JP7315498B2 - コロナ放電処理の試験方法およびその試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、コロナ放電によりフィルムの表面処理を行う表面処理装置の評価を行う試験装置および試験方法に関する。

フィルムにコロナ放電処理を施し、フィルムの表面処理を行う技術がある（例えば特許文献１参照）。また、特許文献２（特開２０１１－１１２５９２号公報）には、軸受の白色はく離現象を再現させる試験装置として、静電気発生装置と試験軸受とを接続した試験装置が記載されている。

特開２０１７－１９７７６６号公報 特開２０１１－１１２５９２号公報

コロナ放電を利用した表面処理装置では、フィルムを介して対向配置される電極とロールとの間に繰り返しコロナ放電を発生させる。ところが、本発明者の検討によれば、コロナ放電を繰り返し発生させた場合、ロールと一体に形成されたシャフトを支持する軸受の電食が起こる場合があることが判った。そこで、本発明者は、電食発生のメカニズムの解析や、表面処理装置を構成する各部品の絶縁性能を評価するため、コロナ放電を利用した表面処理を行う際に軸受周辺に流れる電流や電圧のデータを計測することを検討した。しかし、表面処理装置は、大型の装置であり、コロナ放電を発生させるために印加される高周波電圧の値が大きいので、簡易的に計測することが困難である。

本願において開示される一実施の形態であるコロナ放電処理の試験方法は、フィルムの表面上でコロナ放電を発生させることによりフィルムの表面処理を行う表面処理装置評価用の試験装置を用いた試験方法である。前記試験装置は、導電性材料から成り、第１軸を回転軸として回転可能なロールと、導電性材料から成り、前記ロールと一体に形成され、前記第１軸を回転軸として回転可能なシャフトと、絶縁グリスを介して前記シャフトを回転自在な状態で支持する軸受と、前記ロールと対向する位置に前記ロールと離間して配置される電極と、前記電極に接続され、前記電極と前記ロールとの間でコロナ放電を発生させることが可能な高周波電源と、を有する。また、試験方法は、前記シャフトと電気的に絶縁された駆動部の駆動力により、前記ロールおよび前記シャフトを回転させた状態で、前記電極と前記ロールとの間にコロナ放電を繰り返し発生させる放電工程と、前記シャフトを流れる電流および前記シャフトの電位の少なくとも一方を連続的に計測する計測工程と、前記放電工程および前記計測工程の後、前記軸受の状態を検査する検査工程 と、を含む。前記放電工程では、前記電極と前記ロールとの間の空間が、気体で満たされた状態でコロナ放電を発生させる。前記放電工程と前記計測工程とは同時に実施される。

また、本願において開示されるほかの実施の形態であるコロナ放電処理の試験装置は、フィルムの表面上でコロナ放電を発生させることによりフィルムの表面処理を行う表面処理装置評価用の試験装置である。試験装置は、導電性材料から成り、第１軸を回転軸として回転するロールと、導電性材料から成り、前記ロールと一体に形成され、前記第１軸を回転軸として回転可能なシャフトと、前記シャフトを回転自在な状態で支持する第１軸受および第２軸受と、前記ロールと対向する位置に前記ロールと離間して配置される電極と、前記電極に接続され、前記電極と前記ロールとの間でコロナ放電を発生させることが可能な高周波電源と、前記シャフトを回転させ、かつ、前記ロールと前記電極との間にコロナ放電を発生させた状態で、前記シャフトを流れる電流および前記シャフトの電位の少なくとも一方を連続的に計測可能な電気的計測部と、前記シャフトに固定されるプーリと、前記プーリと電気的に絶縁され、かつ、前記プーリを介して前記シャフトを回転させる駆動部と、を有する。

本願において開示されるコロナ放電処理の試験方法によれば、コロナ放電を利用した表面処理の際にシャフトに流れる電流やシャフトの電位のデータを容易に計測できる。

一実施の形態であるフィルムの製造システムの構成を示す模式図である。 図１に示す表面処理装置６の構成例を示す説明図である。 フィルムの進行方向に沿って、図２に示す表面処理装置のロールを視た状態を示す断面図である。 本実施の形態のコロナ放電処理の試験装置の構成例を示す側面図である。 図４に示す軸受のシャフトと接する部分の拡大断面図である。 図４に対する変形例である試験装置を示す側面図である。

以下、実施の形態を実施例や図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜フィルムの製造システム＞
図１は、本実施の形態のフィルムの製造システムの構成を示す模式図である。図１に示す本実施の形態のフィルム製造システム１は、混練押し出し装置２、Ｔダイ３、原反冷却装置４、延伸装置５、表面処理装置６、および巻き取り装置７を有する。図１に示す例では、まず、混練押し出し装置２の原料供給部２Ａに樹脂材料（ペレット）および添加剤などを供給する。混練押し出し装置２は、供給された樹脂材料などを、混合しながら輸送（搬送）する。Ｔダイ３は、混練押し出し装置２により混練された混練物（溶融樹脂）をスリットから押し出す。Ｔダイ３から押し出された混練物は、原反冷却装置４において冷却され、フィルム８になる。なお、フィルム８は、シート状に延伸されたフィルムという意味で、フィルムシートと呼ぶこともできる。Ｔダイ３により成形される原料膜は、原反冷却装置４を介して延伸装置５に連続的に供給される。延伸装置５では、フィルム８は、例えばフィルム８の搬出方向（以下、縦方向と記載する）に延伸された後、縦方向に交差する横方向に延伸される。延伸されたフィルム８は、表面処理装置６を介して巻き取り装置７に巻き取られる。

図１に一例として示すフィルム製造システム１の場合、上記のように、フィルム８を製造する。なお、図１に示すフィルム製造システム１は、形成するフィルム８の特性に応じて、種々の変形が可能である。例えば、図１に示す例では、フィルム８を縦方向に延伸させた後、横方向に延伸させる。ただし、フィルム８の延伸方法は特に限定されず、例えば、縦方向および横方向に同時に延伸させる構成である場合がある。

＜表面処理装置＞
図２は、図１に示す表面処理装置６の構成例を示す説明図である。図３は、フィルムの進行方向に沿って、図２に示す表面処理装置のロールを視た状態を示す断面図である。表面処理装置６では、フィルム８の表面上でコロナ放電を発生させることにより、フィルム８の表面状態を改質させる。フィルム８の表面上でコロナ放電を発生させると、フィルム８の表面粗さが粗くなる。この結果、フィルム８上の「ぬれ性」を向上させることができる。フィルム８表面のぬれ性を向上させれば、フィルム８の印刷特性、あるいは接着特性を向上させることができる。

表面処理装置６は、フィルム８を搬送するロール６１と、フィルム８を介してロール６１と対向する位置に配置される電極６２と、を有する。図３に示すように、ロール６１は軸６１Ｒを回転軸として回転する。また、ロール６１は、軸６１Ｒを回転軸として回転するシャフト６５と一体に形成される。シャフト６５は、軸受６６に支持される。図２に示す例では、フィルム８の上面および下面の両方に表面処理を行うため、上面用のロール６１Ａおよび下面用のロール６１Ｂを備えている。また、図２に示す例では、上面用のロール６１Ａおよび下面用のロール６１Ｂのそれぞれと対向する位置には、複数の電極６２が配置されている。複数の電極６２のそれぞれは、高周波電源６３と電気的に接続される。高周波電源６３から高周波電圧が複数の電極６２のそれぞれに印加されると複数の電極６２のそれぞれと、ロール６１との間でコロナ放電が発生する。表面処理装置６では、フィルム８が介在した状態でコロナ放電を発生させるため、高周波電源６３からは、高い電力が供給される。例えば、定格出力で、１０００ｋＨｚ程度の周波数の高周波電圧が印加される。なお、上記した電圧は一例であって、種々の変形例がある。

また、表面処理装置６では、フィルム８に対して連続的に表面処理を施す必要がある。表面処理装置６の場合、コロナ放電を発生させる電力源として、高周波電源６３を用い、コロナ放電を繰り返し発生させることにより、連続的な表面処理を実現している。コロナ放電を繰り返し発生させる場合、放電によりロール６１内に生じた電荷を外部に排出しなければ、ロール６１内に電荷が蓄積され、電極６２とロール６１との間の電位差が安定しない。このため、ロール６１は、接地電位に接続され、ロール６１内に生じた電荷を表面処理装置６の外部に流す電荷除去部６４を備えている。電荷除去部６４の例としては、例えばカーボンなどの導電性材料から成る除電部材をロール６１と一体に形成されたシャフト６５に押し当てる方法が例示できる。図２に示すように、電荷除去部６４は、接地電位に接続されているので、ロール６１内に生じた電荷は、シャフト６５および電荷除去部６４を介して表面処理装置６の外部に排出される。この結果、電極６２とロール６１との間の電位差を安定させることが可能となり、安定的にコロナ放電を繰り返し発生させることができる。

ところが、本発明者の検討によれば、表面処理装置６において、シャフト６５を支持する軸受６６において、電食が発生する場合があることが判った。軸受６６の電食は、電荷除去部６４を取り付けた状態で表面処理装置６を稼働させたとしても生じ得ることが判った。シャフト６５は、シャフト６５を駆動するモータ（図示は省略）とは電気的に絶縁された状態で回転する。また、軸受６６はモータとは電気的に絶縁された状態であり、上記した軸受６６の電食は、モータに起因する電食ではないと考えられる。また、軸受６６内には、導電性材料から成るボール（転動体）６７が挿入されているが、ボール６７とシャフト６５との間には、絶縁グリス６８が介在している。このため、ボール６７とシャフト６５とは電気的に絶縁されている。このため、電食の原因としては、コロナ放電によりロール６１内に生じる電荷が作用していることが考えられる。

しかし、表面処理装置６は、大型の装置であり、上記したように、高周波電源６３からは、高い電力が供給される。このため、表面処理装置６の稼働中に、ロール６１内に生じた電荷と、電食との関係を特定するために必要なデータを計測することは困難である。

そこで、本発明者は、表面処理装置６よりも小規模な試験装置を製作し、この試験装置において、表面処理装置６において生じた電食を再現することにより、コロナ放電と電食との関係を評価するためのデータを取得する方法を検討した。以下、本発明者が検討の結果得られた試験方法およびその試験装置について説明する。

＜コロナ放電処理の試験方法＞
図４は、本実施の形態のコロナ放電処理の試験装置の構成例を示す側面図である。図５は、図４に示す軸受のシャフト１２と接する部分の拡大断面図である。図４は側面図であるが、電極３０に接続される高周波電源３１、シャフト１２およびケーシング５０に接続される電気的計測部７０、および接地電位に接続されている状態を模式的に示している。

図４に示す試験装置１００は、図３に示すフィルム８の表面上でコロナ放電を発生させることによりフィルム８の表面処理を行う表面処理装置６用の試験装置である。試験装置１００は、ロール１１と、シャフト１２と、シャフト１２を支持する軸受２０と、電極３０と、電極３０が接続される高周波電源３１と、シャフト１２に固定されるプーリ（従動プーリ）１３と、プーリ１３を介してシャフト１２を回転させる駆動部であるモータ４０と、を有する。また、試験装置１００は、少なくともロール１１および電極３０を収容するケーシング５０を有する。ケーシング５０は、ベースプレート５１上に固定されている。

ロール１１は、Ｙ方向に延びる円柱形または円筒形の部材であって、Ｙ方向に延びるように配置される。シャフト１２は、ロール１１と一体に形成され、Ｙ方向に延びる円柱形または円筒形の部材である。シャフト１２はロール１１の両端部に接続されている。ロール１１およびシャフト１２は、同じ軸１１Ｒを回転軸として回転自在な状態で軸受２０に支持されている。ロール１１およびシャフト１２は、導電性材料（例えばステンレス鋼）から成る。シャフト１２は、軸受２０Ａおよび２０Ｂに支持され、ロール１１は、軸受２０Ａおよび軸受２０Ｂの間に配置されている。ロール１１は、図３に示すロール６１に相当する部材であり、シャフト１２は、図３に示すシャフト６５に相当する部材である。ただし、ロール６１およびシャフト１２の大きさは、図３に示すロール６１およびシャフト６５の寸法と比較して、小型化されている。例えば、図３に示すロール６１のＹ方向の長さに対して、図４に示す試験装置１００のロール１１のＹ方向の長さは、１～１０％程度である。

図５に示すように、軸受２０は、ボール（転動体）２１、絶縁グリス２２、内輪２３および外輪２４を有する。内輪２３および外輪２４は軌道輪である。内輪２３はシャフト１２に固定され、外輪２４は、図示しないハウジングを介して図４に示すケーシング５０に固定される。シャフト１２が回転すると、内輪２３はシャフト１２の回転に倣って回転するが、転動体であるボール２１は、内輪２３および外輪２４に固定されていないので、内輪２３と外輪２４とにより規定される軌道内で回転自在に移動する。また、内輪２３とボール２１との間には絶縁グリス２２が介在し、ボール２１は、内輪２３とは絶縁されている。なお、転動体としてボール２１の代わりに図示しない円筒形の部材（ころ）を用いる場合もある。

ロール１１との間にコロナ放電を生じさせる電極３０は、ロール１１と対向する位置にロール１１と離間して配置される。詳しくは、電極３０は、コロナ放電を生じさせるセラミック電極３３と、セラミック電極３３に接続される金属電極３４とを有する。図４に示す試験装置１００の場合、ロール１１と電極３０との離間距離は、例えば１．５～２．０ｍｍ程度である。試験装置１００は、電極３０Ａおよび３０Ｂを有するが電極３０Ａとロール１１との離間距離は、電極３０Ｂとロール１１との離間距離と同等である。電極３０のセラミック電極３３は、例えばセラミックス材料から成る板状の部材である。電極３０Ａは、ロール１１の上方に配置され、ロール１１の全体を覆っている。電極３０Ｂは、ロール１１を介して電極３０Ａと対向する位置に配置される。電極３０Ａの面積と電極３０Ｂの面積とは互いに同じである。

複数の電極３０のうち、電極３０Ａは、高周波電源３１と電気的に接続されている。電極３０Ｂは、電極３０Ａと直列に接続されている。言い換えれば、電極３０Ｂは電極３０Ａを介して交流電源である高周波電源３１に接続されている。高周波電源３１の出力は、例えば、周波数範囲が２５～５０ｋＨｚで、定格出力が５０～４００Ｗである。なお、高周波電源３１の出力は、可変である。また、電圧範囲は０～５．２ｋＶであって、波形の上端と下端との電位差Ｖｐ－ｐの範囲は、０～１０．４ｋＶである。後述するコロナ放電処理の試験方法では、この高周波電源３１から、例えば３ｋＶ～５ｋＶ程度の電圧を電極３０に印加する。これにより、電極３０とロール１１との間にコロナ放電を発生させることができる。コロナ放電は、電極３０とロール１１とが対向する複数の箇所で発生する。

複数の電極３０のそれぞれは、複数のガイシ３２を介してケーシング５０に固定される。言い換えれば、複数の電極３０のそれぞれは、複数個所で固定されている。これにより、電極３０とロール１１との離間距離を一定に維持することができる。また、ケーシング５０およびベースプレート５１のそれぞれは、導電性材料（例えばステンレス鋼）から成り、ケーシング５０とベースプレート５１とは電気的に接続されている。このため、ケーシング５０は、ベースプレート５１を介して接地電位に接続されている。

また、シャフト１２は、モータ４０の駆動力により駆動される。詳しくは、シャフト１２にはプーリ１３が固定される。一方、モータ４０は軸１１Ｒとは異なる軸４０Ｒを回転軸として回転する駆動シャフト４１に連結される。駆動シャフト４１にはプーリ（駆動プーリ）４２が固定される。シャフト１２に固定されるプーリ１３とモータ４０の駆動シャフト４１に係合されるプーリ４２とのそれぞれは、絶縁性材料（例えばゴムなど）から成る無端絶縁ベルト１４を介して係合され、駆動シャフト４１の回転力は、無端絶縁ベルト１４を介してプーリ１３に伝達される。したがって、モータ４０は、プーリ１３を介してシャフト１２を回転させることができる。また、試験装置１００の場合、上記したように、プーリ１３と４２との間に無端絶縁ベルト１４が介在する。したがって、試験装置１００のシャフト１２に駆動力を付与するモータ４０は、シャフト１２と電気的に絶縁されている。

このように、シャフト１２とモータ４０とを電気的に絶縁することは下記の点で好ましい。すなわち、試験装置１００はコロナ放電によりロール１１内に発生する電荷と、軸受２０に生じる電食との関係を評価するための装置である。モータ４０とシャフト１２とが電気的に接続され得る構造の場合、軸受２０の電食を確認したとしても、その電食が、モータ４０から漏れる電流に起因する現象であることを排除できない。一方、本実施の形態のように、シャフト１２とモータ４０とが電気的に絶縁されている場合、モータ４０による電気的な影響を排除することができる。

また、試験装置１００は、電気的計測部７０を有している。電気的計測部７０は、ロール１１と電極３０との間にコロナ放電を発生させた状態で、シャフト１２を流れる電流およびシャフト１２の電位を連続的に計測可能な計測機器である。電気的計測部７０としては、電動モータの軸電圧（モータに接続される駆動シャフトの電圧）を測定する計測機器を用いることができる。例えば、本実施の形態では、エレクトロスタティックテクノロジー（Electro Static Technology）社製のイージス・シャフト・ボルテージ・テスタ（AEGIS Shaft Voltage Tester）、型式ＡＥＧＩＳ－ＯＳＣ－９１００を用いた実施態様を取り上げて説明する。電気的計測部７０は、プローブ７１を有する。電気的計測部７０は、ケーシング５０を介して接地電位に接続されており、電気的計測部７０のプローブ７１の先端をシャフト１２の一部分に接触させることにより、シャフト１２の電位を計測することができる。

図４に示す例では、電気的計測部７０はケーシング５０と接続されている。この場合、ケーシング５０とシャフト１２との電位差を計測することができる。ただし、変形例として、電気的計測部７０が、ケーシングとは独立して接地電位に接続されていてもよい。図４では、計測装置本体７３に相当する部分を四角形で示しているが、プローブ７１の先端（すなわち、シャフト１２に接触している部分）から、ケーシング５０に接触している端子７２の先端までを含めて電気的計測部７０と考えることができる。

また、シャフト１２の電位および電流を計測する場合には、プローブ７１およびオシロスコープ７４を用いて計測する。電流計測部を構成するオシロスコープ７４は、電流計測プローブ７５に接続されている。電流計測プローブ７５は、計測対象の配線を流れる電流を検知し、電流を電圧に変換してオシロスコープ７４に表示可能な信号として入力する計測機器である。電流計測プローブ７５は、計測対象の配線に非接触で電流を計測することができる。図４に示すように、オシロスコープ７４は、電流計測プローブ７５を介して、ベースプレート５１と接地電位とを接続する配線の電流値を計測する。また、図４に示す例では、オシロスコープ７４は、電流計測プローブ７５を介して、高周波電源３１と接地電位とを接続する配線の電流値を計測する。

なお、図４に示す例では、オシロスコープ７４は、計測装置本体７３とは別に設けられている。ただし、変形例として、オシロスコープ７４が、図４に示す計測装置本体７３に内蔵されていてもよい。また、図４に示すように、オシロスコープ７４が、計測装置本体７３とは別に設けられている場合であっても、オシロスコープ７４を電気的計測部７０の一部として考えることができる。

図４に示す試験装置１００を用いたコロナ放電処理の試験方法について説明する。本実施の形態の試験方法は、図４に示すロール１１およびシャフト１２を回転させた状態で、電極３０とロール１１との間にコロナ放電を繰り返し発生させる放電工程を有する。放電工程では、交流電源である高周波電源３１から高周波の交流電圧が印加される。これにより、ロール１１と電極３０との間では、繰り返し放電が発生する。この時、試験装置１００を用いた試験では、電極３０とロール１１との間に、図３に示すフィルム８が介在しない状態でコロナ放電を発生させる。言い換えれば、本実施の形態の試験方法では、電極３０とロール１１との間の空間が気体（例えば大気）で満たされた状態でコロナ放電を発生させる。この場合、フィルム８（図３参照）を介在させないことにより、ロール１１と電極３０との間での絶縁破壊電圧を低下させることができるので放電が発生し易くなる。この結果、図３に示す電極６２に印加される電圧よりも低い電圧で放電を再現することができる。

また、本実施の形態の試験方法は、図４に示すシャフト１２を流れる電流およびシャフト１２の電位の少なくとも一方を連続的に計測する計測工程を有する。計測工程では、プローブ７１の先端をシャフト１２の一部分に接触させて、上記した電流および電位の少なくとも一方を計測する。プローブ７１の先端には導電性のマイクロファイバ材料が取り付けられており、シャフト１２を回転させた状態で、連続的に上記した電流および電位を計測することが可能である。

また、上記放電工程と計測工程と計測工程は同時に実施される。これにより、放電発生中のシャフトの電気的な特性を把握することができる。

また、本実施の形態の試験方法は、放電工程および計測工程の後、軸受２０の状態を検査する軸受検査工程を含む。軸受検査工程は、軸受の状態を確認するための様々な方法を含み得る。図５に示すように、軸受２０は、導電性材料から成るボール２１と、ボール２１とシャフト１２との間（詳しくはボール２１と内輪２３との間、およびボール２１と外輪２４との間）に介在する絶縁グリス６８とを有している。上記した電食は、シャフト１２とボール２１との間（詳しくは内輪２３とボール２１との間）、ボール２１間、およびボール２１と外輪２４との間のいずれか１か所以上で発生した放電に起因していると考えられる。したがって、最も簡易的な検査方法としては、絶縁グリス２２の色を観察する方法がある。絶縁グリス２２は、放電により色が変色するので、絶縁グリス２２の色の変色を観察することにより放電の有無を確認できる。また、ボール２１の表面状態、あるいは内輪２３のボール２１との対向面の表面状態を観察する方法がある。軸受２０に生じた電食の程度によっては、目視による観察で電食の程度を推定することができる。また、電食の状態を詳細に確認する場合、ボール２１、内輪２３、あるいは外輪２４を顕微鏡に供し、拡大写真を撮影して確認する方法、あるいは、内輪２３、あるいは外輪２４の表面粗さを計測する方法がある。この場合、電食の程度が数値的に評価しやすい。

また、本実施の形態の試験装置１００の場合、図３に示す電荷除去部６４に相当する部分が取り付けられず、シャフト１２の電位は、フローティングになっている。この場合、ロール１１内で発生した電荷は、最も流れやすい場所に集中しやすいので、図５に示す軸受２０において放電が発生し易い。したがって、軸受２０において強制的に放電を発生させて、耐久性を評価する、いわゆる加速試験を行う場合には有効である。ただし、変形例として後述する図６に示す試験装置１０１のように、接地電位に接続され、ロール１１およびシャフト１２の電荷を試験装置１０１の外部に流す電荷除去部８０をさらに有していてもよい。

上記の通り、本実施の形態の試験方法によれば、図３に示す表面処理装置６と比較して小型の試験装置１００（図４参照）を用いて、コロナ放電に起因する軸受６６の電食を再現することができる。図４に示す試験装置１００によれば、コロナ放電を発生させている途中のシャフト１２の電気的なデータを取得しつつ、軸受２０の電食の程度を検査できるので、電食発生のメカニズムを調査することができる。また、軸受２０における放電を強制的に発生させることができるので、軸受２０の耐久性を評価することができる。

また、本実施の形態の場合、図４に示す試験装置１００は、高周波電源３１に接続される複数の電極３０Ａおよび３０Ｂを有する。コロナ放電は、電極３０とロール１１とが対向する領域の複数個所で発生する。したがって、ロール１１と対向する電極３０の数を多くすれば、これに比例して放電の発生個所を増加させることができる。なお、図示は省略するが、本実施の形態に対する変形例として、電極３０が１個の場合もある。この場合、試験装置をさらにコンパクト化することができる。ただし、この場合、コロナ放電の発生個所は、図４に示す例と比較して減少するので、図４に示すように２個あるいはそれ以上の電極３０を有している試験装置１００の方がより好ましい。

電気的計測部７０による計測項目は、シャフト１２を流れる電流およびシャフト１２の電位の少なくとも一方である。シャフト１２とケーシング５０との間の電位差を観測するためには、シャフト１２の電位の変化を計測すればよい。また、シャフト１２を流れる電流の変化を計測すれば、シャフト１２内の電荷の挙動を推定することができる。また、シャフト１２を流れる電流およびシャフト１２の電位のそれぞれの経時変化を計測すれば、これらを比較することができる。

また、図４に示すように、複数の電極３０のそれぞれは、直列接続される。この場合、上記した計測工程において、シャフト１２を流れる電流およびシャフト１２の電位のそれぞれの経時変化を波形として計測し、経時変化の計測結果に基づいて、シャフト１２を流れる電流の波形およびシャフト１２の電位の波形の位相差を算出することが好ましい。

また、図４に示すように、複数の電極３０は、電極３０Ａおよび電極３０Ｂを含む。１電極３０Ａおよび電極３０Ｂは、ロール１１を介して互いに反対側に配置される。このように、電極３０が２個の場合、電極３０の離間距離を最大化することで、電極３０Ａおよび３０Ｂから発生するコロナ放電が互いに干渉することを防止できる。ただし、コロナ放電が互いに干渉することを防止できる範囲であれば、複数の電極３０間の距離を近づけてもよい。この場合、ロール１１と対向する電極の数を３個以上にすることができる。

また、図４に示すように、試験装置１００は、軸受２０の振動を連続的に計測する振動計測部９０を有する。振動計測部９０は、例えば３軸加速度センサであって、絶縁台座を介して軸受２０に取り付けられている。軸受の電食が発生した場合、軸受け２０の周辺で振動が生じる（あるいは振動の程度が大きくなる）。本実施の形態の場合、振動計測部９０を用いて軸受２０の振動を連続的に計測する振動計測工程は、上記放電工程および上記計測工程と同時に実施される。非破壊検査である振動計測により、軸受２０の振動を計測しながら試験を行うことで、軸受２０の損傷状態を監視することができる。また、振動計測部９０と軸受２０との間に絶縁台座９１を介在させることにより、振動計測部９０におけるノイズを低減させることができる。また、振動計測部９０の損傷を抑制できる。

＜変形例＞
図６は、図４に対する変形例である試験装置を示す側面図である。図６に示す試験装置１０１は、接地電位に接続され、ロール１１およびシャフト１２の電荷を試験装置１０１の外部に流す電荷除去部８０をさらに有している点で図４に示す試験装置１００と相違する。電荷除去部８０は、シャフト１２との接触部分に、カーボンブラシなど、導電性材料からなる材料を有し、シャフト１２が回転している状態でもシャフト１２との電気的な接触状態を維持することができる。

このため、設計上は、シャフト１２の電位は接地電位と同じである状態が維持される。ただし、図３に示す表面処理装置６の場合、電荷除去部６４がシャフト６５に接触した状態で稼働させても電食が発生する場合があることが確認されている。このため、電荷除去部６４をシャフト６５と接触させた場合でも、全ての電荷が電荷除去部６４から除去される訳ではなく、その一部はシャフト６５内またはロール６１内に残留し、この残留した電荷が軸受６６の電食に影響していると考えられる。

図６に示す本変形例の試験装置１０１の場合、電荷除去部８０を有している点で、実機である表面処理装置６（図３参照）により近い形で試験を行うことができる。試験装置１０１を用いた試験方法では、上記した放電工程および計測工程は、電荷除去部８０がシャフト１２と電気的に接続された状態で実施される。このため、電荷除去部８０により除去されなかった電荷がシャフトの電位や電流に与える影響と、軸受２０での放電発生との関係を評価することができる。本変形例によれば、実機（図３の表面処理装置６）で発生している放電のメカニズムにより近い形で放電を再現させることができる。また、本変形例の試験方法によれば、例えば電荷除去部８０の性能を評価することができる。

また、実機での電食発生のメカニズムにより近い形で試験を行うという観点から、以下の構成がより好ましい。すなわち、電荷除去部８０Ａは、シャフト１２の延在方向（Ｙ方向）において、軸受２０Ａとロール１１との間の部分に接続される。この場合、ロール１１内に生じた電荷が軸受２０Ａに到達する前に電荷除去部８０により除去されるので、電荷除去の条件的に好ましい。同様に、電荷除去部８０Ｂは、シャフト１２の延在方向において、軸受２０Ｂとロール１１との間の部分に接続される。

また、軸受２０Ａは、シャフト１２の延在方向（Ｙ方向）において、計測工程で計測する部分（すなわち、電気的計測部７０のプローブ７１を接触させるシャフト１２の一部分）と、電荷除去部８０との間に配置される。電気的計測部７０による計測は、軸受２０に近い位置で実施することが好ましい。したがって、軸受２０Ａとプーリ１３との間、あるいは、軸受２０と電荷除去部８０との間にプローブ７１を接触させる方法が考えられる。ただし、軸受２０と電荷除去部８０との間にプローブ７１を接触させるスペースを確保する場合、ケーシング５０のサイズが大きくなり、試験装置１０１全体のサイズが大きくなる。したがって、試験装置１０１のサイズを低減し、かつ、軸受２０の近傍で電気的な計測を行うためには、図６に示すように、軸受２０Ａとプーリ１３との間にプローブ７１を接触させることが好ましい。この結果、軸受２０Ａは、シャフト１２の延在方向において、計測工程で計測する部分と、電荷除去部８０との間に配置される。

また、図６に示す例では、オシロスコープ７４は、電荷除去部８０と接地電位とを接続する配線の電流値を、電流計測プローブ７５を介して計測している。なお、図６に示す例では、一つのオシロスコープ７４に複数の電流計測プローブ７５が接続されている。ただし、変形例として、複数の電流計測プローブ７５が、互いに異なるオシロスコープ７４に接続される構成とすることができる。反対に、図４に示す例に対する変形例として、図４に示す複数の電流計測プローブ７５のそれぞれが同じオシロスコープ７４に接続されている場合もある。

また、電気的計測部７０のプローブ７１は、シャフト１２において、軸受２０の近傍に接触させることが好ましいが、スペースの都合上、軸受２０の近傍に接触させられない場合には、接触可能な位置に接触させる場合もある。例えば、図４や図６に示す位置にプローブ７１を接触させることが困難な場合には、ロール１１と軸受２０Ｂとの間、あるいはケーシング５０に対して軸受２０Ｂの外側に接触させる場合がある。

また、軸受２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれの近傍での電位や電流の変化を計測する観点からは、電気的計測部７０を２台用意して、軸受２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれの近傍にプローブ７１を接触させることが好ましい。この場合、２台の電気的計測部７０により計測された経時的な変化を比較することで、電荷の挙動をより正確に把握することができる。

なお、上記した実施の形態では、電気的計測部７０の例として、エレクトロスタティックテクノロジー社製のイージス・シャフト・ボルテージ・テスタを利用した実施態様について説明したが、シャフト１２を回転させた状態で、かつ、コロナ放電を継続的に発生させた状態でシャフト１２の電位およびシャフト１２を流れる電流の少なくとも一方を計測できる装置であれば、種々の変形例が適用できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態または実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１ フィルム製造システム
２ 混練押し出し装置
２Ａ 原料供給部
３ Ｔダイ
４ 原反冷却装置
５ 延伸装置
６ 表面処理装置
７ 巻き取り装置
８ フィルム（フィルムシート）
１１，６１，６１Ａ，６１Ｂ ロール
１１Ｒ，６１Ｒ 軸
１２，６５ シャフト
１３ プーリ
１４ 無端絶縁ベルト
２０，２０Ａ，２０Ｂ，６６ 軸受
２１，６７ ボール（転動体）
２２，６８ 絶縁グリス
２３ 内輪
２４ 外輪
３０，３０Ａ，３０Ｂ，６２ 電極
３１，６３ 高周波電源
３２ ガイシ
３３ セラミック電極
３４ 金属電極
４０ モータ
４０Ｒ 軸
４１ 駆動シャフト
４２ プーリ
５０ ケーシング
５１ ベースプレート
６４，８０，８０Ａ，８０Ｂ 電荷除去部
７０ 電気的計測部
７１ プローブ
７２ 端子
７３ 計測装置本体
７４ オシロスコープ（電流計測部）
７５ 電流計測プローブ（電流計測部）
９０ 振動計測部
９１ 絶縁台座
１００，１０１ 試験装置

Claims (13)

1. フィルムの表面上でコロナ放電を発生させることによりフィルムの表面処理を行う表面処理装置評価用の試験装置を用いた試験方法であって、
   前記試験装置は、
   導電性材料から成り、第１軸を回転軸として回転可能なロールと、
   導電性材料から成り、前記ロールと一体に形成され、前記第１軸を回転軸として回転可能なシャフトと、
   絶縁グリスを介して前記シャフトを回転自在な状態で支持する軸受と、
   前記ロールと対向する位置に前記ロールと離間して配置される電極と、
   前記電極に接続され、前記電極と前記ロールとの間でコロナ放電を発生させることが可能な高周波電源と、
   を有し、
   前記シャフトと電気的に絶縁された駆動部の駆動力により、前記ロールおよび前記シャフトを回転させた状態で、前記電極と前記ロールとの間にコロナ放電を繰り返し発生させる放電工程と、
   前記シャフトを流れる電流および前記シャフトの電位の少なくとも一方を連続的に計測する計測工程と、
   前記放電工程および前記計測工程の後、前記軸受の状態を検査する検査工程と、
   を含み、
   前記放電工程では、前記電極と前記ロールとの間の空間が、気体で満たされた状態でコロナ放電を発生させ、
   前記放電工程と前記計測工程とは同時に実施される、コロナ放電処理の試験方法。
2. 請求項１において、
   前記試験装置は、前記高周波電源に接続される複数の前記電極を有する、コロナ放電処理の試験方法。
3. 請求項２において、
   複数の前記電極のそれぞれは、直列接続され、
   前記計測工程では、前記シャフトを流れる電流および前記シャフトの電位のそれぞれの経時変化が計測され、
   前記経時変化の計測結果に基づいて、前記シャフトを流れる電流の波形および前記シャフトの電位の波形の位相差を算出する、コロナ放電処理の試験方法。
4. 請求項３において、
   前記複数の前記電極は、第１電極および第２電極を含み、
   前記第１電極および前記第２電極は、前記ロールを介して互いに反対側に配置される、コロナ放電処理の試験方法。
5. 請求項１～４のいずれか１項において、
   前記試験装置は、接地電位に接続され、前記ロールおよび前記シャフトの電荷を前記試験装置の外部に流す電荷除去部をさらに有し、
   前記放電工程および前記計測工程は、電荷除去部が前記シャフトと電気的に接続された状態で実施される、コロナ放電処理の試験方法。
6. 請求項５において、
   前記試験装置が有する前記軸受は、第１軸受および第２軸受を含み、
   前記電荷除去部は、前記シャフトの延在方向において、前記第１軸受と前記ロールとの間の部分に接続され、
   前記第１軸受は、前記シャフトの延在方向において、前記計測工程で計測する部分と、前記電荷除去部との間に配置される、コロナ放電処理の試験方法。
7. 請求項１において、
   前記軸受の振動を連続的に計測する振動計測工程を有し、
   前記振動計測工程は、前記放電工程および前記計測工程と同時に行われる、コロナ放電処理の試験方法。
8. フィルムの表面上でコロナ放電を発生させることによりフィルムの表面処理を行う表面処理装置評価用の試験装置であって、
   導電性材料から成り、第１軸を回転軸として回転するロールと、
   導電性材料から成り、前記ロールと一体に形成され、前記第１軸を回転軸として回転可能なシャフトと、
   前記シャフトを回転自在な状態で支持する第１軸受および第２軸受と、
   前記ロールと対向する位置に前記ロールと離間して配置される電極と、
   前記電極に接続され、前記電極と前記ロールとの間でコロナ放電を発生させることが可能な高周波電源と、
   前記シャフトを回転させ、かつ、前記ロールと前記電極との間にコロナ放電を発生させた状態で、前記シャフトを流れる電流および前記シャフトの電位の少なくとも一方を連続的に計測可能な電気的計測部と、
   前記シャフトに固定されるプーリと、
   前記プーリと電気的に絶縁され、かつ、前記プーリを介して前記シャフトを回転させる駆動部と、
   を有する、コロナ放電処理の試験装置。
9. 請求項８において、
   前記高周波電源に接続される複数の前記電極を有する、コロナ放電処理の試験装置。
10. 請求項９において、
    前記複数の前記電極は、第１電極および第２電極を含み、
    前記第１電極および前記第２電極は、前記ロールを介して互いに反対側に配置される、コロナ放電処理の試験装置。
11. 請求項８～１０のいずれか１項において、
    前記試験装置は、接地電位に接続され、前記ロールおよび前記シャフトの電荷を前記試験装置の外部に流す電荷除去部をさらに有する、コロナ放電処理の試験装置。
12. 請求項１１において、
    前記電荷除去部は、前記シャフトの延在方向において、前記第１軸受と前記ロールとの間の部分に接続され、
    前記第１軸受は、前記シャフトの延在方向において、前記電気的計測部と、前記電荷除去部との間に配置される、コロナ放電処理の試験装置。
13. 請求項８において、
    前記試験装置は、前記軸受の振動を連続的に計測する振動計測部を有する、コロナ放電処理の試験装置。

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