JP5786577B2

JP5786577B2 - 除電装置

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Publication number: JP5786577B2
Application number: JP2011200687A
Authority: JP
Inventors: 井浦　慎一郎; 慎一郎井浦; 和晃黒澤
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: JP2013062178A

Description

本発明は、イオン発生電極に高電圧を印加することによって放電を生じさせ、除電用のイオンを発生させる除電装置に関する。

静電気が帯電する可能性があり、その帯電電位を除かなければ様々なトラブルが生じるおそれがある物品（以下「ワーク」という。）を除電するために、従前より、コロナ放電を利用した除電装置が用いられている。この種の除電装置は、正負の各極性毎に専用の放電針が設けられ、これら２種類の放電針により正イオンと負イオンとを同時に発生させるＤＣ方式の装置と、同一の放電針に正極性の高電圧と負極性の高電圧とを交互に印加することにより、正イオンと負イオンとを交互に発生させるＡＣ方式の装置とに分類される。

ワークの帯電状態は、ワークの材質や周囲の環境などによってまちまちであり、また同じ現場内でもワークによって帯電状態にばらつきが生じるため、どのような帯電状態のワークでも除電できるように、正イオンと負イオンとを均等に発生させる必要がある。この課題を解決するために、従来の除電装置では、イオンの発生により生じるイオン電流を検出して、その検出値に基づき、正イオンと負イオンとがバランス良く発生しているかどうかを判別し、バランスが悪いと判別した場合には、これを是正するための制御（以下、「イオンバランスの調整」という。）を実施している。

たとえば、特許文献１には、昇圧整流回路（本明細書では「高電圧発生回路」と呼ぶ。）とカップリングコンデンサとを組み合わせた回路を有するパルスＡＣ方式の除電装置において、装置内の基準電位ラインとグランドライン（大地）とを結ぶライン上に抵抗を設け、この抵抗の両端にかかる電位差を用いて、正イオンと負イオンとの生成量や両者の差を算出することが記載されている。さらに特許文献１には、放電針と除電対象物（ワーク）との距離と上記の抵抗により検出される電位差とを用いて、昇圧整流回路の開閉のバランスを定めるデューティ比を制御することが、記載されている。

また特許文献２には、正負の各極性毎に設けられた高電圧生成回路が共通の除電バーに接続されて、各高電圧生成回路を交互に動作させる構成の除電装置において、除電バーの近傍のグランドプレートと装置のフレームグランドとの間に一対の抵抗による直列回路を配備し、一方の抵抗により除電バーが生成するイオンの量を検出し、他方の抵抗を用いてワーク近傍のイオンバランスを検出すること、各検出結果に基づき除電バーへの供給電圧またはパルス幅を変化させること、各検出結果を表示することなどが記載されている。

特開２００４−２０７１５０号公報特開２００３−６８４９８号公報

除電装置においては、帯電したワークと放電針との間の電位差や両者間の空間のインピーダンスによって、ワークと放電針との間や内部の回路に電流が流れることがある（以下、この電流を「帯電起因電流」という。）。この帯電起因電流は通常はごく小さなレベルであるが、ワークの帯電電位が高くなったり、放電針とワークとの距離が比較的短くなった場合には、この帯電起因電流がイオンバランスの調整精度を悪化させるレベルになる可能性がある。

特許文献１に記載された発明では、基準電位ラインとグランドライン（大地）との間に配備された抵抗（後記する本発明の実施例の抵抗Ｒ１に相当する。）に、イオンの発生量に対応する大きさのイオン電流が流れることを利用して、この抵抗にかかる電圧を用いてイオンバランスを調整しているが、特許文献１の回路構成によると、当該抵抗には、イオン電流だけではなく、帯電起因電流が流れる可能性がある。このため、帯電起因電流のレベルが大きくなると、各極性のイオンの発生量の関係を正確に認識できなくなり、イオンバランスの調整の精度を確保するのが困難になる。

また特許文献２に記載された発明では、放電針の近傍のグランドプレートに接続された抵抗を使用しているが、この抵抗にもグランドプレートを介して帯電起因電流が流れ込む可能性があるので、イオンバランスの調整の精度を確保するのは、やはり困難である。

上記のとおり、特許文献１，２に記載された発明では、帯電起因電流の影響を受けるパラメータに基づきイオンバランスが調整されるので、実際にはイオンバランスが悪いのに調整が行われなかったり、イオンバランスがとれているのにさらに過分な調整が行われて、バランスが崩れてしまうおそれがある。また、ワークの除電に必要な極性のイオンを減らして反対の極性のイオンを増やすような調整が行われると、ワークの除電に支障が生じるおそれがある。

本発明は上記の問題点に着目し、イオン電流が流れるが帯電起因電流も流れる可能性がある箇所と、帯電起因電流が流れるがイオン電流が流れることはない箇所との２箇所でそれぞれ電流を検出し、これらの検出結果に基づき、帯電起因電流の影響を受けることなくイオンバランスを調整できるようにすることを課題とする。

本発明による除電装置は、放電によりイオンを発生させるイオン発生電極と、このイオン発生電極を放電させるための高電圧を生成する高電圧発生回路と、イオン発生電極への電圧印加ラインと高電圧発生回路と大地とに、それぞれ接続される基準電位ラインと、基準電位ラインと大地とを接続する回路に配備されて、イオンの発生量に対応する大きさのイオン電流を含むと共に除電対象物の帯電電位により生じる帯電起因電流を含む可能性のある電流を検出する第１の電流検出素子と、イオン発生電極への電圧印加ラインと基準電位ラインとを接続する回路に配備されて、帯電起因電流を含むがイオン電流を含む可能性はない電流を検出する第２の電流検出素子と、第１および第２の電流検出素子による検出結果に基づき高電圧処理回路の動作を制御することにより、各極性間のイオンバランスを調整する処理回路とを具備する。

上記の構成によれば、第１の電流検出素子にイオン電流と共に比較的大きな帯電起因電流が流れたとしても、第２の電流検出素子によって帯電起因電流を検出することができるので、帯電起因電流の影響を受けることなく、各極性のイオンの発生量を調整することが可能になる。

上記の除電装置では、第１および第２の電流検出素子の少なくとも一方を、一対の電圧検出端子を有する２端子型の電流検出用抵抗素子とすることができる。この場合の処理回路には、２端子型の電流検出用抵抗素子の各電圧検出端子の間の電圧を検出するための検出回路が含まれる。

また第１および第２の電流検出素子の少なくとも一方を、一対の電圧検出端子と一対の電流端子とを有する４端子型の電流検出抵抗素子とすることもできる。この場合の処理回路には、４端子型の電流検出抵抗素子の各電圧検出端子の間の電圧を検出するための検出回路が含まれる。

また、本発明の他の実施形態では、高電圧発生回路はカップリングコンデンサを介してイオン発生電極に接続され、処理回路の制御により高電圧発生回路からの高電圧の出力と当該出力の停止とが所定の周期で繰り返されることによりカップリングコンデンサの充電と放電とが切り換えられて、イオン発生電極に正極性の高電圧と負極性の高電圧とが交互に印加される。

他の一実施形態による除電装置では、処理回路は、第２の電流検出素子による検出結果を用いて第１の電流検出素子による検出結果を補正し、この補正後の検出結果に基づき高電圧発生回路の動作を制御する。
この実施形態によれば、第１の電流検出素子にイオン電流と帯電起因電流とが流れた場合でも、第２の電流検出素子による検出結果を用いた補正によってイオン電流の大きさを正しく表す検出データを取得し、これを用いてイオンバランスを適切に調整することが可能になる。

他の実施形態による除電装置では、処理回路は、第２の電流検出素子により得た検出データの値またはその変化量があらかじめ定めた許容範囲を超える場合には、高電圧発生回路に対する制御内容が変更されないようにしている。
この実施形態による制御は、たとえば帯電状態のばらつきが大きいために、一時的に大きな帯電起因電流を発生させるようなワークを処理する場合に適している。

さらに上記の除電装置では，処理回路は、第２の電流検出素子に対して得た検出データに基づきイオン発生電極に印加されている電圧のレベルを判別することができる。

本発明によれば、装置内の回路に除電対象物の帯電電位による電流が流れた場合でも、その電流による影響でイオンバランスの調整に不備が生じるのを防ぐことができる。これにより、どのような帯電状態のワークに対しても、その帯電電位の影響を受けることなく、正負のイオンを均衡のとれた状態で発生させて、除電を安定して行うことができる。

パルスＡＣ方式の除電装置の構成例を示す回路図である。正イオンが発生している間の電流の流れを示す図である。負イオンが発生している間の電流の流れを示す図である。正極性の電位が帯電したワークによる帯電起因電流の流れを示す図である。イオンバランスの調整処理の手順を示すフローチャートである。ＤＣ方式の除電装置の構成例を示す回路図である。

図１は、本発明が適用されたパルスＡＣ方式の除電装置の一構成例を示す。
この除電装置は、イオン発生電極となる放電針１を複数具備すると共に、交流電源２、スイッチ部３、高電圧発生回路４、カップリングコンデンサ５、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、制御回路６、第１および第２の電圧検出回路７１，７２などを含む回路が装置内に組み込まれる。各放電針１は、実際には、所定の距離をおいて配備されて、並列に接続される。

各放電針１の近傍には、金属製のグランドプレート８が針に接触しない状態で配備される。グランドプレート８は，抵抗Ｒ５を介して回路内の基準電位ライン１０（図中に太線で表す範囲のラインが含まれる。）に接続される。基準電位ライン１０は、抵抗Ｒ１を介してフレームグランドＦＧ（すなわち大地）に接続される。

高電圧発生回路４は、昇圧トランス４１やコッククロフト・ウォルトン型の倍電圧整流回路４２により構成される。昇圧トランス４１の一次側コイル４１Ａの入力端は、スイッチ部３を介して電源２に接続され、二次側コイル４１Ｂと倍電圧整流回路４２との間のラインが基準電位ライン１０に接続されている。また、スイッチ部３は制御回路６に接続される。

カップリングコンデンサ５（以下、単に「コンデンサ５」という。）は、正極側が倍電圧整流回路４２の出力端に接続され、負極側が放電針１に接続される。コンデンサ５と倍電圧整流回路４２とを結ぶライン１１は、抵抗Ｒ４を含むライン１３により基準電位ライン１０に接続され、コンデンサ５と放電針１とを結ぶライン１２は、抵抗Ｒ３およびＲ２の直列回路を含むライン１４により基準電位ライン１０に接続される。なお、コンデンサ５には無極性のコンデンサを使用することもできる。

基準電位ライン１０とフレームグランドＦＧとの間の抵抗Ｒ１や、ライン１４内の抵抗Ｒ２は、２端子型の電流検出抵抗素子である。抵抗Ｒ１にかかる電圧は第１電圧検出回路７１により検出され、抵抗Ｒ２にかかる電圧は第２電圧検出回路７２により検出される。図１では、簡略化のため、各電圧検出回路７１，７２をブロックとして、対応する抵抗Ｒ１，Ｒ２の近傍に接続されるように表しているが、第１電圧検出回路７１は、抵抗Ｒ１のフレームグランドに近い方の端子に対する他方の端子の電位差を検出し、第２電圧検出回路７２は、抵抗Ｒ２の基準電位ライン１０に近い方の端子に対する他方の端子の電位差を検出する。ただし、この方法に代えて、接地電位に対する各端子の電位差を検出した上で各検出値の差を求めてもよい。

ライン１４では、放電針１に印加されるのと同等のレベルの高電圧が抵抗Ｒ３，Ｒ２により分圧される。分圧により抵抗Ｒ２に印加される電圧は数ボルト程度であり、この電圧が第２電圧検出回路７２により検出される。よって、第２電圧検出回路７２により検出された電圧により、放電針１の針先に印加されている電圧のレベルを判別することができる。

制御回路６はマイクロコンピュータを含むもので、スイッチ部３を切り換えることによって、高電圧発生回路４と電源２とが接続される状態とこの接続が遮断される状態とを交互に設定する。

スイッチ部３が閉じている間は、昇圧トランス４１の一次側コイル４１Ａに電源２からの高周波信号が供給される。この高周波信号が二次側コイル４１Ｂで昇圧されて倍電圧整流回路４２に与えられることによって、倍電圧整流回路４２から正極性の高電圧信号が出力される。

スイッチ部３が開放されると、昇圧トランス４１の動作が停止し、倍電圧整流回路４２からの高電圧信号の出力も停止する。
このように、高電圧発生回路４から出力される高電圧信号のオン・オフ状態は、スイッチ部３の開閉に同期する周期で切り替えられる。

図２は、上記の高電圧信号がオン状態のときの電流の流れを示し、図３は、高電圧信号がオフ状態のときの電流の流れを示す。なお、図２および図３、ならびに次の図４では、基準電位ライン１０を他と同じ太さの線にして、代わりに、電流の流れを太線で示す。

高電圧信号がオン状態のときは、図２中に一点鎖線で示すように、この信号の立ち上がり時のＡＣ成分によって、高電圧発生回路４からコンデンサ５を通過した電流がライン１２を通って放電針１へと流れる。またキルヒホッフの法則より、放電針１から放出された電流に等しい量の電流（イオン電流）が大地から抵抗Ｒ１および基準電位ライン１０を介して高電圧発生回路４へと戻る。
また、図２中に点線で示すように、ライン１２を流れる電流の一部は、ライン１４へと分岐して抵抗Ｒ３，Ｒ２の直列回路に流れた後に、基準電位ライン１０を通って高電圧発生回路４へと戻る。

高電圧信号がオフ状態のときは、コンデンサ５から電荷が放出されるため、図３中に一点鎖線で示すように、コンデンサ５の正極から出て、ライン１３，基準電位ライン１０，抵抗Ｒ１，大地，放電針１を順に通ってコンデンサ５の負極へと向かう電流経路が生じる。また、図３中に点線で示すように、ライン１３を流れて基準ライン１０に達した電流の一部がライン１４の方に分岐し、その分岐電流が抵抗Ｒ２，Ｒ３を介してコンデンサ５へと戻る。

上記の事象を整理すると、高電圧信号がオン状態のときは、放電針１に正極性の電圧が印加されて正イオンが発生すると共に、大地から高電圧発生回路４に向かう方向に沿ってイオン電流が流れる。このため抵抗Ｒ１の電位は大地より低くなる。
高電圧信号がオフ状態のときは、放電針１に負極性の電圧が印加されて負イオンが発生すると共に、高電圧発生回路４から大地に向かう方向に沿ってイオン電流が流れる。このため抵抗Ｒ１の電位は大地より高い状態となる。

よって、第１電圧検出回路７１により検出される抵抗Ｒ１の電圧は、正イオンが発生している間は負の方向に変化し、その変動幅は、正イオンの発生量が多くなるほど大きくなる。また負イオンが発生している間は、抵抗Ｒ１の電圧は正の方向に変化し、その変動幅は、負イオンの発生量が多くなるほど大きくなる。

このように、第１電圧検出回路７１により検出される抵抗Ｒ１の電圧は、発生するイオンの極性や発生量によって異なる変化を示すが、この抵抗Ｒ１にはイオン電流だけでなく、ワークの帯電電位に伴う帯電起因電流が流れる。このため、抵抗Ｒ１の電圧のみを用いてイオンバランスを調整すると、不具合が生じる可能性がある。

図４は、上記の除電装置において、正極性の電位が帯電しているワークＷによって生じる帯電起因電流の流れを示す。図４中の２点鎖線に示すように、この場合の帯電起因電流は、ワークＷから放電針１へと流れ、放電針１からライン１４を経て基準電位ライン１０に到達し、さらに抵抗Ｒ１を通って大地へと流れる。したがって、抵抗Ｒ１における帯電起因電流は、負イオンが発生しているときのイオン電流と同じ方向に流れることになる。また、この帯電起因電流は、発生するイオンの極性に関係なく、帯電電位の極性に応じて一定の方向に流れるので、その影響を受けた抵抗Ｒ１の電圧によりイオンの発生量を判別すると、正イオンは実際より少なく、負イオンは実際より多いと判別されてしまう。

負極性の電位が帯電しているワークにより生じる帯電起因電流は、図４に示したのとは反対方向に流れる。したがって、この場合の抵抗Ｒ１における帯電起因電流は、正イオンが発生しているときのイオン電流と同じ方向に流れることになる。この結果、帯電起因電流の影響を受けた抵抗Ｒ１の電圧によりイオンの発生量を判別すると、正イオンは実際より多く、負イオンは実際より少ないと判別されてしまう。

一般に、帯電したワークと放電針との間の空間のインピーダンス（図４中の点線枠内のＺ）は非常に大きいので、ワークＷの帯電電位がさほど高くない場合には、抵抗Ｒ１に流れる帯電起因電流は非常に小さい値となる。たとえば、ワークＷと放電針１との間の空間のインピーダンスが１００ギガオームで、ワークＷの帯電電位が５キロボルトであるとすると、帯電起因電流は０．０５μアンペアとなる。

しかし、放電針１とワークＷとの間の空間のインピーダンスは両者間の距離が短くなるにつれて小さくなる。またイオンの発生強度自体がμアンペア単位の値をとるため、高帯電のワークが放電針１に接近すると、帯電起因電流の値は大きくなる。たとえば、ワークＷと放電針１との間の空間のインピーダンスが１０ギガオームとなり、ワークＷの帯電電位が３０キロボルトであるとすると、帯電起因電流は３μアンペアとなり、イオン電流に影響を与える可能性が生じる。

このように、帯電起因電流が大きくなっている場合に、抵抗Ｒ１の電圧のみに基づいてイオンバランスを調整すると、イオンバランスが著しく悪くなるおそれがある。またワークＷの帯電電位を中和するのに必要なイオンを減らす調整が行われるため、除電が不完全になるおそれがある。

ここで、ライン１４内の抵抗Ｒ２に着目すると、この抵抗Ｒ２には帯電起因電流が流れる。また、この抵抗Ｒ２には、放電針１への印加電圧に応じた強さの電流が流れるが、この電流はイオン電流とは無関係である。また、放電針１に対する正負各極性の電圧がそれぞれ安定し、帯電起因電流が無視できる程度の強度である場合には、抵抗Ｒ２に流れる電流も安定した状態になる。したがって、第２電圧検出回路７２により検出される抵抗Ｒ２の電圧の変化により帯電起因電流の大きさを判別することができると考えられる。

上記の考察に基づき、この実施例では、第２電圧検出回路７２からの検出信号を用いて抵抗Ｒ２の電圧の変化を検出し、その変化の幅が許容できる範囲であれば、第１電圧検出回路７１により検出された抵抗Ｒ１の電圧のみを用いてイオンバランスを調整し、抵抗Ｒ２の電圧の変化の幅が許容範囲を超える場合には、抵抗Ｒ２の電圧に基づいて抵抗Ｒ１の電圧を補正し、その補正後の電圧を用いてイオンバランスを調整する。この方法によれば、常に、イオン電流を精度良く表すパラメータを用いた調整が可能になる。

なお、上記の制御のために、この実施例では、あらかじめワークＷがない状態下での抵抗Ｒ１，Ｒ２の電圧（以下、「基準電圧Ｖ１_０，Ｖ２_０」という。）を取得して、制御回路６内のメモリに登録する。抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流の方向は、発生するイオンの極性によって変動するので、基準電圧として、正イオンが発生している間の電圧と負イオンが発生している間の電圧との平均値を求めるようにしている。
基準電圧の平均値は、高電圧信号が一周期分の変化を示す間の抵抗Ｒ１，Ｒ２における電圧の変化を積分する演算により求めることができる。ただし、電圧の変化の山部分と谷部分との中間位置の電圧を求めてもよい。

図５は、イオンバランスの調整処理に関する制御回路６の手順を示す。
この処理は、高電圧信号の周期に対応する間隔で繰り返し実行される。ただし、ループの実行のタイミングは一周期に１回のペースに限らず、複数周期につき１回のペースとしてもよい。

ループの最初のステップＳ１では、高電圧信号のオン期間およびオフ期間毎に、各電圧検出回路７１，７２からの検出信号を取得し、抵抗Ｒ１，Ｒ２の平均電圧Ｖ１，Ｖ２を計測する。この計測にも、基準電圧Ｖ１_０，Ｖ２_０と同様の方法を適用することができる。

ステップＳ２では、抵抗Ｒ２につき登録されている基準電圧Ｖ２_０に対する平均電圧Ｖ２の変化量ｄ（ｄ＝Ｖ２−Ｖ２_０）を算出する。ステップＳ３では、変化量ｄの絶対値をあらかじめ定めたしきい値ｄｔｈと比較する。

帯電起因電流の強さが無視できる程度であれば、ｄの絶対値はしきい値ｄｔｈ以下となる。この場合には、ステップＳ６に進み、抵抗Ｒ１の基準電圧Ｖ１_０に対する平均電圧Ｖ１の変化量を求め、その変化量に基づきイオンバランスを調整する。

一方、ｄの絶対値がしきい値ｄｔｈより大きい場合には、ステップＳ４に進み、ｄの値を用いて抵抗Ｒ１の平均電圧Ｖ１を補正する。さらにステップＳ５に進んで、基準電圧Ｖ１_０に対する補正後の平均電圧Ｖ１の変化量を求め、その変化量に基づきイオンバランスを調整する。

図４に示した電流の流れによれば、正極側に帯電しているワークＷによる帯電起因電流が生じている場合には、抵抗Ｒ１，Ｒ２の電位はともに正の方向に引き上げられるため、ステップＳ２で算出される変化量ｄは正の値になる。また負極側に帯電しているワークによる帯電起因電流が生じている場合には、抵抗Ｒ１，Ｒ２の電位はともに負の方向に引き下げられるので、ステップＳ２で算出される変化量ｄは負の値となる。

よって、上記のステップＳ４では、たとえば、変化量ｄに所定大きさの負の係数を乗算した値をＶ１に加算する演算によりＶ１を補正する。または、変化量ｄと抵抗Ｒ２の抵抗値とにより帯電起因電流の大きさを算出し、その電流の大きさと抵抗Ｒ１の抵抗値とを用いて、帯電起因電流により抵抗Ｒ１に生じた昇圧成分または降圧成分を求め、その成分をＶ１から除く補正を行ってもよい。または、制御回路６のメモリに、変化量ｄの値と補正値との関係テーブルを登録しておき、このテーブルから算出された変化量ｄに対応する補正値を読み出して補正を行ってもよい。

いずれの補正によっても、正極側に帯電したワークにより抵抗Ｒ１の平均電圧Ｖ１が引き上げられた場合には、その引き上げ幅に相当する値だけＶ１の値を低くし、負極側に帯電したワークにより抵抗Ｒ１の平均電圧Ｖ１が引き下げられた場合には、その引き下げ幅に相当する値だけＶ１の値を高くすることができる。よって、この補正後の電圧Ｖ１を用いてイオンバランスを調整する処理（ステップＳ５）を行えば、帯電起因電流の影響を受けることなく、イオンバランスの調整を精度良く行うことが可能になる。

なお、図５の例では、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の平均電圧を使用したが、正イオンが発生している間の電圧と負イオンが発生している間の電圧との強度差を使用してもよい。また、正イオンが発生している期間の電圧と負イオンが発生している期間の電圧とを個別に求めて、各電圧毎にそれぞれの基準電圧に対する変化量を求めて、各変化量に基づきイオンバランスを調整してもよい。

イオンバランスの調整処理では、高電圧信号をオンにする期間（正イオンの発生期間）と高電圧信号をオフにする期間（負イオンの発生期間）との割合を決めるデューティ比を変更するなどして、各極性のイオンの発生強度の割合を変更するが、その変更によって放電針１への印加電圧が変動する可能性がある。したがってデューティ比を変更した場合には、基準電圧Ｖ２_０を再取得してから再開するのが望ましいが、その場合には、外部のワーク検出用センサなどからの信号を用いて放電針１の近傍にワークＷが存在しないことを確認して基準電圧Ｖ２_０を再取得するのが、より望ましい。
ただし、基準電圧Ｖ２_０を自動的に変更することも可能である。たとえば、デューティ比を種々に変更して基準電圧Ｖ２_０を計測し、その計測結果からデューティ比と基準電圧Ｖ２_０との関係テーブルを作成してこの関係テーブルを制御回路６のメモリ内に登録しておけば、デューティ比を変更する都度、関係テーブルから変更後のデューティ比に対応する基準電圧Ｖ２_０を読み出して、その値に変更することができる。

また図５に示した制御では、抵抗Ｒ２の基準電圧Ｖ２_０に対する平均電圧Ｖ２の変化量ｄがあらかじめ定めたしきい値ｄｔｈを超えた場合には、常に、そのｄの値を用いて平均電圧Ｖ１を補正するようにしたが、変化量ｄが所定の許容値を超えた場合には、その後のイオンバランスの調整処理を中止してもよい。なお、この中止の判別に用いられる許容値はｄｔｈより高い値であるが、ｄｔｈの値を図５の例より低くしてもよい。

たとえば、局所的に高帯電の箇所が存在するワークが高速で通過する場合に、高帯電箇所により帯電起因電流が一時的に増大したことに応じてイオンバランスを調整すると、その調整によりイオンの発生量の割合が変更された時点では高帯電箇所が除電対象位置から離れている可能性がある。そうなると、次の除電対象箇所に対しては、調整前の割合でイオンを作用させた方が望ましい。
このような場合に、平均電圧Ｖ２の変化量に許容範囲を超える変化が生じたことに応じてイオンバランスの調整処理を中止すれば、高帯電箇所による帯電起因電流の一時的な変化の影響によりイオンバランスが崩れるのを防ぐことができる。なお、イオンバランスの調整処理を中止した後に、抵抗Ｒ２の基準電圧Ｖ２_０に対する平均電圧Ｖ２の変化量ｄが許容値を下回る状態になった場合には、イオンバランスの調整処理を再開してもよい。ただし、イオンバランスの調整処理を中止した後の抵抗Ｒ２の平均電圧Ｖ２が安定しない場合には、警報を出力するなどの措置をとるのが望ましい。

さらに、上記の除電装置に表示部を設けるか、除電装置の制御回路６を外部の表示装置に接続して、平均電圧Ｖ２の値をディジタル表示したり、複数の段階の電圧レベルの中で平均電圧Ｖ２に該当するレベルを表示すれば、放電針１に印加されている電圧をユーザに認識させることができる。

また、基準電圧Ｖ２_０に対するＶ２の変化量ｄが取り得る値の範囲をあらかじめ複数段階のレベルに分類しておき、平均電圧Ｖ２に代えて、または平均電圧Ｖ２と共に、変化量ｄの値に該当するレベルを表示してもよい。この表示によれば、ユーザは帯電起因電流の強さを認識することができる。
さらに、イオンの発生強度を制御するためのパラメータを大きく変更していないのに変化量ｄがしきい値ｄｔｈを超えた場合には、帯電起因電流が生じている可能性が高いことを示す警告表示を行ってもよい。

また放電針１とワークＷとの距離を示す距離データを入力する手段を設け、ユーザにより入力された距離データから放電針１とワークＷとの間の空間のインピーダンスを推定し、さらに平均電圧Ｖ２から求めた帯電起因電流の強度とインピーダンスの推定値とを用いてワークＷの帯電電位を推定し、その推定結果を表示してもよい。ただし、空間のインピーダンスは湿度や温度によって変動する可能性があるので、温度センサや湿度センサなどにより温度や湿度を検出し、その検出結果を加味してインピーダンスの推定を行うのが望ましい。

また上記実施例では、抵抗Ｒ１，Ｒ２として２端子型の電流検出用抵抗素子を用いるとしたが、少なくともいずれか一方の抵抗を、電圧検出端子と電流端子とを一対ずつ備える４端子型の電流検出用抵抗素子に置き換えて、各電圧検出端子間の電圧を検出してもよい。

上記のとおり、一組の高電圧発生回路とカップリングコンデンサとを用いて放電針１への印加電圧を切り換えるＡＣ交流方式の除電装置を例として、本発明を説明したが、本発明が適用される範囲は、この構成に限定されるものではない。他の実施形態として、図６に、ＤＣ方式の除電装置を示す。

図６の実施例の除電装置は、正イオンを発生させる回路１００Ａと負イオンを発生させる回路１００Ｂとを具備する。図６では、回路１００Ａ，１００Ｂ内の対応する構成を、同じ数字にＡまたはＢを加えた符号により示す。ただし、以下の説明で送付の回路１００Ａ，１００Ｂに共通する事項に言及する場合には、符号中のＡ，Ｂを省略する。

回路１００Ａ，１００Ｂには、それぞれ複数の放電針１、交流電源２、スイッチ部３、高電圧発生回路４、グランドプレート８、第１電圧検出回路７１、第２電圧電圧検出回路７２などが含まれる。これらは図１の例の除電装置の対応する構成と同様のものである。ただし、回路１００Ｂの倍電圧整流回路４２Ｂの各ダイオード（符号なし）は反対向きに接続される。またグランドプレート８が抵抗Ｒ５を介して基準電位ライン１０に接続される点、基準電位ライン１０が抵抗Ｒ１を介してフレームグランドＦＧに接続される点、および高電圧発生回路４の昇圧トランス４１と倍電圧整流回路４２との間のラインが基準電位ライン１０に接続される点も、図１の実施例と同様である。

つぎに図１の実施例とは異なる構成を説明する。
まず高電圧発生回路４と放電針１とは、抵抗Ｒ６を含むライン１５により接続される。このライン１５は、抵抗Ｒ３，Ｒ２の直列回路を含むライン１６により基準電位ライン１０に接続される。

また回路１００Ａにのみ制御回路６Ａが設けられるが、この制御回路６Ａは、双方の回路１００Ａ，１００Ｂのスイッチ部３Ａ，３Ｂを統括制御する。各回路１００Ａ，１００Ｂの第１電圧検出回路７１Ａ，７１Ｂおよび第２電圧検出回路７２Ａ，７２Ｂも、すべて制御回路６Ａに接続される。

回路１００Ａでは、スイッチ部３Ａが閉じたときに、高電圧発生回路４Ａからライン１５Ａを介して放電針１Ａへと電流が流れ、放電針１Ａから放出された電流により正イオンが発生する。また、放出された電流に等しい強さの電流が大地から抵抗Ｒ１Ａを介して基準電位ライン１０Ａに流入し、高電圧発生回路４Ａへと戻る。また高電圧発生回路４Ａからライン１５Ａに流れた電流の一部はライン１６Ａに分岐して、抵抗３Ａ，２Ａを順に流れた後に、基準電位ライン１０Ａを経由して高電圧発生回路４Ａへと戻る。
第１電圧検出回路７１Ａは、上記の電流が流れている間の抵抗Ｒ１Ａの電圧を検出し、第２電圧検出回路７２Ａは、上記の電流が流れている間の抵抗Ｒ２Ａの電圧を検出する。

回路１００Ｂでは、スイッチ部３Ｂが閉じたときに、高電圧発生回路４Ｂから基準電位ライン１０Ａおよび抵抗Ｒ１Ａを通って大地に流れる電流が発生する。基準電位ライン１０Ａに流れた電流の一部はライン１６Ｂに向かう方向に分岐し、その分岐電流は抵抗Ｒ２Ｂ，Ｒ３Ｂを順に通って高電圧発生回路４Ｂへと戻る。大地に流れた電流は、放電針１およびライン１５Ｂを通って高電圧発生回路４Ｂに戻り、これに伴って負イオンが発生する。
第１電圧検出回路７１Ｂは、上記の電流が流れている間の抵抗Ｒ１Ｂの電圧を検出し、第２電圧検出回路７２Ｂは、上記の電流が流れている間の抵抗Ｒ２Ｂの電圧を検出する。

上記のとおり、各回路１００Ａ，１００Ｂでのイオンの発生に関わる電流の経路はそれぞれ異なるが、帯電ワークにより生じる帯電起因電流は、いずれの回路でも同じになる。正極性の帯電電位による帯電起因電流は、放電針１からライン１５，１６を順に通って基準電位ライン１０に達し、さらに基準電位ライン１０から大地へと流れる。負極性の帯電電位による帯電起因電流は、同じ経路を反対の方向に沿って流れる。よって、各回路１００Ａ，１００Ｂの抵抗Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂには、イオン電流のほか、帯電起因電流が流れる可能性があるが、同様に帯電起因電流が流れる抵抗Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂの電圧の変化を検出することによって、帯電起因電流の大きさを認識することができる。

制御回路６Ａは、図５の例に準じた手順により抵抗Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂの電圧の変化量をチェックし（変化量は抵抗Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂ毎に求めても良いし、両者の平均の変化量または両者間の差の変化量を求めてもよい。）、変化量がしきい値以下であれば、抵抗Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂの電圧を用いてイオンバランスを調整する。一方、抵抗Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂの電圧の変化量がしきい値を上回る場合には、帯電起因電流の強度が高いと考えられるので、抵抗Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂの電圧の変化量により抵抗Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂの電圧を補正し、補正後の電圧を用いてイオンバランスを調整する。

なお、この実施例では、スイッチ部３Ａ，３Ｂのオン期間を規定する制御信号のデューティ比を変更する方法によりイオンの発生強度を変更するが、これに限らず、各高電圧発生回路４Ａ，４Ｂから出力される電圧のレベルを変更する方法によりイオンの発生強度を変更してもよい。また局所的な高帯電箇所を有するワークを処理する場合には、抵抗Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂの電圧の変化量が許容範囲を超えたことに応じて、イオンバランスの調整処理を中止するのが望ましい。

１，１Ａ，１Ｂ放電針
２，２Ａ，２Ｂ交流電源
４，４Ａ，４Ｂ高電圧発生回路
５コンデンサ
６，６Ａ制御回路
１０，１０Ａ，１０Ｂ基準電位ライン
１２，１５Ａ，１５Ｂ電圧印加ライン
７１，７１Ａ，７１Ｂ第１電圧検出回路
７２，７２Ａ，７２Ｂ第２電圧検出回路
Ｒ１，Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂ電流検出素子（抵抗）
Ｒ２，Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂ電流検出素子（抵抗）

Claims

放電によりイオンを発生させるイオン発生電極と、
前記放電を生じさせるために前記イオン発生電極に印加する高電圧を生成する高電圧発生回路と、
前記イオン発生電極への電圧印加ラインと前記高電圧発生回路と大地とに、それぞれ接続される基準電位ラインと、
前記基準電位ラインと大地とを接続する回路に配備されて、イオンの発生量に対応する大きさのイオン電流を含むと共に除電対象物の帯電電位により生じる帯電起因電流を含む可能性のある電流を検出する第１の電流検出素子と、
前記イオン発生電極への電圧印加ラインと前記基準電位ラインとを接続する回路に配備されて、前記帯電起因電流を含むがイオン電流を含む可能性はない電流を検出する第２の電流検出素子と、
前記第１および第２の電流検出素子による電流の検出結果に基づき前記高電圧発生回路の動作を制御することにより、前記イオン発生電極によって発生する正イオンと負イオンとのバランスを調整する処理回路とを、具備する除電装置。
前記第１および第２の電流検出素子の少なくとも一方は、一対の電圧検出端子を有する２端子型の電流検出用抵抗素子であり、
前記処理回路には、前記２端子型の電流検出用抵抗素子の各電圧検出端子の間の電圧を検出するための検出回路が含まれる、請求項１に記載された除電装置。
前記第１および第２の電流検出素子の少なくとも一方は、一対の電圧検出端子と一対の電流端子とを有する４端子型の電流検出抵抗素子であり、
前記処理回路には、前記４端子型の電流検出抵抗素子の各電圧検出端子の間の電圧を検出するための検出回路が含まれる、請求項１に記載された除電装置。
前記高電圧発生回路は、カップリングコンデンサを介して前記イオン発生電極に接続され、前記処理回路の制御により前記高電圧発生回路からの高電圧の出力と当該出力の停止とが所定の周期で繰り返されることにより前記カップリングコンデンサの充電と放電とが切り換えられて、前記イオン発生電極に正極性の高電圧と負極性の高電圧とが交互に印加される、請求項１〜３のいずれかに記載された除電装置。
前記処理回路は、前記第２の電流検出素子による検出結果を用いて前記第１の電流検出素子による検出結果を補正し、この補正後の検出結果に基づき前記高電圧発生回路の動作を制御する、請求項１〜３のいずれかに記載された除電装置。
前記処理回路は、前記第２の電流検出素子により得た検出データの値またはその変化量があらかじめ定めた許容範囲を超える場合には、前記高電圧発生回路に対する制御内容が変更されないようにする、請求項１〜３のいずれかに記載された除電装置。
前記処理回路は、前記第２の電流検出素子に対して得た検出データに基づき前記イオン発生電極に印加されている電圧のレベルを判別する、請求項１〜６のいずれかに記載された除電装置。