JP5193699B2

JP5193699B2 - イオン発生装置

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Publication number: JP5193699B2
Application number: JP2008160312A
Authority: JP
Inventors: 将太本夛; 剛彦伏見; 泰次森本
Original assignee: U Tec Co Ltd
Current assignee: U Tec Co Ltd
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: JP2010003499A

Description

本発明は、イオンを発生するイオン発生装置に関する。

特許文献１には、放電電極が誘電体を挟んで誘導電極と重なるように配置され、誘電体の誘導電極が配置された面が絶縁体に接触したオゾン発生素子について記載されている。このオゾン発生素子は、放電電極・誘電電極間に高圧の交流電圧が印加されると、放電電極の周囲に沿面放電が発生する。そして、周囲の乾燥空気や酸素などの原料ガスが沿面放電のコロナに接触することで、オゾンを生成する。

特開平１０−２３１１０５号公報（図１）

特許文献１に記載のオゾン発生素子は、沿面放電を発生することで、放電電極からオゾンを発生する。従来から、同様のメカニズムにより放電電極から発生したイオンを用いて、被除電対象物を除電することがあった。しかしながら、特許文献１に記載のオゾン発生素子では、オゾン発生を継続すると、放電電極から発生するオゾン量が減少する。これは、オゾン発生が継続すると、オゾン発生素子の誘電体や素子の裏面に設けた絶縁物などが電荷を帯びて、オゾン発生素子の放電性能が低下してしまうからと考えられる。

そこで、本発明の目的は、イオン発生電極から発生するイオン量を安定させるイオン発生装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のイオン発生装置は、誘電体と、前記誘電体を介して表面及び裏面に形成されたイオン発生電極及び誘導電極と、前記裏面及び少なくとも前記誘導電極を裏面より保護するように被覆する絶縁性の裏面保護層とを有するイオン発生素子と、前記イオン発生素子を支持する樹脂製支持体と、前記イオン発生素子の裏面側に対向して、前記裏面保護層と前記樹脂製支持体との間に配置された導電性部材とを備え、前記導電性部材は、所定電位に接続され、前記誘電体、前記裏面保護層または前記樹脂製支持体の帯電を防止する。

本発明のイオン発生装置によると、イオン発生素子の裏面側に対向して配置された導電性部材により、イオン発生素子の表面側のイオン発生に影響を及ぼす帯電が防止され、安定したイオン発生が行える。

また、前記イオン発生素子と前記導電性部材との間には絶縁性の裏面保護層が介在しているので、裏面保護層により誘電電極と導電性部材の間の電気的絶縁が図れる。

さらに、少なくとも前記誘電電極を裏面より保護する裏面保護層を含んでいるので、裏面保護層によりイオン発生素子の誘電電極が保護され、あるいは同層により誘電電極と導電性部材の間の電気的絶縁が図れる。

また、本発明のイオン発生装置において、前記イオン発生素子を支持する樹脂製支持体をさらに備えており、前記導電性部材は、所定電位に接続され、前記誘電体、前記裏面保護層または前記樹脂製支持体の帯電を防止している。イオン発生素子を樹脂製支持体に支持する構造において、樹脂製支持体の帯電がイオン発生素子の表面側のイオン発生に影響を及ぼすが、これによると樹脂製支持体の帯電も防止され、イオン発生素子の表面側から安定したイオン発生が行える。

前記導電性部材は接地されていることが好ましい。
また、前記導電性部材は前記イオン発生電極から発生するイオンと同極性のバイアス電圧が印加されていることが好ましい。後者によると、より積極的に裏面保護層に帯電したイオンを取り除くことができる。
さらに、前記イオン発生素子が、前記表面及び前記イオン発生電極を被覆する表面保護層をさらに有していることが好ましい。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る除電装置は、搬送面上を一方向に搬送される被除電対象物に対して正イオン及び負イオンを交互に発生させて、被除電対象物を除電するものである。図１は、本発明の一実施形態に係る除電装置の縦断面図である。図２は、イオン発生素子の取り付けられた素子ユニットの斜視図である。

図１に示すように、除電装置１（イオン発生装置）は、空間を２つに仕切る仕切り板７が形成された筐体２を有している。この筐体２の上部空間には制御基板４及び電源基板５が配置され、下部空間には素子ユニット３及びガスタンク６が配置されている。

除電装置１は、図示しない支持部材によって支持されており、その下方において所定の間隔を空けて図示しない搬送装置の搬送面３０ａ上をＹ方向（図１の左方から右方に向かう搬送方向）に搬送される被除電対象物３０と対向している。

検出センサ２５は、除電装置１よりも搬送方向上流側に配置されており、搬送面３０ａ上を搬送される被除電対象物３０と対向したときに、被除電対象物３０が搬送されていることを検出し、検出信号を制御基板４に出力する。除電装置１と検出センサ２５の搬送方向に関する距離は、検出センサ２５から制御基板４に検出信号が入力されて所望の時間Ａ経過後に被除電対象物３０が除電装置１と対向するように設定されている。所望の時間Ａ前に、検出センサ２５により所望の時間Ａより短い一定時間Ｂの間隔内で被除電対象物３０を検出しているときは、除電装置１は、除電装置１の下に継続して被除電対象物が搬送されてきているものとして通常動作モードで動作する。所望の時間Ａ前に、検出センサ２５が所望の時間Ａ内であるが、一定時間Ｂ以上被除電対象物３０が搬送されていないことを検出したときは、除電装置１は放電電流検出モードで動作する。所望の時間Ａ前に、検出センサ２５が少なくとも所望の時間Ａよりも長い時間Ｃ以上被除電対象物３０が搬送されていないことを検出したときは、除電装置１はイオン発生素子のイオン発生のための駆動を停止する。詳しくは後述する。

図１及び図２に示すように、素子ユニット３は、樹脂成型体などからなる支持体３ａを有し、搬送面３０ａ内においてＹ方向と直交するＸ方向に長尺な形状となっており、Ｙ方向から見たときに底面の一部を形成する逆ハの字状の斜面３ｃ、３ｄを有している。斜面３ｃ、３ｄには、後述する安定化電極２６ａ、２６ｂを挟んでＸ方向に長尺なイオン発生素子１１、１２がそれぞれ配置されている。

イオン発生素子１１、１２は、長手方向をＸ方向と平行にして、Ｙ方向に沿って近接配置されており、支持体３ａの斜面３ｃ、３ｄと対向している面と反対側のイオン発生面１１ａ、１２ａ（図５参照）から正イオン及び負イオンのいずれか一方のイオン並びに他方のイオンをそれぞれ発生する。本実施形態においては、搬送方向下流側に位置するイオン発生素子１１のイオン発生面１１ａから負イオンを発生し、搬送方向上流側に位置するイオン発生素子１２のイオン発生面１２ａから正イオンを発生する。

支持体３ａの斜面３ｃは、被除電対象物３０の搬送される搬送面３０ａとの間で搬送方向下流側に４５度開いた鋭角を形成している。したがって、斜面３ｃに配置されたイオン発生素子１１のイオン発生面１１ａは、搬送面３０ａとの間で搬送方向下流側に４５度開いた鋭角を形成している。また、支持体３ａの斜面３ｄは、搬送面３０ａとの間で搬送方向上流側に４５度開いた鋭角を形成している。したがって、斜面３ｄに配置されたイオン発生素子１２のイオン発生面１２ａは、搬送面３０ａとの間で搬送方向上流側に４５度開いた鋭角を形成している。つまり、イオン発生面１１ａ、１２ａは、搬送面３０ａとの間において開いた方向は搬送方向に関して反対方向であるが同じ角度を形成している。

また、素子ユニット３は支持体３ａの外面を覆うカバー９を有している。このカバー９により、イオン発生素子１１、１２の周縁部をカバーして支持体３ａに固定する。また、カバー９は、イオン発生素子１１、１２のイオン発生部を露出させるよう開口部が形成されているとともに、後述するガス送出孔６ａと対応する位置には複数の孔９ａが形成されている。また、イオン発生素子１１、１２を搬送方向に関して挟んだ位置におけるカバー９の上部外面には、電流検出電極２７ａ、２７ｂがそれぞれ配置されている。２つの電流検出電極２７ａ、２７ｂは、イオン発生素子１１、１２の放電電流をそれぞれ検出するためのものであり、イオン発生素子１１、１２から発生するイオン分布に影響が少ない箇所に配置されている。すなわち、搬送面３０ａと直交する方向でイオン発生素子１１、１２よりも上方に配置されている。電流検出電極２７ａ、２７ｂには、カバー９の孔９ａに対応した位置に孔が形成されている。なお、イオン発生素子から発生したイオンを所定電極より受けて、この電極に流れる電流量をもってイオン発生量とみなすことができ、従来から知られている技術である。

次に、イオン発生素子１１、１２について説明する。図３は、イオン発生素子の平面図である。図４は、図３の一点鎖線領域の拡大図である。図５は、図１の概略部分拡大図である。なお、イオン発生素子１１、１２は、印加されるパルス電圧が異なることで、互いに極性の異なるイオンを発生するだけで、構成は同様であるため、イオン発生素子１１についてのみ説明し、イオン発生素子１２についての説明は省略する。

イオン発生素子１１は、図３〜５に示すように、誘電体１５の表面１５ａ及び裏面１５ｂにイオン発生電極１６及び誘導電極１７ａ、１７ｂをそれぞれ配置したものである。誘電体１５の表面１５ａとは支持体３ａの斜面３ｃと反対側の面であり、裏面１５ｂとは斜面３ｃと対向する面である。

誘電体１５は、マイカを接着剤により多数積層させた長尺な矩形状の板である。誘電体１５は、本実施形態においては７０μｍ厚となっている。なお、誘電体１５は、マイカの積層体に限らず、セラミックス、ガラス、ポリマーなどであってもよい。

イオン発生電極１６は、誘電体１５の表面１５ａにステンレスで形成されており、線状電極１６ａと線状電極１６ａから長手方向と直交する短手方向に突出した複数の微細な三角形状の突起電極１６ｂとを有している。複数の突起電極１６ｂは、Ｘ方向に沿って等間隔に線状電極１６ａの短手方向両側に２列の千鳥状に配置されている。本実施形態において、線状電極１６ａの幅Ｘ、突起電極１６ｂの底辺の長さＹ及び突起電極１６ｂの高さＺは０．１ｍｍとなっている。また、突起電極１６ｂを形成する２つの辺から形成される角度αは、５３．１３度となっており、隣接する２つの突起電極１６ｂの頂点１６ｃ間の距離Ｌは、０．３ｍｍとなっている。

誘導電極１７ａ、１７ｂは、誘電体１５の裏面１５ｂにイオン発生電極１６と同様にステンレスで形成されており、イオン発生電極１６に平行となっている。また、２本の線状電極１７ａ、１７ｂは、イオン発生電極１６から誘導電極１７ａ、１７ｂを見たときに、イオン発生電極１６の短手方向両側に配置されている。本実施形態において、突起電極１６ｂから誘導電極１７ｂまでの短手方向に関する距離Ｋは、０．０５ｍｍとなっている。なお、イオン発生電極１６及び誘導電極１７ａ、１７ｂの材料は、ステンレスに限らず、カーボン、タングステン、アルミニウム、銅、金、タンタル、タングステンまたはニッケル等の単独金属、もしくは、これらの合金、さらには導電性セラミックスなどであってもよい。

また、誘電体１５の表面１５ａ全体には、誘電体１５の表面１５ａ及びイオン発生電極１６を被覆する表面保護層１８が形成されている。表面保護層１８は、誘電体１５の剥離防止や耐湿性向上を目的として形成されており、例えば、シリカ系コート材やアクリル系コート材から成る。

また、誘電体１５の裏面１５ｂ全体には、誘電体１５の裏面１５ｂ及び誘導電極１７ａ、１７ｂを被覆する裏面保護層１９が形成されている。裏面保護層１９は、例えば、シリコン系コート材やエポキシ系コート材から成る。

図５に示すように、イオン発生素子１１の裏面保護層１９と支持体３ａの斜面３ｃとの間には、安定化電極２６ａが配置されている。この安定化電極２６ａにはイオン発生電極１６から発生するイオンと同極性のバイアス電圧が印加されている。つまり、イオン発生素子１１のイオン発生電極１６からは負イオンが発生するため、イオン発生素子１１に対応する安定化電極２６ａにはマイナスのバイアス電圧が印加されている。また、イオン発生素子１２のイオン発生電極１６からは正イオンが発生するため、イオン発生素子１２に対応する安定化電極２６ｂにはプラスのバイアス電圧が印加されている。本実施形態ではそれぞれマイナス１２Ｖ、プラス１２Ｖのバイアス電圧を印加している。

イオン発生素子１１は、イオン発生電極１６と誘導電極１７ａ、１７ｂとの間に、誘導電極１７ａ、１７ｂを基準電位としてマイナスのパルス電圧を印加することで、イオン発生電極１６から負イオンを発生する。また、イオン発生素子１２は、イオン発生電極１６と誘導電極１７ａ、１７ｂとの間に、誘導電極１７ａ、１７ｂを基準電位としてプラスのパルス電圧を印加することで、イオン発生電極１６から正イオンを発生する。

ここで、イオン発生素子１１のイオン発生電極１６から負イオンの発生を継続すると、イオン発生電極１６から発生するイオン量が減少する。これは、安定化電極２６ａが配置されていなければ、誘電体１５または裏面保護層１９がイオン発生電極１６から発生するイオンと逆極性に帯電するためと考えられる。さらに、イオン発生素子１１の支持体３ａが特に樹脂製の場合は誘電体１５または裏面保護層１９に加えて支持体３ａも帯電の可能性がある。マイナスイオンを発生するイオン発生素子１１に対して、本実施形態のように、マイナスのバイアス電圧を印加した安定化電極２６ａを設けることにより、誘電体１５、裏面保護層１９または支持体３ａが帯電することを防止する。これにより、イオン発生電極１６から発生するイオン量は減少せず安定する。

図１及び図２に戻って、ガスタンク６は中空であり、２つのイオン発生素子１１、１２のＹ方向両側において下方に開口した２つのガス送出孔６ａがＸ方向に沿って複数形成されている。ガスタンク６は、図示しないガス供給源に接続されている。ガスとしては、エアガスまたは窒素などの不活性ガスが適当である。ガス供給源から供給された圧縮ガスは、ガスタンク６のガス送出孔６ａから搬送面３０ａと直交する方向に向かってカバー９の孔９ａ及び電流検出電極２７ａ、２７ｂの孔を介して送出される。つまり、ガスタンク６の複数のガス送出孔６ａから送出されたガスは、搬送方向に関して２つのイオン発生素子１１、１２を挟んで、搬送面３０ａと直交する方向に向かった状態でＸ方向に延在したガスカーテンを形成することとなる。

ここで、２つのイオン発生素子１１、１２はイオンを発生するため、極性に関係なく静電気によりゴミが付着しやすくなっている。そこで、ガスカーテンを形成することで、イオン発生素子１１、１２のイオン発生面１１ａ、１２ａから搬送面３０ａへ向かって発生するイオンの分布領域をガスカーテンによって外部から遮断するため、周囲のゴミがイオン発生面１１ａ、１２ａに付着しづらくなる。また、イオン発生面１１ａ、１２ａから発生したイオンがより効率よく搬送面３０ａに流れ、一層効果的に被除電対象物３０の除電を行うことができる。さらに、２つのイオン発生面１１ａ、１２ａから発生したイオンが分散するのを防止することができる。また、ガスカーテンは、搬送面３０ａと直交する方向に向かって形成されているため、２つのイオン発生面１１ａ、１２ａから発生した正イオン及び負イオンが混在しにくくなり、中和しにくくなる。

次に、除電装置１の電気的構成について図面を参照しつつ説明する。図６は、除電装置の電気的構成を示すブロック図である。図７は、電源基板の内部回路図である。図８は、電源基板から２つのイオン発生素子にそれぞれ印加される電圧波形を示す図である。図９は、２つのイオン発生素子による被除電対象物の除電工程を説明する概略平面図であり、（ａ）は除電中であり、（ｂ）は放電電流検出中である。

図６に示すように、電源基板５は、イオン発生素子１１、１２、安定化電極２６ａ、２６ｂ及び電流検出電極２７ａ、２７ｂとそれぞれ電気的に接続されている。イオン発生素子１１、１２及び電流検出電極２７ａ、２７ｂに対しては、後述するイオン発生電圧制御部３１及び電流検出電圧制御部３２の制御により、種々の電圧が供給される。

図７に示すように、電源基板５は、電源５１と、駆動回路５２と、トランス５３と、２次回路５４とを有している。駆動回路５２、トランス５３、２次回路５４は、イオン発生素子１１、１２にそれぞれ対応して設けられる。電源５１から出力された電圧は、それぞれ駆動回路５２、トランス５３、２次回路５４を介してそれぞれイオン発生素子１１、１２に印加される。このとき、イオン発生素子１１にはマイナスのパルス電圧が印加されるため、負イオンを発生し、イオン発生素子１２にはプラスのパルス電圧が印加されるため、正イオンを発生する。

制御基板４には、各種動作を制御するプログラムやデータなどが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）、各種動作を制御する信号を生成するために各種演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵでの演算結果などのデータを一時保管するＲＡＭ（Random Access Memory）などが含まれている。あるいは、制御基板４は、ロジックＩＣ、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどで構成してもよい。また、制御基板４は、図６に示すように、イオン発生電圧制御部３１及び電流検出電圧制御部３２として機能する。

イオン発生電圧制御部３１は、通常動作モード及び放電電流検出モード時、すなわち除電装置１の下に継続して被除電対象物３０が搬送されてくる間（通常動作モード時）、及び、除電装置１の下に所望の時間Ａ内であるが一定時間Ｂ以上被除電対象物３０が搬送されない間（放電電流検出モード時）は、電圧の印加タイミングをずらしながら、イオン発生素子１１に対してマイナスのパルス電圧を印加するとともに、イオン発生素子１２に対してプラスのパルス電圧を印加するように電源基板５を制御する。また、イオン発生電圧制御部３１は、所望の時間Ａ前に、検出センサ２５が少なくとも所望の時間Ａより長い時間Ｃ上被除電対象物３０が搬送されていないことを検出したとき、すなわち、除電装置１の下に継続して被除電対象物３０が搬送されず、次の被除電対象物３０の除電のために待機している間は、イオン発生素子１１、１２に対して電圧印加を停止するように電源基板５を制御する。

具体的には、図８に示すように、イオン発生電圧制御部３１は、電源基板５からイオン発生素子１２に対して１周期（例えば、１０〜５００Ｈｚ）の間に２度連続してプラスのパルス電圧を印加させた後に、プラスのバイアス電圧を印加させる電圧印加サイクルＶ１を繰り返す。また、イオン発生電圧制御部３１は、電源基板５からイオン発生素子１１に対して１周期の間に２度連続してマイナスのパルス電圧を印加させた後に、マイナスのバイアス電圧を印加させる電圧印加サイクルＶ２を繰り返す。本実施形態において、パルス幅Ｂは５μｓ、パルス間隔Ｃは３００μｓ、出力電圧Ｖは２．４ｋＶｐｋとなっている。なお、この1周期におけるパルス電圧の数やパルス電圧のピーク値は発生させたいイオン発生量によって種々に変化させることができる。

このとき、イオン発生電圧制御部３１は、電源基板５からイオン発生素子１２に対してプラスのバイアス電圧を印加させている間に、イオン発生素子１１に対してマイナスのパルス電圧を印加させるとともに、イオン発生素子１１に対してマイナスのバイアス電圧を印加させている間に、イオン発生素子１２に対してプラスのパルス電圧を印加させる。つまり、イオン発生電圧制御部３１は、電源基板５からイオン発生素子１１、１２に対して交互にパルス電圧を印加させている。したがって、除電装置１はイオン発生素子１１、１２から正イオン及び負イオンを交互に発生して、被除電対象物３０を除電している。

また、イオン発生電圧制御部３１は、電流検出電極２７ａ、２７ｂにより検出した放電電流が目標電流と一致するように、つまりイオン発生素子１１、１２から目標とするイオン量を発生させるように電源基板５からイオン発生素子１１、１２に印加するパルス電圧のピーク値を変化させるフィードバック制御を行う。

電流検出電圧制御部３２は、図９（ａ）に示すように、除電装置１の下に被除電対象物３０が継続して搬送されてくることを検出している通常動作モードでは、正イオンを発生するイオン発生素子１２側に配置した電流検出電極２７ｂに電源基板５からプラスのバイアス電圧を印加させる。また、電流検出電圧制御部３２は、負イオンを発生するイオン発生素子１１側に配置した電流検出電極２７ａに電源基板５からマイナスのバイアス電圧を印加させる。電流検出電極２７ａ、２７ｂは、搬送面３０ａと直交する方向にあってイオン発生素子１１、１２よりも上方で、イオン発生素子１１、１２から発生するイオン分布に影響が少ない位置に配置したものである。しかしながら、このような電極を設けることによって使用中不用意に好ましくない電圧が電極に印加される場合があり、イオン発生素子１１、１２より発生したイオンを電極検出電極２７ａ、２７ｂに引き込んだり反発させたりして悪影響を及ぼす。前記のように、電流検出電極２７ａ、２７ｂに近傍のイオン発生素子１１、１２から発生するイオンと同極性のバイアス電圧を印加することで、発生したイオン分布に影響がないようにできる。本実施形態ではバイアス電圧はそれぞれプラス１２Ｖ、マイナス１２Ｖである。

また、電流検出電圧制御部３２は、図９（ｂ）に示すように、所望の時間Ａ前に、検出センサ２５が所望の時間Ａ内であるが、一定時間Ｂ以上被除電対象物３０が搬送されていないことを検出した、いわゆる放電電流検出モード時では、電流検出電極２７ｂに電源基板５からマイナスのバイアス電圧を印加させるとともに、電流検出電極２７ａに電源基板５からプラスのバイアス電圧を印加させる。このように、電流検出電極２７ａ、２７ｂに近傍のイオン発生素子１１、１２から発生するイオンと逆極性のバイアス電圧を印加することで、発生したイオンを電流検出電極２７ａ、２７ｂに強制的に引き寄せることにより放電電流を正確に検出する。本実施形態では、それぞれマイナス１２Ｖ、プラス１２Ｖのバイアス電圧を印加した。

なお、ガスタンク６のガス送出孔６ａからガスを送出させる期間はガス、前記通常動作モード時及び放電電流検出モード時のみであってもよいが、イオン発生素子１１、１２へのゴミの付着防止の観点からイオン発生のための駆動を停止している待機中も含め常時であることが好ましい。

次に、除電装置１による被除電対象物３０の除電工程について説明する。図９（ａ）に示すように、イオン発生素子１１、１２のＹ方向に沿った縦断面においては、イオン発生中心部であるイオン発生電極１６部分からイオンが発生している。搬送面３０ａと直交する方向に関する、イオン発生素子１１、１２のイオン発生電極１６から搬送面３０ａまでの距離Ｍは、この２つのイオン発生素子１１、１２の２つのイオン発生電極１６間の距離Ｎ以上となっている。本実施形態においては、距離Ｎは１０ｍｍとなっており、距離Ｍは１０〜５００ｍｍが好ましい。この距離関係において、除電装置１は効果的に被除電対象物３０の除電を行うことができる。距離Ｍが距離Ｎ以下では、各イオン発生素子１１、１２から発生するイオン分布が搬送面３０ａ上で独立した分布となり、被除電対象物３０に過帯電をもたらす恐れがある。距離Ｍを距離Ｎ以上とすることにより、搬送面３０ａ上に各イオン発生素子１１、１２から発生するイオン分布の共存部分を形成し、被除電対象物３０の過帯電を防止することができる。また、距離Ｍがあまり大きすぎると、各イオン発生素子１１、１２から発生するイオンが搬送面３０ａまで運ばれてくるまでに外方向に拡散し、またイオンに過度な中和を生じさせる。距離Ｍは所定距離内に設定することが望ましい。

通常動作モード時において、被除電対象物３０が搬送面３０ａに沿って搬送方向に搬送され、除電装置１と被除電対象物３０とが対向するとき、この発生した正イオン及び負イオンのうち、被除電対象物３０に帯電しているイオンと逆極性のイオンは被除電対象物３０に引き寄せられることとなり、被除電対象物３０は除電される。このとき、前記のように各イオン発生素子１１、１２から発生する負イオン及び正イオンの分布に共存領域が存在することによって、被除電対象物３０の過帯電が防止される。

このとき、搬送方向下流側に位置するイオン発生素子１１のイオン発生面１１ａは、搬送面３０ａと平行ではなく、搬送方向下流側に４５度傾いている。すると、イオン発生素子１１から発生する負イオンはイオン発生面１１ａに沿って分布しているため、イオン発生素子１１から発生する負イオンの量は、搬送方向上流側から下流側に向かうに連れて少なくなっている。したがって、除電が完了して搬送方向下流側に搬送される被除電対象物３０に負イオンが運ばれることは少なく、余分な帯電を生じさせることを防止できる。

また、搬送方向下流側に４５度傾いていることによって、イオン発生面１１ａは被除電対象物３０に対して所定面積対向し、被除電対象物３０にイオンを効率よく運ぶことができる。さらに、本実施形態において、搬送側上流側に位置するイオン発生素子１２のイオン発生面１２ａも、搬送面３０ａとの間で搬送方向上流側に４５度傾けている。つまり、２つのイオン発生素子１１，１２のイオン発生面１１ａ、１２ａは、搬送面３０ａとの間において開いた方向は搬送方向に関して反対方向であるが同じ角度を形成している。これによると、２つのイオン発生素子１１，１２において、それぞれイオン発生面１１ａ、１２ａに被除電対象物３０に対して所定面積対向する部分が存在し、両方のイオンを被除電対象物３０に効率よく運ぶことができる。また、特に傾きが同じ角度であることによって、２つのイオン発生素子１１、１２から被除電対象物３０に対して、負イオン及び正イオンを均等に運び、且つイオン分布も共存領域を含めより均等に形成することができる。負イオン及び正イオンが交互に発生する場合は、被除電対象物３０上にイオンを運ぶ途中、過度に、あるいは急激にイオンが中和されることを回避可能であり、効率よくイオンを運び、且つ、有用なイオンの共存領域を形成できる点で好ましい。

また、同様に、イオン発生素子１２のイオン発生電極１６から正イオンの発生を継続すると、イオン発生電極１６から発生するイオン量が減少する。これは、安定化電極２６ｂが配置されていなければ、誘電体１５または裏面保護層１９がイオン発生電極１６から発生するイオンと逆極性に帯電するためと考えられる。さらに、イオン発生素子１１の支持体３ａが特に樹脂製の場合は誘電体１５または裏面保護層１９に加えて支持体３ａも帯電の可能性がある。プラスイオンを発生するイオン発生素子１２に対して、本実施形態のように、プラスのバイアス電圧を印加した安定化電極２６ｂを設けることにより、誘電体１５、裏面保護層１９または支持体３ａが帯電することを防止する。これにより、イオン発生電極１６から発生するイオン量は減少せず安定する。

次に、具体的な実施例を比較例と合わせて説明する。図１０は、被除電対象物３０の帯電位の時間変化を示す図であり、（ａ）は裏面保護層１９と支持体３ａとの間に安定化電極２６ａ（２６ｂ）を設けていない場合であり、（ｂ）は裏面保護層１９と支持体３ａとの間に安定化電極２６ａ（２６ｂ）を設けている場合である。縦軸には被除電対象物３０の帯電位を示し、横軸には除電時間を示している。

［実施例］
被除電対象物３０に約１０００Ｖの帯電位を与え、イオン発生素子１１の裏面保護層１９と支持体３ａとの間に安定化電極２６ａを設けるとともに、イオン発生素子１２の裏面保護層１９と支持体３ａとの間に安定化電極２６ｂを設けている。そして、イオン発生素子１１に対応する安定化電極２６ａにはマイナスのバイアス電圧を印加して、イオン発生素子１２に対応する安定化電極２６ｂにはプラスのバイアス電圧を印加する。この状態で、除電装置１が被除電対象物３０に対して除電動作を行ったときの、被除電対象物３０の帯電位の時間変化を図１０（ｂ）に示す。ここでは、バイアス電圧は１２Ｖとした

［比較例］
被除電対象物３０に約１０００Ｖの帯電位を与え、イオン発生素子１１の裏面保護層１９と支持体３ａとの間に安定化電極２６ａを設けず、裏面保護層１９と支持体３ａとを直接接触させるとともに、イオン発生素子１２の裏面保護層１９と支持体３ａとの間に安定化電極２６ｂを設けず、裏面保護層１９と支持体３ａとを直接接触させる。この状態で、除電装置１が被除電対象物３０に対して除電動作を行ったときの、被除電対象物３０の帯電位の時間変化を図１０（ａ）に示す。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、安定化電極２６ａ、２６ｂを設けて除電動作を行うと、裏面保護層１９と支持体３ａとをそれぞれ直接接触させて除電動作を行う場合に比べて、被除電対象物３０の帯電位の低下が早い。つまり、被除電対象物３０の除電が迅速に行われており、イオン発生電極１６から発生するイオンの量が減少せず安定していると考察することができる。

なお、安定化電極２６ａ、２６ｂは、対応するイオン発生電極から発生するイオンと同極性のバイアス電圧が印加されておらず、接地されていてもよい。安定化電極２６ａ、２６ｂを接地させることで、同様に裏面保護層１９への帯電が防止でき、したがって、イオン発生電極１６からのイオンの発生は安定する。

図１１は、正イオンを発生するイオン発生素子１２への印加電圧に応じた被除電対象物３０の除電時間を示す図である。ここで安定化電極２６ｂは接地している。縦軸には除電時間を示し、横軸には正イオンを発生するイオン発生素子１２への印加電圧を示しており、負イオンを発生するイオン発生素子１１への印加電圧については図示を省略している。Ａ１は、安定化電極２６ｂを設けていない場合の印加電圧と除電時間の関係であり、Ａ２は、安定化電極２６ｂを設けている場合の印加電圧と除電時間の関係を示している。

図１１に示すように、いかなる印加電圧においても安定化電極２６ｂを設けている方が除電時間は早くなっており、イオン発生電極１６から被除電対象物３０に到達するイオンの量が減少せず安定していると考察することができる。また、印加電圧が小さい方が安定化電極２６ｂを設けることによる効果がより顕著となっている。

次に、安定化電極２６ａ、２６ｂに印加するバイアス電圧の値の違いによる除電効果の差異について説明する。図１２は、負イオンを発生するイオン発生素子１１への印加電圧に応じた被除電対象物の除電時間を示す図である。縦軸には除電時間を示し、横軸には負イオンを発生するイオン発生素子１１への印加電圧を示しており、正イオンを発生するイオン発生素子１２への印加電圧については図示を省略している。Ｂ１は、安定化電極２６ａに対向するイオン発生素子１１から発生する負イオンと逆極性の＋１５Ｖのバイアス電圧を印加した場合のイオン発生素子への印加電圧と除電時間の関係であり、Ｂ２は、同様に安定化電極２６ａに±０Ｖを印加した場合であり、Ｂ３は、同様に安定化電極２６ａに対向するイオン発生素子１１から発生する負イオンと同極性の−１５Ｖのバイアス電圧を印加した場合である。

図１２に示すように、安定化電極２６ａに対応するイオン発生素子１１から発生するイオンと同極性のバイアス電圧を印加している方が除電時間は早くなっており、イオン発生素子の裏面保護層１９及び支持体３ａへの帯電を防止し、イオン発生電極１６から発生するイオンの量が減少せず安定していると考察することができる。

なお、本実施形態では、イオン発生素子１１、１２の裏面において直接裏面保護層１９を形成するものを述べたが、裏面保護層１９に加え安定化電極２６ａ、２６ｂとの間にさらに絶縁層を介在させるようにしてもよい。これら裏面保護層１９や絶縁層はイオン発生素子１１、１２の誘電電極と安定化電極２６ａ、２６ｂとの間の電気的絶縁の効果があるものである。イオン発生の継続により、これら絶縁層への帯電が生じ、同様にイオン発生素子１１の表面から発生するイオン量に影響を及ぼすものと考えられる。安定化電極２６ａ、２６ｂは上記のような誘電体１５あるいはイオン発生素子１１、１２と安定化電極２６ａ、２６ｂとの間に介在する絶縁層の帯電を防止でき、安定したイオン発生に寄与する。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、本実施形態においては、イオン発生面１１ａ、１２ａと搬送面３０ａとの間で形成される角度は４５度であったが、鋭角であればいかなる角度であってもよい。ただし、４５度が最も除電効率を高く保ちつつ、被除電対象物３０に余分な帯電が生じにくくできる。

本発明の一実施形態に係る除電装置本体の縦断面図である。イオン発生素子が取り付けられた素子ユニットの斜視図である。イオン発生素子の平面図である。図３の一点鎖線領域の拡大図である。図１の概略部分拡大図である。除電装置の電気的構成を示すブロック図である。電源基板の内部回路図である。電源基板から２つのイオン発生素子にそれぞれ印加される電圧波形を示す図である。２つのイオン発生素子による被除電対象物の除電工程を説明する概略平面図であり、（ａ）は除電中であり、（ｂ）は放電電流検出中である。被除電対象物の帯電位の時間変化を示す図であり、（ａ）は安定化電極を設けていない場合であり、（ｂ）は安定化電極を設けている場合である。イオン発生素子への印加電圧に応じた被除電対象物の除電時間を示す図である安定化電極に印加するバイアス電圧に応じた被除電対象物の除電時間を示す図である。

符号の説明

１除電装置
１１、１２イオン発生素子
１５誘電体
１６イオン発生電極
１７ａ、１７ｂ誘導電極
１９裏面保護層
２６ａ、２６ｂ安定化電極

Claims

誘電体と、前記誘電体を介して表面及び裏面に形成されたイオン発生電極及び誘導電極と、前記裏面及び少なくとも前記誘導電極を裏面より保護するように被覆する絶縁性の裏面保護層とを有するイオン発生素子と、
前記イオン発生素子を支持する樹脂製支持体と、
前記イオン発生素子の裏面側に対向して、前記裏面保護層と前記樹脂製支持体との間に配置された導電性部材とを備え、
前記導電性部材は、所定電位に接続され、前記誘電体、前記裏面保護層または前記樹脂製支持体の帯電を防止することを特徴とするイオン発生装置。
前記導電性部材は接地されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
前記導電性部材は前記イオン発生素子から発生するイオンと同極性のバイアス電圧が印加されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
前記イオン発生素子が、前記表面及び前記イオン発生電極を被覆する表面保護層をさらに有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置。