JP5594453B2 - フィルムの帯電特性評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルムの帯電防止特性評価装置に関するものである。

静電気（接触帯電）に起因する、静電気の放電によるスタチックマークの発生、フィルムどうしの吸い付き、ゴミの付着などのトラブルが問題になっている。
従来は上記したトラブルを解消するために、フィルムの漏洩性を改善する、即ち表面抵抗と体積抵抗を下げることで対応している。
それに対して、本発明者は、先に、フィルムの帯電特性を評価する要素は、フィルムの素材に由来する漏洩性だけではなく、そのフィルムに実際に接触する接触物との相対的な関係で決まるそのフィルムの帯電性もあることを見出し、上記２つの特性をＲ（漏洩性）−Ｖ（帯電性）ダイヤグラム上に示し、漏洩性と帯電性のバランスに基づいてそのフィルムの帯電特性を評価することを提案している。

特開２００４−１３１６６０号公報

而して、今まで、使い勝手が良く、満足できる精度で帯電特性を評価できる装置はなかった。
本発明は、上記の背景技術及び背景技術が抱えていた問題点の存在を踏まえてなされたものであって、使い勝手が良く、満足できる精度で帯電特性を評価できる装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、除電イオン風を発生する除電箱と、前記除電箱内に設けられ上下方向に延びるガイド部を有し、前記ガイド部内で落下しつつあるフィルムサンプルに除電イオン風を当てて除電する除電手段とからなる除電箱と、前記除電箱に下側から対向し前記除電箱から排出されたフィルムサンプルを一対の帯電ロールに挟んで下方に繰り出しながら帯電する帯電部と、繰り出され落下したフィルムサンプルを受け止めるファラデーケージとを含み、フィルムサンプルは前記除電箱に上側から投入されると、前記除電箱で除電され、前記帯電部で帯電された後、前記ファラデーケージ内に落下することを特徴とする帯電特性評価装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した帯電特性評価装置において、ガイド部は除電箱を貫通し先尖状になって下方の一対の帯電ロールの間に延出していることを特徴とする帯電特性評価装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した帯電特性評価装置において、除電箱のガイド部の下側はイオン風がフィルムサンプルに当らないように閉鎖されて閉鎖ガイド部になっており、フィルムサンプルの落下先端が帯電ロールに接触したときには落下後端はガイド部の閉鎖部分に位置するように閉鎖長さが設定されていることを特徴とする帯電特性評価装置である。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、除電箱の下面には一対の帯電ロールのそれぞれの外方側半円弧部に対向して一対の貫通孔が形成されていることを特徴とする帯電特性性評価装置である。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、除電箱は無色透明材で構成され、その側方が開閉自在になっており、且つ内面は除電するためにアースされていることを特徴とする帯電特性評価装置である。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、一対の帯電ロールは交換可能になっていることを特徴とする帯電特性評価装置である。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、ファラデーケージの上部開口縁は絶縁材で覆われていることを特徴とする帯電特性評価装置である。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、ファラデーケージの内面の一部には絶縁シートが貼り付けられていることを特徴とする帯電特性評価装置である。

請求項９の発明は、請求項７に記載した帯電特性評価装置において、絶縁シートとして敷居スベリが貼り付けられていることを特徴とする帯電特性評価装置である。

請求項１０の発明は、請求項１から９に記載した帯電特性評価装置において、切り込み線とその両端により二つ折りされてなるフィルムサンプルを用いることを特徴とする導電特性評価装置である。

本発明の帯電特性評価装置によれば、使い勝手が良く、満足できる精度で帯電特性を評価できる。

本発明の実施の形態に係る帯電特性評価装置の全体斜視図である。 図１の除電箱の斜視図である。 図２の除電箱の箱本体の断面図である。 図２の除電箱内部の斜視図である。 図２の除電箱の下面の斜視図ある。 駆動側の帯電ロールの分解斜視図である。 図１の装置全体の概略的断面図である。 図７の除電箱と帯電ロールの拡大断面図である。 図７に示されたファラデーケージの斜視図である。 図９のファラデーケージの構造の説明図である。 フィルムサンプルの作成方法の説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係る帯電特性評価装置１を、図面に従って説明する。
先ず、除電箱について説明する。
図２において符号３は除電箱を示し、この除電箱３の箱本体５内でフィルムサンプルＳ（図１１で詳述）は除電される。箱本体５は、６枚の透明板７の組み立てにより形成されており、天井の透明板７には矩形の投入口９が設けられている。また、投入口９を挟んでその両側から電線ケーブル１１、１１が引き出されている。
正面の透明板７は、側端部に設けられた蝶番（図示省略）を介して開閉自在に取り付けられており、取手１５を引くと箱本体５が正面側で開口するようになっている。
また、図３に示すように、箱本体５は上げ底になっており、下方に凹状になっている。そして、その内周面には、例えばアルミニウムで構成された導電性箔１７が貼り合わされており、この導電性箔１７を介してアースされている。

図４において符号１９は断面が長方形の筒状のガイド部を示し、箱本体５内を上下方向に延びてフィルムサンプルＳを鉛直姿勢に規制するための横断面が長方形の規制空間２１が形成されている。
ガイド部１９の上部は上記した投入口９と連通している。箱本体５の天井面から一定の長さまでは、対向する側面が切り欠けられて一対の開口窓２３が形成されている。その下部は閉鎖されており、閉鎖ガイド部２４に相当する。閉鎖ガイド部２４の閉鎖長さは、フィルムサンプルＳの落下先端が後述する帯電ロール４３に接触したときには落下後端は閉鎖ガイド部２４の閉鎖部分に位置するように、フィルムサンプルＳの長さ寸法Ｌを考慮して設定されている。
ガイド部１９の下側部分も箱本体５の底部を貫通しており、貫通後はガイド部１９の左右両側壁の厚さ寸法が徐々に小さくなって先尖り状の延出部２５となっている。

符号２７、２７は一対の除電イオン風発生手段を示し、この除電イオン風発生手段２７は針状電極２９に高電圧を印加して放電によりイオンを発生させる機構になっている。そのイオンを含む除電イオン風がフィルムサンプルＳに両側面から当たると、フィルムサンプルＳ上に帯電している電荷が中和されて除電される。
この一対の除電イオン風発生手段２７、２７は、箱本体５の天井板から吊下げられて箱本体５の下面付近まで延びており、ガイド部１９の幅方向に沿って対向配置されている。
針状電極２９には、電源供給のために、上記した電線ケーブル１１が接続されている。

ガイド部１９の延出部２５は、箱本体５の底板の開口３１（図５）から下方に出ている。
符号３３、３３は一対の長方形の貫通孔を示し、この貫通孔３３、３３は箱本体５の底板を切り欠いて形成されている。貫通孔３３、３３は開口３１を挟んで対向配置されている。

図１において符号３５、３５は一対のレール部材を示し、このレール部材３５は装置本体３７上に固定されている。レール部材３５にはレール溝３６が形成されており、それに箱本体５の下面に一体に設けられた一対のスライダ（図示省略）がスライド自在に係合されている。
従って、箱本体５を矢印に示す方向に移動させることができる。箱本体５を装置本体３７の後方に最大限後退させると、後述する帯電ロール４３、４３がむき出しとなる。

次に帯電部について説明する。
図５に示すように、上記した一対の帯電ロール４３、４３は箱本体５と装置本体３７との間に並列に配置されている。帯電ロール４３、４３の上端は箱本体５の下面に近接している。各帯電ロール４３のロール長さはフィルムサンプルＳの横幅寸法（Ｗ）より若干でも小さくなるように設定されている。帯電ロール４３はドロップイン方式で軸受４５、４５に装着されるので、容易に交換可能になっている。
図５において左側の帯電ロール４３が駆動側になっており、図６に示すように手前側の端部にはギア４７が連結されている。このギア４７はモーター側のギア（図示省略）に噛合されてモーターからの回転力が伝達されるようになっている。モーター側のギアは開閉自在のギアボックス４９（図１）に収容されている。

図７に示すように、帯電ロール４３、４３は、ロール間のフィルムサンプルＳの挟み込み部がガイド部１９の規制空間２１に上下方向で重なるように配置されており、ガイド部１９の先尖り状の延出部２５はロール間の上部の断面が逆三角形の空間に延出して入り込んでいる。但し、帯電ロール４３、４３と延出部２５との間には若干のクリアランスが設けられており、接触はしていない。従って、また、閉鎖ガイド部２４は箱本体５を貫通し先尖状になって下方の一対の帯電ロール４３、４３の間に延出しているので、フィルムサンプルＳの落下軌道が一対の帯電ロール４３、４３に挟み込まれる直前まで規制される。
上記配置により、図８に示すように、箱本体５の下面に形成された一対の貫通孔３３、３３は帯電ロール４３、４３のそれぞれの外方側半円弧部４４、４４に対向することになる。

図７、８において符号５５は軸受４５の基台を示し、この基台５５は左側に位置する受動側の帯電ロール４３の軸受４５に取り付けられている。この基台５５は装置本体３７上に固定されたレール部材（図示省略）に対して図８の矢印に示す方向にスライド移動自在に係合されている。
符号５９はバネばかりを示し、このバネばかり５９は装置本体３７上に設置されている。このバネばかり５９の軸６０が左側の帯電ロール４３の基台５５に対して連結されている。なお、図１では、視認の便宜のために、バネばかり５９の図示は省略されている。
バネばかり５９の駆動により、左側の帯電ロール４３が右側の帯電ロール４３に対して矢印（図８）に示すように近接離間し、帯電ロール４３、４３間のニップ圧を微妙に調整することができる。

図９、１０において符号６１はファラデーケージを示し、このファラデーケージ６１は装置本体３７に収容されている。
ファラデーケージ６１は全体として縦長の箱形状をなしており、高さの有る下部６３と、高さの低い上部６５に分かれている。
壁面は二重壁構造になっており、導電性の内側壁６７と導電性の外側壁６９とからなり、内側壁６７は外側壁６９に対して絶縁性の固定具６８を用いて固定されている。また、下面側では絶縁性のスペーサ７０によって所定の間隔が保持されている。

上部６５のうち、外側壁６９で構成された上面には長方形の投入口７１が形成されており、この投入口７１は、一対の帯電ロール４３、４３の間から下方に繰り出されたフィルムサンプルＳを十分なクリアランスで囲む寸法に設定されている。内側壁６７の上面は投入口７１より一回り大きい投入口７３が形成されている。
図７に示すように、外側壁６９側の投入口７１と、内側壁６７側の投入口７３の口縁は、テフロン（登録商標）などの絶縁材７５で覆われている。また、下部６３の内側壁６７の内面には、敷居スベリ７７が部分的に適当に貼り合わされている。

上記したように、上面が全面的に開口せず、しかも、装置本体３７の天井面に近接しているので、フィルムサンプルＳは装置本体３７内に影響を及ぼさずに、速やかにファラデーケージ６１内に落下する。しかも、投入口７１の口縁は絶縁材７５で覆われているので、フィルムサンプルＳが放電することはない。
さらに、内側壁６７の投入口７３の口縁も、絶縁材７５で覆われ、敷居スベリ７７により部分的に内側壁６７の内面が絶縁されているので、フィルムサンプルＳの形状を調整して、落下したときに、露出した内側壁６７の内面に接触させれば、フィルムサンプルＳは放電される。一方、図７に示すように敷居スベリ７７に接触するようにすれば、フィルムサンプルＳの帯電状態が維持される。

図９に示すように、下部６３の対向する一対の外側壁６９、６９の中間部分は内方に曲げられて横方向に延びる一対のスライドレール７９、７９が形成されている。なお、スライドレール７９の形成箇所では、外側壁６９は内側壁６７に対して近接するが接触はせず絶縁性は担保されている。

図１０において符号８１、８１は一対の横長の導電板を示し、各導電板８１は下部６３と上部６５にまたがるように対向して当接され、上部６５でボルト・ナットなどの適宜な固定具８３により固定されている。一方の導電板８１は外側壁６９側に当接されており、他方の導電板８１は内側壁６７側に当接されている。
導電板８１が当接された内側壁６７に対向する外側壁６９の下部６３に取手８５の付いた扉８７が取付けられている。

ファラデーケージ６１は、装置本体３７に収容されており、扉８７で装置本体３７の前面の開口が閉塞されている。また、装置本体３７の正面には、帯電量測定用の操作パネル８９が配設されている。
ファラデーケージ６１の上部６５の外側壁６９の両側面は適宜な固定手段により装置本体３７に固定されている。一方、下部６３の外側壁６９のスライドレール７９、７９は装置本体３７の内部の側面にそれぞれ取り付けられた突条部９１にスライド移動可能に支持されている。
導電板８１は、フィルムサンプルＳの帯電量測定時には、上下の外側壁６９、上下の内側壁６７にそれぞれ接触して導通状態にしておく。
従って、取手８５を掴んで扉８７を前方に引き出すと、ファラデーケージ６１の下部６３は突条部９１に対して前方にスライド移動し、図１０（１）の状態から図１０（２）に示す状態まで、すなわち前方の導電板８１が下部６３の奥側の内側壁６７に当接するまで下部６３は前方に引き出される。

上部６５の外側壁６９は接地されており、内側壁６７はシールド線を介してクーロンメーターに電気的に接続されている。従って、投入口７１、７３を通って内側壁６７内に落下したフィルムサンプルＳの帯電量（クーロン量）が測定される。
測定後は上端が全面開口した下部６３を前方に引き出し、下部６３の開口上端から手を差し入れてフィルムサンプルＳを掴んで引き上げることにより、フィルムサンプルＳを取り出す。ファラデーケージ６１は下部６３と上部６５に分離され、全面開口した下部６３からフィルムサンプルＳを取り出すので、下部６３をそれほど深くする必要が無い。従って、ファラデーケージ６１に深く手を入れなくとも指先を差し入れるだけでフィルムサンプルＳを掴んで引き上げることができる。そのため、内側壁６７により画定される開口面積は指先を差し入れるだけの大きさがあれば足りる。

帯電特性評価装置１は、上記した構成を備えることにより、フィルムサンプルＳが除電箱３の投入口９に上側から投入されると、除電箱３で図８の矢印に示すイオン風が吹付けられて除電され、その後、一対の帯電ロール４３、４３内に挟み込まれ、下方に向かって繰り出されながら帯電された後、ファラデーケージ６１内に落下する。
除電箱３内で、フィルムサンプルＳが引っ掛かっても、透明な箱本体５からその状態を透視できるので、箱本体５を開いて速やかにフィルムサンプルＳを取出すことができる。しかも、箱本体５は透明ではあるが、アースされているので、帯電することはない。従って、フィルムサンプルＳの除電に悪影響を及ぼすことはない。更に、測定者に電撃などの危害を加えることもない。

フィルムサンプルＳが導電性の場合には、フィルムサンプル全体が等電位になるが、フィルムサンプルＳの先端が帯電ロール４３、４３に接触したときには後端は閉鎖ガイド部の中にあるように、開口窓２３の長手方向の寸法が設定されているので、帯電ロール４３により先端が帯電し始めた際には後端には除電イオン風（白抜き矢印で示す）は当らない。従って、フィルムサンプルＳの帯電が阻害されることはない。

また、帯電ロール４３、４３は絶縁性ロールのとき、フィルムサンプルＳの挟み込み接触により自らも帯電されるが、フィルムサンプルＳの分離後に装置本体３７の下面の貫通孔３３から噴出した除電イオン風に当てられることになるので除電され初期状態に戻る。
従って、繰り返し測定を行うことができる。上記構成は帯電ロール４３、４３が誘電体の場合に特に有効である。

従って、ファラデーケージ６１を帯電量測定装置として使用した場合には、すなわち、フィルムサンプルＳがファラデーケージ６１の内側壁６７に接触して放電した場合でも、帯電量が正しく測定される。
一方、フィルムサンプルＳ上では帯電が一様になされるわけでなく、不均一な場合がある。このように帯電が不均一な場合、その後に塗装をすると塗布ムラが発生する。而して、ファラデーケージ６１で帯電量を測定すると帯電量は分かるが、帯電分布は分からない。したがって、帯電分布を評価したい場合には、ファラデーケージ６１内で放電しない状態で、即ちフィルムサンプルＳの長さ寸法Ｌを短くした上で、落下させる。このようにすれば、ファラデーケージ６１内でフィルムサンプルＳは内側壁６７に接触しないので放電しない。このフィルムサンプルＳを取出して正負電荷を持つ液体現像剤を塗装することで、塗装ムラの試験を行うことができる。
このように、帯電特性評価装置１によれば、帯電量だけでなく、帯電分布も評価でき、塗布工程における静電気による塗布ムラ故障の再現シュミレーション実験として使用することができる。

図１１は、一例のフィルムサンプルＳである。
通常のフィルムは、溶融樹脂が冷却ローラ上で冷却され固化されたものであり、冷却ローラの接触面とその反対面とでは帯電特性が異なる。また、製造された後リールに巻き取られているので湾曲している。
従って、図１１（１）に示すように、フィルムを適当な大きさで原反から分離した後、図１１（２）に示すように、矩形状に打抜く際に、切り込み線Ｃも形成する。そして、図１１（３）に示すように、フィルムサンプルＳを切り込み線Ｃとその両端により二つ折りして使用する。切り込み線Ｃが形成されているので、折り曲げ易い。また、両面が冷却ローラの接触面になるか、或いは反対面になる。すなわち、フィルムサンプルＳの両面が同じ帯電特性のものになるので、評価したい面の帯電特性を評価することができる。また、フィルムサンプルＳは元々湾曲しているが、二つ折りすると湾曲力が互いに打ち消されて、殆ど直状態となる。従って、除電箱３のガイド部１９に引っ掛かったりしない。

以上、本発明を実施するための最良の形態として上記の実施の形態を例にとって詳述してきたが、本発明の具体的構成は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨から外れない範囲内での設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、帯電ロールは、ゴムロール、樹脂ロール、金属ロール、表面マットロール等に交換可能である。また、溝の形成されたロールにも交換可能である。実機では、経時的にロールに溝が形成されることがあるため、溝の形成された帯電ロールで帯電させることで、そのような場合を想定したシミュレーションテストを行うことができる。
また、バネばかりの代わりに錘を一方の帯電ロールの軸受側に連結させてニップ圧を調整してもよい。

本発明の帯電特性評価装置によれば、帯電特性を簡単な操作で評価できる。

１‥‥帯電特性評価装置 ３‥‥除電箱
５‥‥箱本体 ７‥‥透明板
９‥‥投入口 １１‥‥電線ケーブル
１５‥‥取手 １７‥‥導電性箔
１９‥‥ガイド部 ２１‥‥規制空間
２３‥‥開口窓 ２４‥‥閉鎖ガイド部
２５‥‥延出部 ２７‥‥除電イオン風発生手段
２９‥‥針状電極 ３１‥‥開口
３３‥‥貫通孔 ３５‥‥レール部材
３６‥‥レール溝 ３７‥‥装置本体
４３‥‥帯電ロール ４４‥‥外方側半円弧部
４５‥‥軸受 ４７‥‥ギア
４９‥‥ギアボックス ５５‥‥軸受基台
５９‥‥バネばかり ６０‥‥軸
６１‥‥ファラデーケージ
６３‥‥下部 ６５‥‥上部
６７‥‥内側壁 ６８‥‥固定具
６９‥‥外側壁 ７０‥‥スペーサ
７１‥‥投入口（外側壁） ７３‥‥投入口（内側壁）
７５‥‥絶縁材 ７７‥‥敷居スベリ
７９‥‥スライドレール ８１‥‥導電板
８３‥‥固定具 ８５‥‥取手
８７‥‥扉 ８９‥‥操作パネル
９１‥‥突条部
Ｓ‥‥フィルムサンプル（二つ折り）
Ｌ、Ｗ‥‥フィルムサンプル（二つ折り）の長さ寸法、横幅寸法
Ｃ‥‥切り込み線

Claims (7)

1. 箱本体と、除電イオン風を発生する手段と、箱本体内の上下方向に延びるがその下側は除電イオン風が直接フイルムサンプルに当たらない様に閉鎖されたガイド部を有し、そのガイド部の下側の先端部は除電イオン風がフイルムサンプルに直接当たらないよう閉鎖されておりフイルムサンプル落下先端が帯電ロールに接触した時には、落下後端は閉鎖ガイド部の閉鎖部分に位置するように調節された除電箱と、前記除電箱下側で前記除電箱から排出されたフイルムサンプルを一対の帯電ロールに挟んで下方に繰り出しながら帯電する帯電部と、繰り出され落下したフイルムサンプルを受止めるファラデーケージからなることを特徴とする帯電特性評価装置。
2. 請求項１に記載した帯電特性評価装置において、ガイド部は除電箱を貫通し先尖状になって下方の一対の帯電ロールの間に延出していることを特徴とする帯電特性評価装置。
3. 請求項１〜２のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、除電箱の下面には一対の交換可能な帯電ロールのうち駆動ロールはギアをつけるようになっていることを特徴とする帯電特性評価装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、ファラデーケージの上部開口縁は絶縁材で覆われていることを特徴とする帯電特性評価装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、ファラデーケージの内面の一部には絶縁シートが貼り付けられていることを特徴とする帯電特性評価装置。
6. 請求項５に記載した帯電特性評価装置において、絶縁シートとして敷居すべりが貼り付けられていることを特徴とする帯電特性評価装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載した帯電特性評価装置において、切り込み線とその両端により二つ折りされてなるフイルムサンプルを用いることを特徴とする帯電特性評価装置。

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