄く付着するが、局所的にトナーが濃く付着する部位がない
符号Ｂ： トナーが濃く付着する部位が存在する
[フィルム各面の帯電分布の判定方法（判定方法ＩＩ）]
フィルムの帯電分布を評価する面（以下、被評価面という）をステンレススチール（ＳＵＳ）板に密着させておき、逆面をエタノールで拭いて乾燥させることにより、逆面の電荷のみを電荷中和する処理を施し、この後フィルムをＳＵＳ板から剥離し、被評価面からトナーをふりかけた。その付着の様子により、次の３段階で評価した。
符号Ｅ： 局所的にトナーが濃く付着する部位がなく、ＳＵＳ板から剥離する際の剥離放電がない
符号Ｇ： ＳＵＳ板から剥離する際の剥離放電はあるが、局所的にトナーが濃く付着する部位はない
符号Ｂ： トナーが濃く付着する部位が存在する
[塗布ムラの判定方法（判定方法ＩＩＩ）]
[アイソパーにおける塗布ムラの判定方法（判定方法ＩＩＩ−１）]
フィルムに塗布剤、アイソパー（アイソパーＨ）（エクソン株式会社の商品名）を塗布して、塗布ムラ、すなわち、塗布剤を局所的にはじく部位が生じないかを調べた。フィルムは、金属板の上に置き、ワイヤー直径０．２５ｍｍのメタリングバーで、約０．３ｍ／秒の速さで、塗布剤をハンドコートし、金属板上に静置した状態でと、金属板から剥がす際に、目視にて塗布ムラを確認し、次の２段階で評価した。
符号Ｇ： 塗布ムラなし
符号Ｂ： 塗布ムラあり
[シリコーンにおける塗布ムラの判定方法（判定方法ＩＩＩ−２）]
フィルムにシリコーン離型塗布剤（溶媒トルエン。信越化学（株）製ＫＳ８４７Ｈ １０重量部、ＰＬ−５０Ｔ ０．１重量部、トルエン １００重量部）を塗布して、塗布ムラ、すなわち、塗布剤を局所的にはじく部位が生じないかを調べた。フィルムは、金属板の上に置き、ワイヤー直径０．２５ｍｍのメタリングバーで、約０．３ｍ／秒の速さで、塗布剤をハンドコートし、金属板上に静置した状態でと、金属板から剥がす際に、目視にて塗布ムラを確認し、次の２段階で評価した。
符号Ｇ： 塗布ムラなし
符号Ｂ： 塗布ムラあり
[フィルムの各面の背面平衡電位、および、電荷密度の測定方法（測定方法ＩＶ）]
[背面平衡電位の測定方法（測定方法ＩＶ−１）]
フィルムの被評価面とは逆の面を、直径１０ｃｍのハードクロムメッキロールからなる金属ロールに密着させ、電位を測定した。電位計として、モンロー社製モデル２４４を、そのセンサとして、開口部直径１．７５ｍｍを有するモンロー社製プローブ１０１７を用いた。電位計をフィルム上２ｍｍの位置に置いた。この位置での視野は、モンロー社カタログより、直径約６ｍｍの範囲である。金属ロールをリニアモータを使用し、約１ｍ／分の低速で回転させながら、電位計で背面平衡電位Ｖｆ［単位：Ｖ］を測定した。
また、次の方法で、背面平衡電位の絶対値の面内の最大値を求めた。すなわち、フィルム幅方向に、電位計を２０ｍｍ程度スキャンさせて、絶対値の最大値が得られる幅方向の位置を決める。次いで、幅方向の位置を固定して、電位計を、フィルムが除電処理されたときのフィルムの移動方向、すなわち、フィルムの長さ方向に、スキャンさせて電位を測定する。フィルム面内の背面平衡電位は、２次元的にすべてのポイントを測定するのが理想であるが、前述の方法で、フィルム面内の電位の分布を近似する。フィルム幅が１ｍを越す場合には、フィルムの幅方向のほぼ中央部と端部において、２０ｍｍ程度を切り出し、スキャンさせ、最大値が得られる場所を探し、その後、フィルムが除電処理されたときのフィルムの移動方向に、スキャンさせて、電位を測定する。また、判定方法I、IIにおいて、除電前のフィルムの幅方向の特定位置に、局所的に強い帯電箇所が見られた場合、除電前、後のフィルムに対し、その幅方向の位置において、フィルムの移動方向に、スキャンさせて、電位を測定する。これにより、フィルム面内の絶対値の最大値を求めた。測定結果は、背面平衡電位の絶対値の最大値により次の３段階に区分けした。
符号Ｅ： ２００Ｖ以下
符号Ｇ： ２００Ｖを越え、３４０Ｖ以下
符号Ｂ： ３４０Ｖを越える
[電荷密度の測定方法（測定方法ＩＶ−２）]
背面平衡電位Ｖｆ［単位：Ｖ］により、センサ直下のフィルム被評価面の電荷密度σ［単位：Ｃ／ｍ２］を、関係式σ＝Ｃ×Ｖｆ（ただし、Ｃは、単位面積当たりの静電容量［単位：Ｆ／ｍ２］）により求めた。フィルム厚さが、測定視野より十分小さいことから、単位面積当たりの静電容量Ｃは、平行平板の静電容量Ｃ＝ε０×εｒ／ｄｆ（ただし、ｄｆは、フィルムの厚さ、ε０は真空中の誘電率８．８５４×１０−１２Ｆ／ｍ、εｒはフィルムの比誘電率）で近似した。ポリエチレンテレフタレートの比誘電率εｒは、３とした。算出された電荷密度の絶対値の最大値により、次の３段階で評価した。
符号Ｅ： ３０μＣ／ｍ２未満
符号Ｇ： ３０μＣ／ｍ２以上、１５０μＣ／ｍ２未満
符号Ｂ： １５０μＣ／ｍ２以上
[スベリの判定方法（判定方法Ｖ）]
フィルムを１０５ｍｍ×１５０ｍｍに切り出し、切り出したフィルムの被評価面と反対の面に、同じサイズの厚さ１２μｍのアルミニウム箔を貼りあわせ、一回り大きい水平なＳＵＳ板の上に、被評価面がＳＵＳ板と接触する様にして、なるべく平坦になるように載せ、フィルムを水平に引き出し、フィルムが移動し始める際の最大荷重をバネばかりで測定した。得られた値に基づき、次の３段階で評価した。
符号Ｅ： １５ｇ未満
符号Ｇ： １５ｇ以上、２０ｇ未満
符号Ｂ： ２０ｇ以上
[見かけ上の電荷密度の簡易判定方法（判定方法ＶＩ）]
判定方法Iにより、フィルムの見かけ上の帯電分布を評価するとともに、接地金属からの最短距離が１０〜３０ｃｍになるよう空中に把持したフィルムの架空時電位を測定した。電位計として、ＴＲｅｋ社製モデル５２３を用いた。電位計をフィルム上４０ｍｍの位置に置いた。これはＴＲｅｋ社の推奨測定距離である。
測定結果は、判定方法Iおよび架空時電位の値により次の３段階に区分けした。
符号Ｅ： 判定方法Iの結果がＥで、かつ架空時電位が−０．５ｋＶ以上０．５ｋＶ以下
符号Ｇ： 判定方法Iの結果がＧで、かつ架空時電位が−０．５ｋＶ以上０．５ｋＶ以下
符号Ｂ： 判定方法Iの結果がＢ、または架空時電位が−０．５ｋＶ未満もしくは０．５ｋＶより大きい
実施例１−２、ならびに、比較例１−３
図１７に示される除電装置において、電気絶縁性シートＳとして、幅２００ｍｍ、厚さ６．３μｍの２軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製ルミラー６ＸＶ６４Ｆ、以下、原反Ａという）を用いた。このフィルムは、磁気テープ用ベースフィルムである。フィルムＳを速度１５０ｍ／分で移動させた。フィルムＳは、平滑な磁性体形成面を有するため、摩擦帯電が起こりやすく、フィルムＳの面には、巻取時に発生した放電痕があった。
第１および第２の電極ユニットとしては、図２９に示される針電極列を備えたものを使用した。この針の幅方向の間隔ｄ５は、１２．７ｍｍであった。この第１および第２の電極ユニットを、フィルムＳの移動方向に対して直交するように、かつ、フィルムＳの面と平行になるように、フィルムＳを挟んで、上下に設置し、除電ユニットとした。第１および第２の電極ユニットにおいて、針の先端の幅方向位置はそれぞれ同じとした。除電ユニットの総数ｎは、１０とした。
各針電極列の針の先端、すなわち各除電ユニットの各イオン生成電極の先端は、幅方向に直線状に並び、電極のたわみは、無視出来るほど小さかった。また、上述の通り、フィルムＳの移動方向に直交するように、除電ユニットを並べたので、次のｄ０〜ｄ４の値に、あきらかな幅方向の分布はないものと判断した。これらｄ０〜ｄ４の値は、電極ユニット、ならびに、除電ユニットの幅方向端部において測定した値である。
各除電ユニットにおいて、電極ずれ量ｄ０［単位：ｍｍ］は、表１に示される通りとし、法線方向電極間距離ｄ１は、３０ｍｍ、法線方向シールド電極間距離ｄ３は、３４ｍｍ、シールド電極開口幅ｄ４は、８．５ｍｍであった。
隣接する除電ユニットの間隔は、全て同じとした。除電ユニット間隔ｄ２［単位：ｍｍ］は、表１に示される。各除電ユニットにおける針の先端の幅方向位置は、それぞれ同じとした。各除電ユニットの第１のイオン生成電極同士は全て同相とし、各除電ユニットの第２のイオン生成電極同士も全て同相とし、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに接続する電源５ｃ、５ｅには、周波数６０Ｈｚ、実効電圧４ｋＶの交流電源を用い、互いに位相が逆になるよう、電源内部の昇圧トランスの入力を切り替えた。シールド電極５ｇ、５ｈは、ともに接地した。フィルムＳは、各除電ユニットにおける第１および第２のイオン生成電極間の略中央を通るようにした。
実施例１−２、ならびに、比較例１−３における、除電のモードは、図２４のグラフ上に点Ａで示される通り、弱充電モードであった。
これらのフィルムの見かけ上の帯電分布について、上記判定方法Ｉに基づき、評価を行った。その結果が表１に示される。
Figure 0004617757
実施例３−４、ならびに、比較例４
図１７に示される除電装置において、電気絶縁性シートＳとして、幅３００ｍｍ、厚さ３０μｍの２軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製ルミラー３０Ｒ７５、以下、原反Ｂという）を用い、表２に示されるフィルムＳの移動速度ｕ［単位：ｍ／分］で移動させた。このフィルムには、巻取時に発生した放電痕があった。第１および第２の電極ユニットとしては、図２９に示される針電極列を備えたものを使用した。この針の幅方向の間隔ｄ５は、１２．７ｍｍであった。この第１および第２の電極ユニットを、フィルムＳの移動方向に対して直交するように、かつ、フィルムＳの面と平行になるように、フィルムＳを挟んで、上下に設置し、除電ユニットとした。第１および第２の電極ユニットにおいて、針の先端の幅方向位置はそれぞれ同じとした。除電ユニットの総数ｎは１０とした。
各針電極列の針の先端、すなわち各除電ユニットの各イオン生成電極の先端は、幅方向に直線状に並び、電極のたわみは、無視出来るほど小さかった。また、上述の通り、フィルムＳの移動方向に直交するように除電ユニットを並べたので、次のｄ０〜ｄ４の値に、あきらかな幅方向の分布はないものと判断した。これらｄ０〜ｄ４の値は、電極ユニット、ならびに、除電ユニットの幅方向端部において測定した値である。
各除電ユニットにおいて、電極ずれ量ｄ０は、０ｍｍ、法線方向電極間距離ｄ１は、２０ｍｍとし、法線方向シールド電極間距離ｄ３は、２４ｍｍ、シールド電極開口幅ｄ４は、８．５ｍｍであった。
除電ユニット間隔ｄ２は、全て２３ｍｍとし、各除電ユニットにおける針先端の幅方向位置は、同じとした。各除電ユニットの第１のイオン生成電極同士は全て同相とし、各除電ユニットの第２のイオン生成電極同士も全て同相とし、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに接続する電源５ｃ、５ｅには、周波数６０Ｈｚ、実効電圧４ｋＶの交流電源を用い、互いに位相が逆になるよう、電源内部の昇圧トランスの入力を切り替えた。シールド電極５ｇ、５ｈは、ともに接地した。フィルムＳは、各除電ユニットにおける第１および第２のイオン生成電極間の略中央を通るようにした。
実施例３、および、４、ならびに、比較例４における、除電のモードは、図２４のグラフ上に点Ｂで示される通り、強充電モードであった。除電のモードと、強充電モードにおけるフィルムＳの各部位への正負イオン照射割合、および、同期重畳強さＸの値が、表２に示される。
比較例５、および、６
図４に示される除電装置において、実施例３の場合と同じフィルムＳ（原反Ｂ）を表２に示されるフィルムＳの移動速度ｕ［単位：ｍ／分］で移動させた。正負イオン生成電極２ｂとして、針電極列からなるものを４本使用し、全ての正負イオン生成電極２ｂ先端とイオン吸引電極２ｄとの距離が２０ｍｍになるように配置した。全ての正負イオン生成電極２ｂへの印加電圧は、実効値８ｋＶ、イオン吸引電極２ｄへの印加電圧は、実効値５ｋＶ、周波数は、それぞれ２００Ｈｚとし、全ての正負イオン生成電極２ｂへの印加電圧とイオン吸引電極２ｄへの印加電圧とが逆位相となるようにした。また、後段の２台の直流除電器２ｅには、それぞれ＋５ｋＶと−５ｋＶの電圧を印加し、最後段の交流除電器２ｆには、実効値８ｋＶの電圧を印加した。
実施例３、および、４、ならびに、比較例４、５、および、６で得られたフィルムＳの第１の面の帯電分布、塗布ムラ有無、第１の面の背面平衡電位、および第１の面の電荷密度について、上記判定方法ＩＩ、判定方法ＩＩＩ−１、ならびに、測定方法ＩＶ−１、ＩＶ−２に基づき、評価を行った。その結果が表２に示される。
Figure 0004617757
実施例５−６、ならびに、比較例７
図１７に示される除電装置において、電気絶縁性シートＳとして、幅３００ｍｍ、厚さ１２μｍの２軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製ルミラー１２Ｐ６０、以下、原反Ｃという）を用い、フィルムＳを速度３００ｍ／分で移動させた。フィルムＳは、蒸着用途で濡れ性改善のために、コロナ処理が施されている。そのために、細かい帯電模様が、コロナ処理面に見られた。
第１および第２の電極ユニットとしては、図２９または図３０に示される針電極列を備えたものを用いた。いずれの電極ユニットを用いたかは、表３に示される。図２９に示される針の幅方向の間隔ｄ５は、１２．７ｍｍであり、図３０に示される針の幅方向の間隔ｄ５は、１９ｍｍであった。この第１および第２の電極ユニットを、フィルムＳの移動方向に対して直交するように、かつ、フィルムＳの面と平行になるように、フィルムＳを挟んで、上下に設置し、除電ユニットとした。第１および第２の電極ユニットにおいて、針の先端の幅方向位置はそれぞれ同じとした。除電ユニット数ｎは、２とした。
各針電極列の針の先端、すなわち各除電ユニットの各イオン生成電極の先端は、幅方向に直線状に並び、電極のたわみは、無視出来るほど小さかった。また、上述の通り、フィルムの移動方向に直交するように、除電ユニットを並べたので、次のｄ０〜ｄ４の値に、あきらかな幅方向の分布はないものと判断した。これらｄ０〜ｄ４の値は、電極ユニット、ならびに、除電ユニットの幅方向端部において測定した値である。
各除電ユニットにおいて、電極ずれ量ｄ０は、０ｍｍとし、法線方向電極間距離ｄ１および法線方向シールド電極間距離ｄ３［単位：ｍｍ］、シールド電極開口幅ｄ４［単位：ｍｍ］は、表３に示される通りとした。
除電ユニット間隔ｄ２ｍｍは、表３に示される通りとし、各除電ユニットにおける針の先端の幅方向位置は、同じとした。各除電ユニットの第１のイオン生成電極同士は同相とし、各除電ユニットの第２のイオン生成電極同士は同相とし、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに接続する電源５ｃ、５ｅには、周波数６０Ｈｚの交流電源を用い、実効電圧を４ｋＶまたは７ｋＶとして、互いに位相が逆になるよう、電源内部の昇圧トランスの入力を切り替えた。いずれの実効電圧が用いられたかは、表３に示される。シールド電極５ｇ、５ｈは、ともに接地した。フィルムは、各除電ユニットにおける第１および第２のイオン生成電極間の略中央を通るようにした。
実施例５、および、比較例７における除電のモードは、図２４のグラフ上に点Ｂで示される通り、強充電モードであった。実施例６における除電のモードは、図２４のグラフ上に点Ｃで示される通り、弱充電モードであった。除電のモードと、強充電モードにおけるフィルム各部への正負イオン照射割合、および、同期重畳強さＸの値が、表３に示される。
これらのフィルム第１の面の帯電分布、スベリについて、上記判定方法ＩＩ、および、判定方法Ｖに基づき、評価を行った。その結果が表３に示される。
Figure 0004617757
実施例７
実施例１のフィルムに対し、上記絶縁シートの各面の背面平衡電位、および、電荷密度の測定の方法で、各面の電荷密度を測定したところ、平滑面（磁性体が形成される面）である第１の面が、平均して、−７μＣ／ｍ２、第２の面が、平均して、＋６．５μＣ／ｍ２に帯電していた。
実施例８
各除電ユニットの第１のシールド電極に、＋５０Ｖ程度の電圧、各除電ユニットの第２のシールド電極に、−５０Ｖ程度の電圧を印加した他は、実施例１と同じ方法で、除電すると、平滑面である第１の面と、それと反対側の第２の面ともに、それぞれの帯電が、−２μＣ／ｍ２以上＋２μＣ／ｍ２以下となる。これは、各面の電荷密度の絶対値が減じられている結果を示す。
実施例９、および、８
原反Ｂ、ならびに、実施例３、比較例４、５、および、６で得られたフィルムの各面の帯電分布について、上記測定方法ＩＶ−２に基づき、各面の電荷密度を調べ、さらに、周期性の有無とフィルム上の面内方向が同じ位置における両面の電荷密度の和の絶対値、すなわち見かけ上の電荷密度の絶対値［単位：μＣ／ｍ２］、各面の電荷密度分布のフィルム移動方向周期［単位：ｍｍ］について調べた。その結果が表４に示される。
Figure 0004617757
実施例１０−１２、および、比較例９
図１７に示される除電装置において、電気絶縁性シートＳとして、幅３００ｍｍ、厚さ９μｍの２軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製ルミラー９Ｐ６０、以下、原反Ｄという）を用い、表５に示される速度ｕ［単位：ｍ／分］でフィルムＳを移動させた。フィルムＳは、濡れ性改善のために、コロナ処理が施されており、その処理による帯電が強く、強いスジ上の帯電模様が、コロナ処理面、非処理面の両方に見られた。
第１および第２の電極ユニットとしては、図２９に示される針電極列を備えたものを使用した。この針の幅方向の間隔ｄ５は、１２．７ｍｍであった。第１および第２の電極ユニットを、フィルムＳの移動方向に対して直交するように、かつ、フィルムＳの面と平行になるように、フィルムＳを挟んで、上下に設置し、除電ユニットとした。第１および第２の電極ユニットにおいて、針の先端の幅方向位置はそれぞれ同じとした。除電ユニットの総数ｎは、１０とした。
各針電極列の針の先端、すなわち各除電ユニットの各イオン生成電極の先端は、幅方向に直線状に並び、電極のたわみは、無視出来るほど小さかった。また、上述の通り、フィルムＳの移動方向に直交するように除電ユニットを並べたので、次のｄ０〜ｄ４の値に、あきらかな幅方向の分布はないものと判断した。これらｄ０〜ｄ４の値は、電極ユニット、ならびに、除電ユニットの幅方向端部において測定した値である。
各除電ユニットにおいて、電極ずれ量ｄ０は、０ｍｍ、法線方向電極間距離ｄ１［単位：ｍｍ］および法線方向シールド電極間距離ｄ３［単位：ｍｍ］は、表５に示される通りとし、シールド電極開口幅ｄ４は、８．５ｍｍであった。
除電ユニット間隔ｄ２は、全て２５ｍｍとし、各除電ユニットにおける針先端の幅方向位置は、同じとした。各除電ユニットの第１のイオン生成電極同士は全て同相とし、各除電ユニットの第２のイオン生成電極同士も全て同相とし、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに接続する電源５ｃ、５ｅには、実効電圧４ｋＶ、周波数６０Ｈｚの交流電源を用い、互いに位相が逆になるよう、電源内部の昇圧トランスの入力を切り替えた。シールド電極５ｇ、５ｈは、ともに接地した。フィルムは、各除電ユニットにおける第１および第２のイオン生成電極間の略中央を通るようにした。
実施例１０および１１における除電のモードは、図２４のグラフ上に点Ａで示される通り、弱充電モードであった。実施例１２および比較例９における除電のモードは、図２４のグラフ上に点Ｄで示される通り強充電モードであった。除電のモードと、強充電モードにおける、フィルム各部への正負イオン照射割合および同期重畳強さＸの値が表５に示される。
これらのフィルムの帯電分布について、上記測定方法ＩＶ−２ならびに、判定方法ＶＩに基づいて、第１の面の電荷密度、および（簡易方法による）見かけ上の電荷密度を調べた。さらに、周期性の有無と第１の面の電荷密度分布のフィルム移動方向周期［単位：ｍｍ］について調べた。その結果が表５に示される。
Figure 0004617757
実施例１３−２２、および、比較例１０−１２
図１７に示される除電装置において、電気絶縁性シートＳとして、幅３００ｍｍ、厚さ２５μｍの２軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製ルミラー２５Ｒ７５、以下、原反Ｅという）を用い、表６に示される速度ｕ［単位：ｍ／分］でフィルムＳを移動させた。フィルムＳは、除電前に、各面がほぼ無帯電であることを確認した。
第１および第２の電極ユニットとしては、図２９に示される針電極列を備えたものを使用した。この針の幅方向の間隔ｄ５は、１２．７ｍｍであった。第１および第２の電極ユニットを、フィルムＳの移動方向に対して直交するように、かつ、フィルムＳの面と平行になるように、フィルムＳを挟んで、上下に設置し、除電ユニットとした。第１および第２の電極ユニットにおいて、針の先端の幅方向位置はそれぞれ同じとした。除電ユニットの総数ｎは、１０とした。
各針電極列の針の先端、すなわち各除電ユニットの各イオン生成電極の先端は、幅方向に直線状に並び、電極のたわみは、無視出来るほど小さかった。また、上述の通り、フィルムＳの移動方向に直交するように、除電ユニットを並べたので、次のｄ０〜ｄ４の値に、あきらかな幅方向の分布はないものと判断した。これらｄ０〜ｄ４の値は、電極ユニット、ならびに、除電ユニットの幅方向端部において測定した値である。
各除電ユニットにおいて、電極ずれ量ｄ０は、０ｍｍ、法線方向電極間距離ｄ１は、２５ｍｍとし、法線方向シールド電極間距離ｄ３は、２９ｍｍ、シールド電極開口幅ｄ４は、８．５ｍｍであった。
除電ユニット間隔ｄ２は、全て２５ｍｍとし、各除電ユニットにおける針先端の幅方向位置は、同じとした。各除電ユニットの第１のイオン生成電極同士は全て同相とし、各除電ユニットの第２のイオン生成電極同士も全て同相とし、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに接続する電源５ｃ、５ｅには、実効電圧４ｋＶ、周波数６０Ｈｚの交流電源を用い、互いに位相が逆になるよう、電源内部の昇圧トランスの入力を切り替えた。シールド電極５ｇ、５ｈは、ともに接地した。フィルムＳは、各除電ユニットにおける第１および第２のイオン生成電極間の略中央を通るようにした。
実施例１３−２２、および、比較例１０−１２における、除電のモードは、図２４のグラフ上に点Ｄで示される通り、強充電モードであった。実施例１３−２２、および、比較例１０−１２における、フィルム各部への正負イオン照射割合および同期重畳強さＸの値は、表６に示される。
これらのフィルムＳの帯電分布について、上記測定方法ＩＶ−２ならびに、判定方法ＶＩに基づき、第１の面の電荷密度、および（簡易方法による）見かけ上の電荷密度を調べた。さらに、周期性の有無と第１の面の電荷密度分布のフィルム移動方向周期［単位：ｍｍ］について調べた。その結果が表６、および、図３３に示される。
図３３において、横軸は、フィルムの移動速度ｕ［単位：ｍ／分］を示し、第１縦軸（左側軸）は，同期重畳強さＸの値を示す。第２縦軸（右側軸）は、実施例１３−２２、および、比較例１０−１２における各面の電荷密度の絶対値の最大値の値を示す。図３３における点ａ−ｍは、表６に示される通り、各実施例または比較例との対応を示している。
Figure 0004617757
実施例２３
図１７に示される除電装置において、電気絶縁性シートＳとして、幅１１００ｍｍ、長さ６０００ｍ、厚さ３８μｍの２軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製ルミラー３８Ｓ２８、以下、原反Ｆという）を用いた。フィルムロールからフィルムＳを巻出し、フィルムＳを速度１００ｍ／分で除電装置を通過させた。除電装置を通したフィルムＳに、シリコーン離型コーティング液（信越化学社製）を塗工し、その後、乾燥機でコーティング液の溶剤を完全に除去した後、巻取部で、フィルムＳをロール状に巻き取った。
除電前のフィルムＳは、局所的な帯電部分を有していた。この帯電は、フィルムの長手方向において、正と負の周期的な変化を示し、正帯電部と負帯電部の大きさは、数１０ｍｍ程度であった。
このフィルムＳの帯電部分における第１の面の背面平衡電位の分布は、フィルムＳの移動方向に電位計を移動させながら、測定され、結果は、図３４に示される。図３４のグラフにおける縦軸は、背面平衡電位の値［単位：Ｖ］を示し、横軸は、フィルムＳの移動方向における適当な原点からの距離［単位：ｍ］を示す。帯電部分における背面平衡電位の絶対値の最大値は、５００Ｖを越えた。簡易評価による見かけ上の電荷密度は、判定方法ＶＩの判定によりＢであった。
第１および第２の電極ユニットとしては、図２９に示される針電極列を備えたものを使用した。この針の幅方向の間隔ｄ５は、１２．７ｍｍであった。第１および第２の電極ユニットを、フィルムＳの移動方向に対して直交するように、かつ、フィルムＳの面と平行になるように、フィルムＳを挟んで、上下に設置し、除電ユニットとした。第１および第２の電極ユニットにおいて、針の先端の幅方向位置はそれぞれ同じとした。除電ユニットの総数ｎは、１０とした。
各針電極列の針の先端、すなわち各除電ユニットの各イオン生成電極の先端は、幅方向に直線状に並び、電極のたわみは、無視出来るほど小さかった。また、上述の通り、フィルムの移動方向に直交するように除電ユニットを並べたので、次のｄ０〜ｄ４の値に、あきらかな幅方向の分布はないものと判断した。これらｄ０〜ｄ４の値は、電極ユニット、ならびに、除電ユニットの幅方向端部において測定した値である。
各除電ユニットにおいて、電極ずれ量ｄ０は、０ｍｍ、法線方向電極間距離ｄ１は、２５ｍｍ、法線方向シールド電極間距離ｄ３は、２９ｍｍとし、シールド電極開口幅ｄ４は、８．５ｍｍであった。
除電ユニット間隔ｄ２は、全て２３ｍｍとし、各除電ユニットにおける針先端の幅方向位置は、同じとした。各除電ユニットの第１のイオン生成電極同士は全て同相とし、各除電ユニットの第２のイオン生成電極同士も全て同相とし、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに接続する電源５ｃ、５ｅには、実効電圧４ｋＶ、周波数５０Ｈｚの交流電源を用い、互いに位相が逆になるよう、電源内部の昇圧トランスの入力を切り替えた。シールド電極５ｇ、５ｈは、ともに接地した。フィルムＳは、各除電ユニットにおける第１および第２のイオン生成電極間の略中央を通るようにした。
フィルムＳにおける前記コーティング膜の塗布ムラの状態を、塗布が局所的にはじかれている領域の有無を目視で観察することにより、調べた。
原反Ｆの帯電部分では、塗布ムラが発生したが、実施例２４におけるフィルムＳでは、塗布ムラは発生しなかった。この除電済みフィルムＳの第１面（塗工面）の塗布前の背面平衡電位の分布は、フィルムＳの移動方向に電位計を移動させながら、測定され、結果が、図３５に示される。図３５のグラフにおける縦軸は、背面平衡電位の値［単位：Ｖ］を示し、横軸は、フィルムＳの移動方向における適当な原点からの距離［単位：ｍ］を示す。除電後の背面平衡電位は、−３００Ｖ以上３００Ｖ以下の範囲に収まった。見かけ上の電荷密度は、判定方法ＶＩの判定によりＥであった。
実施例２４−２５、および、比較例１３
図１７に示される除電装置において、電気絶縁性シートＳとして、幅２００ｍｍ、厚さ１２５μｍ、および、７５μｍの厚さが異なる２種類の２軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製ルミラー７５Ｋ２０、および、１２５Ｅ６０）を用いた。フィルムＳを表７に示される速度ｕ［単位：ｍ／分］で移動させた。使用されたフィルムの厚みｄｆ［単位：μｍ］を表７に示す。除電前のフィルムＳは、各面がほぼ無帯電状態であった。
第１および第２の電極ユニットとしては、図２９に示される針電極列を備えたものを使用した。この針の幅方向の間隔ｄ５は、１２．７ｍｍであった。第１および第２の電極ユニットを、フィルムＳの移動方向に対して直交するように、かつ、フィルムＳの面と平行になるように、フィルムＳを挟んで、上下に設置し、除電ユニットとした。第１および第２の電極ユニットにおいて、針の先端の幅方向位置はそれぞれ同じとした。除電ユニット数ｎは、１０とした。
各針電極列の針の先端、すなわち各除電ユニットのイオン生成電極の針電極先端は、幅方向に直線状に並び、電極のたわみは、無視出来るほど小さかった。また、上述の通り、フィルムＳの移動方向に直交するように除電ユニットを並べたので、次のｄ０〜ｄ４の値に、あきらかな幅方向の分布はないものと判断した。これらｄ０〜ｄ４の値は、電極ユニット、ならびに、除電ユニットの幅方向端部において測定した値である。
各除電ユニットにおいて、電極ずれ量ｄ０は、０ｍｍ、法線方向電極間距離ｄ１［単位：ｍｍ］、および、法線方向シールド電極間距離ｄ３［単位：ｍｍ］は、表７に示される通りとし、シールド電極開口幅ｄ４は、８．５ｍｍであった。
除電ユニット間隔ｄ２は、全て２５ｍｍとし、各除電ユニットにおける針の先端の幅方向位置は、同じとした。
各除電ユニットの第１のイオン生成電極同士は全て同相とし、各除電ユニットの第２のイオン生成電極同士も全て同相とし、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに接続する電源５ｃ、５ｅには、表７に示される実効電圧Ｖ［単位：ｋＶ］で、周波数６０Ｈｚの交流電源を用い、互いに位相が逆になるよう、電源内部の昇圧トランスの入力を切り替えた。シールド電極５ｇ、５ｈは、ともに接地した。
実施例２４、２５、および、比較例１３における、除電のモードは、強充電モードであった。実施例２４、２５、および、比較例１３における、フィルム各部への正負イオン照射割合および同期重畳強さＸの値は、表７に示される。
実施例２４〜２５、および、比較例１３において得られたフィルムＳの第１の面の塗布ムラの有無、第１の面の背面平衡電位、および電荷密度、簡易方法による見かけ上の電荷密度について、上記判定方法ＩＩＩ−１、ＩＩＩ−２、測定方法ＩＶ−１、ＩＶ−２、および、ＶＩに基づき、評価を行った。その結果が表７に示される。
Figure 0004617757
実施例２６
図１７に示される除電装置において、電気絶縁性シートＳとして、幅３００ｍｍ、厚さ３８μｍの２軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製ルミラー３８Ｓ２８）を用い、速度２００ｍ／分で移動させた。
除電前のフィルムＳは、局所的な帯電部分を有していた。この帯電は、フィルムの長手方向において、正と負の周期的な変化を示し、正帯電部と負帯電部の大きさは、数１０ｍｍ程度であった。
このフィルムＳの帯電部分における両面の背面平衡電位の分布は、フィルムＳの移動方向に電位計を移動させながら、測定され、結果は、図３６ＡおよびＢに示される。図３６Ａおよび図３６Ｂのグラフにおける縦軸は、背面平衡電位の値［単位：Ｖ］を示し、横軸は、フィルムＳの移動方向における適当な原点からの距離［単位：ｍ］を示す。図３６Ａにおいて、太線が第１の面の背面平衡電位Ｖｆ１［単位：Ｖ］を、細線が第２の面の背面平衡電位Ｖｆ２［単位：Ｖ］を示している。また、図３６Ｂにおいて、太線が第１の面の背面平衡電位Ｖｆ１［単位：Ｖ］を、細線が第２の面の背面平衡電位Ｖｆ２［単位：Ｖ］に−１をかけたもの、すなわち−Ｖｆ２［単位：Ｖ］を示している。図３６Ａに示されるとおり、帯電部分における背面平衡電位の絶対値の最大値は、５００Ｖを越えた。図３６Ｂの太線と細線の差は、Ｖｆ１−（−Ｖｆ２）、すなわち、Ｖｆ１＋Ｖｆ２を意味しており、図３６Ｂに示されるとおり、両面の背面平衡電位の和の絶対値の最大値は５０Ｖを越えた。これは、見かけ上の電荷密度の絶対値の最大値が３５μＣ／ｍ２を越えることを意味する。
第１および第２の電極ユニットとしては、図２９に示される針電極列を備えたものを使用した。この針の幅方向の間隔ｄ５は、１２．７ｍｍであった。第１および第２の電極ユニットを、フィルムＳの移動方向に対して直交するように、かつ、フィルムＳの面と平行になるように、フィルムＳを挟んで、上下に設置し、除電ユニットとした。第１および第２の電極ユニットにおいて、針の先端の幅方向位置はそれぞれ同じとした。除電ユニットの総数ｎは、１０とした。
各針電極列の針の先端、すなわち各除電ユニットの各イオン生成電極の針先端は、幅方向に直線状に並び、電極のたわみは、無視出来るほど小さかった。また、上述の通り、フィルムの移動方向に直交するように除電ユニットを並べたので、次のｄ０〜ｄ４の値に、あきらかな幅方向の分布はないものと判断した。これらｄ０〜ｄ４の値は、電極ユニット、ならびに、除電ユニットの幅方向端部において測定した値である。
各除電ユニットにおいて、電極ずれ量ｄ０は、０ｍｍ、法線方向電極間距離ｄ１は、２５ｍｍ、法線方向シールド電極間距離ｄ３は、２９ｍｍとし、シールド電極開口幅ｄ４は、８．５ｍｍであった。
除電ユニット間隔ｄ２は、全て３０ｍｍとし、各除電ユニットにおける針先端の幅方向位置は、同じとした。各除電ユニットの第１のイオン生成電極同士は全て同相とし、各除電ユニットの第２のイオン生成電極同士も全て同相とし、第１および第２のイオン生成電極５ｄ、５ｆに接続する電源５ｃ、５ｅには、実効電圧４ｋＶ、周波数６０Ｈｚの交流電源を用い、互いに位相が逆になるよう、電源内部の昇圧トランスの入力を切り替えた。シールド電極５ｇ、５ｈは、ともに接地した。フィルムＳは、各除電ユニットにおける第１および第２のイオン生成電極間の略中央を通るようにした。
この除電済みフィルムＳの両面の背面平衡電位の分布は、フィルムＳの移動方向に電位計を移動させながら、測定され、結果は、図３７ＡおよびＢに示される。図３７Ａおよび図３７Ｂのグラフにおける縦軸は、背面平衡電位の値［単位：Ｖ］を示し、横軸は、フィルムＳの移動方向における長さ［単位：ｍ］を示す。図３７Ａにおいて、太線が第１の面の背面平衡電位Ｖｆ１を、細線が第２の面の背面平衡電位Ｖｆ２を示している。また、図３７Ｂにおいて、太線が第１の面の背面平衡電位Ｖｆ１を、細線が第２の面の背面平衡電位Ｖｆ２に−１を掛けたもの、すなわち−Ｖｆ２を示している（図３７Ｂにおいて、太線に示す第１の面の背面平衡電位Ｖｆ１と、細線に示す、第２の面の背面平衡電位Ｖｆ２に−１を掛けたもの、すなわち−Ｖｆ２とは完全に一致している）。図３７Ａに示されるとおり、除電後の各面の背面平衡電位は、−１５０Ｖ以上１５０Ｖ以下の範囲に収まった。これは、除電後の各面の電荷密度が、−１００μＣ／ｍ２以上１００μＣ／ｍ２以下の範囲に収まったことを意味する。図３６Ｂに示されるとおり、各面の背面平衡電位は、逆極性で、絶対値は実質的に等しかった。これは、見かけ上の電荷密度が、ほぼゼロであったことを意味する。
本発明は、電気絶縁性シートの除電装置として、プラスチックフィルムや紙などの長尺物の除電に用いられるほか、シリコンウエハやガラス基板等の枚葉物の除電装置として用いることが出来る。また、除電装置に限らず、除塵を目的とした除電、すなわち、除塵装置や除塵方法としても応用できるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
従来の技術による除電作用の概略説明図である。 従来の技術による除電作用の概略説明図である。 従来の技術による除電作用の概略説明図である。 従来の除電装置の概略正面図である。 図４に示した装置による除電作用の概略説明図である。 図４に示した装置による除電作用の概略説明図である。 図４に示した装置により除電されたシートの帯電状態の概略説明図である。 従来の別の除電装置の概略正面図である。 図８に示した装置による除電作用の概略説明図である。 図８に示した装置による除電作用の概略説明図である。 従来の更に別の除電装置の概略正面図である。 見かけ上の無帯電状態ではない電気絶縁性フィルムの帯電状態の概略説明図である。 ダイヘッドコーターのコーター部を示す概略正面図である。 電気絶縁性フィルムの片方の面に導体層が密着した状態の概略説明図である。 フィルム厚さと、第１の面の電荷密度および背面平衡電位との関係を示す概略説明図である。 フィルム厚さと、第１の面の電荷密度および背面平衡電位との関係を示す概略説明図である。 フィルム電荷密度および背面平衡電位とコーティング膜の塗布ムラとの関係を説明するグラフである。 本発明の除電装置の一実施態様の概略縦断面図である。 図１７に示される装置における一組の除電ユニットの拡大斜視図である。 図１７に示される装置における電極位置関係を説明する正面図である。 図１７に示した装置による除電作用の概略説明図である。 図１７に示した装置による除電作用の概略説明図である。 図１７に示した装置による除電作用の概略説明図である。 図１７に示した装置による除電作用の概略説明図である。 図１７に示した装置により除電されたシートの帯電状態の概略説明図である。 法線方向電極間距離および印加電圧と充電モードとの関係を説明するグラフである。 図１７に示した装置による弱充電モードにおける除電作用の概略説明図である。 図１７に示した装置による同期重畳強さの一例を説明するグラフである。 電気二重層により巻き取られたシートロール体の電位が上昇する現象の概略説明図である。 本発明により除電されたシートが巻き取られたシートロール体の電位の状態の概略説明図である。 本発明の除電装置における電極ユニットの一態様の概略正面断面図である。 本発明の除電装置における電極ユニットの別の態様の概略正面断面図である。 図２９に示す本発明の除電装置における電極ユニットの概略斜視図である。 本発明の除電装置の別の実施態様の概略正面図である。 図１７に示した装置を用いて除電を行ったときのシートの移動速度、同期重畳強さ、および、電荷密度振幅との関係を説明するグラフである。 除電前のフィルムの背面平衡電位の測定結果の一例を説明するグラフである。 除電済みのフィルムの背面平衡電位の測定結果の一例を説明するグラフである。 除電前のフィルムの背面平衡電位の測定結果の別の一例を説明するグラフである。 除電前のフィルムの背面平衡電位の測定結果の別の一例を説明するグラフである。 除電済みのフィルムの背面平衡電位の測定結果の別の一例を説明するグラフである。 除電済みのフィルムの背面平衡電位の測定結果の別の一例を説明するグラフである。
符号の説明
１：除電器
１ａ：交流電源
１ｂ：イオン生成電極
１ｃ：アース電極
２：除電器
２ａ：交流電源
２ｂ：正負イオン生成電極
２ｃ：交流電源
２ｄ：イオン吸引電極
２ｅ：直流除電器
２ｆ：交流除電器
３：除電器
３ａ：交流電源
３ｂ：イオン生成用電極
３ｃ：交流電源
３ｄ：イオン加速用電極
３ｅ：交流電源
３ｆ：イオン生成用電極
３ｇ：交流電源
３ｈ：イオン加速用電極
４：除電器
４ａ：転写材
４ｂ：転写材担持シート
４ｃ：コロナ放電器
４ｄ：コロナ放電器
４ｅ：コロナ放電器
４ｆ：コロナ放電器
５：除電器
５ａ：ガイドロール
５ｂ：ガイドロール
５ｃ：第１の交流電源
５ｄ：第１のイオン生成電極
５ｅ：第２の交流電源
５ｆ：第２のイオン生成電極
５ｇ：第１のシールド電極
５ｈ：第２のシールド電極
５ｉ：絶縁部材
５ｊ：絶縁部材
５ｋ：鉛直方向
５ｌ：電気絶縁性シートの移動方向
６：コア
７：電極ユニット
７ａ：イオン生成電極
７ｂ：シールド電極
７ｃ：高圧芯線
７ｄ：絶縁部材
８：電極ユニット
８ａ：イオン生成電極
８ｂ：シールド電極
８ｃ：高圧芯線
８ｄ：絶縁部材
１０：電気導体の支持台
１２：コーティング塗工面
１３：ダイヘッドコーター部
１４：バックアップロール
１５：搬送ロール
１６：ダイ
１００：シートの第１の面
２００：シートの第２の面
１０１：（シートの第１の面の）正の静電荷
１０２：（シートの第１の面の）負の静電荷
２０１：（シートの第２の面の）正の静電荷
２０２：（シートの第２の面の）負の静電荷
３０１：正イオン
３０２：負イオン
４００：誘導電荷
５００：電気力線
７００：クーロン力
Ｓ：シート
θ：フィルムＳの移動方向５ｌと、鉛直方向５ｋとのなす角度
：

Claims (23)

  1. 電気絶縁性シートの移動経路に対し、該シートの移動方向に間隔をおいて設けられた少なくとも２個の除電ユニットを有し、該除電ユニットは、前記シートを挟んで対向して配置された第１の電極ユニットと第２の電極ユニットを有し、前記第１の電極ユニットは、第１のイオン生成電極と該第１のイオン生成電極の先端近傍に開口部を有する第１のシールド電極とを有し、前記第２の電極ユニットは、第２のイオン生成電極と該第２のイオン生成電極の先端近傍に開口部を有する第２のシールド電極とを有する電気絶縁性シートの除電装置であり、前記各除電ユニットにおいて
    （ａ）前記第１のイオン生成電極に印加される電圧と前記第２のイオン生成電極に印加される電圧とは、互いに実質的に逆極性の電圧であり、
    （ｂ）前記シートの幅方向の各位置において、前記第１のイオン生成電極の先端と前記第２のイオン生成電極の先端との間の前記シートの移動方向における間隔をｄ０［単位：ｍｍ］、前記第１のイオン生成電極の先端と前記第２のイオン生成電極の先端との間の前記シートの法線方向における距離をｄ１［単位：ｍｍ］、前記第１のシールド電極と前記第２のシールド電極との間の前記シートの法線方向における最短距離をｄ３［単位：ｍｍ］、および、前記第１のシールド電極の開口部と前記第２のシールド電極の開口部の前記シートの移動方向における開口幅の平均値をｄ４［単位：ｍｍ］とするとき、次の関係式（Ｉ）：
    ｄ０＜１．５×ｄ１ ２／（ｄ３×ｄ４） ・・・・・ （Ｉ）
    を満足してなる電気絶縁性シートの除電装置。
  2. 前記各除電ユニットの前記第１のイオン生成電極に印加される電圧と、前記第２のイオン生成電極に印加される電圧とは、それぞれ単一の交流電源、または、ゼロもしくは所定の位相差で同期した複数の交流電源群から供給されるものである請求項１に記載の電気絶縁性シートの除電装置。
  3. 前記各除電ユニットの前記第１のイオン生成電極と前記第２のイオン生成電極とは、いずれも針電極列である請求項１または２に記載の電気絶縁性シートの除電装置。
  4. 前記各除電ユニットの前記第１のシールド電極は、前記第１のイオン生成電極の背面部に配置された第１の背面部シールド電極を備えてなり、前記第２のシールド電極は、前記第２のイオン生成電極の背面部に配置された第２の背面部シールド電極を備えてなるものである請求項１〜３のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電装置。
  5. 前記各除電ユニットにおいて、前記第１のイオン生成電極と前記第１の背面部シールド電極との間に第１の絶縁部材が設けられ、および／または、前記第２のイオン生成電極と前記第２の背面部シールド電極との間に第２の絶縁部材が設けられた請求項４に記載の電気絶縁性シートの除電装置。
  6. 前記シートの幅方向の各位置において、隣接する２つの前記除電ユニットのそれぞれの第１のイオン生成電極の先端と第２のイオン生成電極の先端とを結ぶ線分のそれぞれの中点の前記シートの移動方向における除電ユニット間隔をｄ２［単位：ｍｍ］とするとき、次の関係式（ＩＩ）：
    ｄ２＜１２×ｄ１ ２／（ｄ３×ｄ４） ・・・・・ （ＩＩ）
    を満足してなる請求項１〜５のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電装置。
  7. 電気絶縁性シートを、請求項６に記載の電気絶縁性シートの除電装置における各除電ユニットの第１のイオン生成電極と第２のイオン生成電極との間を移動させながら、前記第１および前記第２のイオン生成電極から生成される正負のイオンを前記シートの両面に照射する電気絶縁性シートの除電方法であって、前記各除電ユニットの前記第１のイオン生成電極に印加される電圧と、前記第２のイオン生成電極に印加される電圧とは、それぞれ同位相の、交流電圧であって、該交流電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］とするとき、前記各除電ユニットにおいて、前記第１のイオン生成電極と前記第２のイオン生成電極との電位差の実効値を２Ｖ［単位：Ｖ］とするとき、次の関係式（ＩＩＩ）、および、（ＩＶ）：
    ９０×ｄ１≦Ｖ≦５３０×ｄ１ ・・・・・ （ＩＩＩ）
    ０．０４２５×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖ≦０．０８５×ｄ１ ２×ｆ ・・・・・ （ＩＶ）
    を満足してなる電気絶縁性シートの除電方法。
  8. 前記シートの移動速度をｕ［単位：ｍｍ／秒］、前記シートの幅方向の各位置における、前記シートの移動方向における最上流の前記除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極の先端を結ぶ線分の中点と最下流の前記除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極の先端を結ぶ線分の中点との前記シートの移動方向における間隔、すなわち、前記最上流の前記除電ユニットから前記最下流の前記除電ユニットまでの全ての除電ユニット間隔ｄ２の総和をＤ２［単位：ｍｍ］とするとき、次の関係式（Ｖ）
    Ｄ２＞ｕ／ｆ ・・・・・ （Ｖ）
    を満足してなる請求項７に記載の電気絶縁性シートの除電方法。
  9. 前記シートの移動方向の２／３以上の部分において、前記除電ユニットの全体の数をｎとし前記シートの厚さをｄｆ［単位：ｍ］とするとき、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に、前記ｎ個の除電ユニットのうち、式（ｎ−０．０００６／ｄｆ）／２で求められる個数以上で、かつ、０個以上の前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記各除電ユニットの当該イオン生成電極の電位の極性が、残りの前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記残りの前記各除電ユニットにおける当該イオン生成電極の電位の極性とは反対の極性となるように、前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に、前記交流電圧を印加する請求項７または８に記載の電気絶縁性シートの除電方法。
  10. 電気絶縁性シートを、請求項１〜６のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電装置における各除電ユニットの第１のイオン生成電極と第２のイオン生成電極との間を移動させながら、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極から生成される正負のイオンを前記シートの両面に照射する電気絶縁性シートの除電方法であって、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極にそれぞれ電圧を印加するとき、該電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］、片側ピーク電圧をＶｐ［単位：Ｖ］とするとき、次の関係式（ＶＩ）、および、（ＶＩＩ）：
    １３０×ｄ１≦Ｖｐ≦７５０×ｄ１ ・・・・・ （ＶＩ）
    ０．１２０×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖｐ ・・・・・ （ＶＩＩ）
    を満足し、かつ、前記シートの各部において、前記各除電ユニットの前記第１および第２のイオン生成電極毎に、前記各除電ユニットのうち１／４以上の前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記各除電ユニットの当該イオン生成電極の電位の極性が、残りの前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記残りの前記各除電ユニットにおける当該イオン生成電極の電位の極性とは反対の極性となるように、前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に前記電圧を印加する電気絶縁性シートの除電方法。
  11. 電気絶縁性シートを、請求項１〜６のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電装置における各除電ユニットの第１のイオン生成電極と第２のイオン生成電極との間を移動させながら、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極から生成される正負のイオンを前記シートの両面に照射する電気絶縁性シートの除電方法であって、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極に、滑らかに極性が変化する交流電圧を印加するとき、該交流電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］、前記第１のイオン生成電極と前記第２のイオン生成電極との電位差の実効値を２Ｖ［単位：Ｖ］とするとき、次の関係式（ＶＩＩＩ）、および、（ＩＸ）：
    ９０×ｄ１≦Ｖ≦５３０×ｄ１ ・・・・・ （ＶＩＩＩ）
    ０．０８５×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖ ・・・・・ （ＩＸ）
    を満足し、かつ、前記シートの移動方向の２／３以上の部分において、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に、前記各除電ユニットのうち１／４以上の前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記各除電ユニットの当該イオン生成電極の電位の極性が、残りの前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記残りの前記各除電ユニットにおける当該イオン生成電極の電位の極性とは反対の極性となるように、前記第１および前記第２のイオン生成電極毎に前記交流電圧を印加する電気絶縁性シートの除電方法。
  12. 電気絶縁性シートを請求項１〜６のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電装置における各除電ユニットの第１のイオン生成電極と第２のイオン生成電極との間を移動させながら、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極から生成される正負のイオンを前記シートの両面に照射する電気絶縁性シートの除電方法であって、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極に滑らかに極性が変化する交流電圧を印加するとき、該交流電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］、前記第１のイオン生成電極と前記第２のイオン生成電極との電位差の実効値を２Ｖ［単位：Ｖ］とするとき、次の関係式（Ｘ）、および、（ＸＩ）：
    ９０×ｄ１≦Ｖ≦５３０×ｄ１ ・・・・・ （Ｘ）
    ０．０８５×ｄ１ ２×ｆ≦Ｖ ・・・・・ （ＸＩ）
    を満足し、かつ、前記シートの移動方向の２／３以上の部分において、前記除電ユニットの全体の数をｎとし前記シートの厚さをｄｆ［単位：ｍ］とするとき、前記各除電ユニットの第１および第２のイオン生成電極毎に、前記ｎ個の除電ユニットのうち、式（ｎ−０．０００３／ｄｆ）／２で求められる個数以上で、かつ、１個以上の前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記各除電ユニットの当該イオン生成電極の電位の極性が、残りの前記各除電ユニットにおいて、そのイオン生成電極の直下を当該部分が通過する際の前記残りの前記各除電ユニットにおける当該イオン生成電極の電位の極性とは反対の極性となるように、前記第１および第２のイオン生成電極毎に、前記交流電圧を印加する電気絶縁性シートの除電方法。
  13. 隣接する前記各除電ユニットのそれぞれの第１および第２のイオン生成電極の先端を結ぶ線分のそれぞれの中点の前記シートの移動方向における除電ユニット間隔、すなわち、各除電ユニット間隔が一定値ｄ２０［単位：ｍｍ］であって、前記シートの移動速度をｕ［単位：ｍｍ／秒］、前記交流電圧の周波数をｆ［単位：Ｈｚ］、前記除電ユニット全体の数をｎとするとき、次の関係式（ＸＩＩ）：
    Ｘ＝｜ｓｉｎ（ｎπｆｄ２０／ｕ）／｛ｎ×ｓｉｎ（πｆｄ２０／ｕ）｝｜
    （ｋｕ≠ｆｄ２０ 但しｋ＝１，２，３・・・）
    ＝１ （ｋｕ＝ｆｄ２０） ・・・・・ （ＸＩＩ）
    で表されるＸの値が、０≦Ｘ＜０．５となるように、前記各除電ユニットの前記第１および前記第２のイオン生成電極に、それぞれ実質的に同位相の前記交流電圧を印加する請求項１１に記載の電気絶縁性シートの除電方法。
  14. 電気絶縁性シートの移動開始および／または移動終了の所定期間においては、請求項７〜９のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電方法により、前記シートを除電し、該シートの移動の定常状態においては、請求項１０〜１３のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電方法により、前記シートを除電する電気絶縁性シートの除電方法。
  15. 前記各除電ユニットの前記第１のシールド電極と前記第２のシールド電極との間に直流電位差Ｖｓ［単位：Ｖ］を付与する請求項７〜１４のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電方法であって、前記直流電位差Ｖｓが次の関係式（ＸＩＩＩ）：
    ｜Ｖｓ｜／ｄ３＜５ ・・・・・ （ＸＩＩＩ）
    を満足する電気絶縁性シートの除電方法。
  16. 前記電気絶縁性シートの面内の各部における、第１の面の背面平衡電位および第２の面の背面平衡電位が、それぞれ−３４０Ｖ以上３４０Ｖ以下となるように除電する請求項７〜１５のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電方法。
  17. 前記第１の面の背面平衡電位および前記第２の面の背面平衡電位が、それぞれ−２００Ｖ以上２００Ｖ以下となるよう除電する請求項１６に記載の電気絶縁性シートの除電方法。
  18. 請求項７〜１７のいずれかに記載の電気絶縁性シートの除電方法により電気絶縁性シートを除電することにより、電気絶縁性シートを製造する除電済み電気絶縁性シートの製造方法。
  19. 請求項１８の電気絶縁性シートの製造方法により製造されたことを特徴とする除電済み電気絶縁性シート。
  20. 請求項１９に記載の除電済み電気絶縁性シートの前記第１の面または前記第２の面の上に、機能性膜が形成されてなる機能性膜付き電気絶縁性シート。
  21. 前記機能性膜は、導電性を有するものである請求項２０に記載の機能性膜付き電気絶縁性シート。
  22. 前記機能性膜は、離型性を有するものである請求項２０または２１に記載の機能性膜付き電気絶縁性シート。
  23. 前記機能性膜がシリコーン系樹脂を用いて形成されたものであることを特徴とする請求項２２に記載の電気絶縁性シート。
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