(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
針電極と対向電極との間に高電圧を印加して放電させ、これら電極間に位置させた被処理物に放電エネルギーにて穴あけする放電穴あけ装置において、高電圧印加時の放電電流を検出する放電電流検出手段と、この放電電流検出手段によりオンされて前記放電電流をバイパスさせることにより放電を高速遮断させる高速遮断回路と、この高速遮断回路をオンにするまでの時間を可変する可変手段とを備えたことを特徴とする放電穴あけ装置。
【請求項２】
放電電流検出手段が、高電圧印加時の放電電流にて発光する発光素子と、その光を受光する受光素子とからなり、高速遮断回路が、半導体スイッチング素子によるバイパス回路と、前記受光素子の出力により起動して前記半導体スイッチング素子をトリガするトリガ回路とを有することを特徴とする請求項１記載の放電穴あけ装置。
【請求項３】
発光素子が直流高圧電源と針電極との間に直列接続され、半導体スイッチング素子によるバイパス回路が、針電極と対向電極に対して並列接続されていることを特徴とする請求項２記載の放電穴あけ装置。
【請求項４】
高速遮断回路が、受光素子の出力レベルと比較する閾値を可変してトリガ回路を起動させるまでの時間を可変するコンパレータを備えていることを特徴とする請求項２又は３記載の放電穴あけ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックフィルムや薄板などに放電エネルギーにより微細な穴をあける放電穴あけ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−４８１９８号公報には、一対の電極間に高電圧パルスを印加して放電スパークにてプラスチックフィルムに通気性を持たせるための穴をあける場合、高電圧パルスの１パルスによって生ずる放電スパークを解析して、穴があく前の部分放電スパークと、穴を開ける開孔放電スパークと、あけた後の貫孔放電スパークとに分類し、穴の径が貫孔放電スパークの回数に依存するという観点から、貫孔放電スパークの回数を検出して、その回数を制御することにより穴の径の均一化を図る方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電スパークが上記のような三種類に分類されると仮定しても、放電スパーク現象は種々の条件により変動が著しく、貫孔放電スパークのみを抽出してその回数を検出することは非常に難しい。その回数を検出する方法として、部分放電スパーク時の降下電圧値Ａ及び開孔放電スパーク時の降下電圧値Ｂに対して、しきい値ＳをＢ＋（Ａ−Ｂ）／３＜Ｂ＋２（Ａ−Ｂ）／３に設定することにより、高電圧パルスの１パルス内の開孔放電スパーク、及びその後の貫孔放電スパークを検出する、としているが、その根拠や理由が示されておらず、変動の著しい放電スパークにこのような関係が常に成り立つとは疑問である。
【０００４】
本発明の目的は、微細な穴を複雑な検出技術や制御技術によらずに、所定の大きさにしてあけることができるとともに、その大きさの調整も容易に行える放電穴あけ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、針電極と対向電極との間に高電圧を印加して放電させ、これら電極間に位置させた被処理物に放電エネルギーにて穴あけする放電穴あけ装置において、高電圧印加時の放電電流を検出する放電電流検出手段と、この放電電流検出手段によりオンされて放電電流をバイパスさせることにより放電を高速遮断させる高速遮断回路と、この高速遮断回路をオンにするまでの時間を可変する可変手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明による放電穴あけ装置によれば、高電圧印加時の放電電流を検出して高速遮断回路を動作させ、放電電流をバイパスさせることにより放電を高速遮断させるので、微細な穴を複雑な検出技術や制御技術によらずに、所定の大きさにしてあけることができ、また、高速遮断回路をオンにするまでの時間を可変することにより、穴の大きさを容易に調整できる。
【０００７】
放電電流検出手段は、高電圧印加時の放電電流にて発光する発光素子と、その光を受光する受光素子とで構成でき、高速遮断回路は、半導体スイッチング素子によるバイパス回路と、受光素子の出力により起動して半導体スイッチング素子をトリガするトリガ回路とで構成できる。
【０００８】
発光素子は、直流高圧電源と針電極との間に直列接続され、半導体スイッチング素子によるバイパス回路は、針電極と対向電極に対して並列接続される。
【０００９】
高速遮断回路に、受光素子の出力レベルと比較する閾値を可変してトリガ回路を起動させるまでの時間を可変するコンパレータを備えると、穴の大きさを調整できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１に示す本例では、針電極１に対して、接地されたアースロール２を対向電極とし、このアースロール２にて被処理物であるプラスチックフィルム３を案内しながら、針電極１とアースロール２間に直流高圧安定化電源４から直流の高電圧を間欠的に印加して、その放電エネルギーによりプラスチックフィルム３に微細な穴をあけるようになっている。
【００１２】
針電極１及びアースロール２による電極部と直流高圧安定化電源４との間には、放電電流検出手段である発光素子（発光ダイオード）５とその保護抵抗６とが針電極１に対して直接接続されているとともに、半導体スイッチング素子であるサイリスタ７を直列に多段に積み重ねたバイパス回路８が並列接続され、また直流高圧安定化電源４の出力端と保護抵抗６との間にはサイリスタ７のための保護抵抗９が直列接続されている。バイパス回路８は、発光素子（発光ダイオード）５により起動される高速遮断回路１０に含まれ、針電極１からの放電をアースへバイパスすることにより、針電極１とアースロール２間の放電を後述のように瞬時に遮断する。
【００１３】
直流高圧安定化電源４は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御発振回路１１により発振したパルス信号（図２（Ａ））を高周波スイッチング回路１２でスイッチング増幅し、更に高周波高圧トランス１３で昇圧してから、整流回路１４で整流するとともに、それを分圧回路１５で分圧して取り出して誤差増幅器１６で出力電圧設定器１７と比較してＰＷＭ制御を行うことで、定電圧を出力するようになっている。
【００１４】
一方、針電極１とアースロール２間の放電により生じた過電流（図２（Ｄ））を検出してワンショットマルチバイブレータ１８を動作させ（例えば１０ｍｓ時間）、このワンショットマルチバイブレータ１８の出力（図２（Ｃ））にてＰＷＭ制御発振回路１１のスイッチング用ＩＧＢＴのゲート遮断を行うことにより、ＰＷＭ制御発振回路１１の発振を例えば１０ｍｓだけ一時的に休止させる。これにより、直流高圧安定化電源４は断続運転となり、図２（Ｂ）に示すように一定の高電圧が間欠的に出力されて、針電極１とアースロール２間に間欠的に印加され、針電極１とアースロール２間で間欠的に放電する。その放電によるスパークは、高電圧が間欠的に印加される毎に針電極１からアースロール２へ向かって複数同時に発生するので、プラスチックフィルム３に複数の穴が同時にあけられる。
【００１５】
針電極１には発光素子（発光ダイオード）５が接続されているので、高電圧を印加する毎（各印加時）に発光素子５に放電電流が流れて発光素子５が点灯する。その光は光ファイバ１９を通じて高速遮断回路１０内の受光素子（フォトダイオード）２０に受光される。すなわち、高電圧が間欠的に印加される毎に放電電流が検出される。
【００１６】
受光素子（フォトダイオード）２０の出力は、増幅器２１にて増幅されてから、閾値調整器２２にて設定した閾値とコンパレータ２３にて比較され、閾値以上であったときコンパレータ２３の出力の立ち上がり信号でワンショットマルチバイブレータ２４が動作して、トリガ回路２５でトリガ信号が生成され、バイパス回路８の複数のサイリスタ７のゲートにループ電流が流れてこれらが同時にオンになることにより、針電極１からの放電電流がこれらサイリスタ７をバイパスとしてアースへ流れ、放電が瞬時に遮断されるようになっている。
【００１７】
高速遮断回路１０が無い場合には、高電圧が直流高圧安定化電源４内のフィルタコンデンサＣ１・Ｃ２及び保護抵抗６・９を介して印加されるため、つまりフィルタコンデンサＣ１・Ｃ２に蓄積された電荷分が保護抵抗６・９を介して流れるため、放電持続時間が長くなってしまう。図３は放電電流の実測波形を簡略化して表したもので、（Ａ）は高速遮断回路１０が無い場合で、放電電流の持続時間は２ｍｓであったが、高速遮断回路１０が有る場合には、（Ｂ）に示すように放電電流の持続時間は２μｓとなり、１／１０００に減少した。
【００１８】
図５は、プラスチックフィルム３にあけられた１個の穴の電子顕微鏡写真を図形化したもので、（Ａ）は高速遮断回路１０が有る場合、（Ｂ）は高速遮断回路１０が無い場合である。基準寸法を併記しているように、高速遮断回路１０が有る場合の穴は３０μｍ以下でしかもほぼ円形であるが、高速遮断回路１０が無い場合の穴は、１００μｍを超える大きさでしかも形状も異形になっている。
【００１９】
図４は、放電電流特性を示すグラフで、スパークによる放電電流の上昇は時間に比例して高くなるので、コンパレータ２３の閾値を閾値調整器２２にて調整することにより、高速遮断回路１０をオンにするまでの時間、すなわち放電電流の持続時間を可変でき、その結果としてプラスチックフィルム３にあけられる微細な穴の大きさを容易に微調整できることになる。
【００２０】
上記の実施例では、針電極１に対する対向電極をアースロール２としたが、図６図に示すように針対針の関係となる針電極２ａとしても、また図７に示すように針対線の関係となるナイフエッジ電極２ｂとしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高電圧印加時の放電電流を検出して高速遮断回路を動作させ、放電電流をバイパスさせることにより放電を高速遮断させるので、微細な穴を複雑な検出技術や制御技術によらずに、所定の大きさにしてあけることができる。
【００２２】
また、高速遮断回路をオンにするまでの時間を可変することにより、穴の大きさを容易に調整できる。
【００２３】
発光素子と受光素子の組み合わせにより放電電流を検出し、半導体スイッチング素子によるバイパス回路で放電電流をバイパスさせることにより、放電の高速遮断を安全かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】その動作のタイミングチャートである。
【図３】放電電流の実測波形を簡略化して表し、（Ａ）は高速遮断回路が無い場合、（Ｂ）は有る場合である。
【図４】放電電流特性とコンパレータの閾値との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、プラスチックフィルムにあけられた１個の穴の電子顕微鏡写真を図形化したもので、（Ａ）は高速遮断回路が有る場合、（Ｂ）は高速遮断回路が無い場合である。
【図６】針電極に対する対向電極の他の例を示す正面図で、針対針の関係となる針電極とした場合である。
【図７】同じく針対線の関係となるナイフエッジ電極とした場合である。
【符号の説明】
１  針電極
２  アースロール（対向電極）
３  プラスチックフィルム
４  直流高圧安定化電源
５  発光素子（発光ダイオード）
６  保護抵抗
７  サイリスタ
８  バイパス回路
９  保護抵抗
１０  高速遮断回路
１１  ＰＷＭ制御発振回路
１２  高周波スイッチング回路
１３  高周波高圧トランス
１４  整流回路
１５  分圧回路
１６  誤差増幅器
１７  出力電圧設定器
１８  ワンショットマルチバイブレータ
１９  光ファイバ
２０  受光素子（フォトダイオード）
２１  増幅器
２２  閾値調整器
２３  コンパレータ
２４  ワンショットマルチバイブレータ
２５  トリガ回路
【図１】
0003622149.tif 000002
【図２】
0003622149.tif 000003
【図３】
0003622149.tif 000004
【図４】
0003622149.tif 000005
【図５】
0003622149.tif 000006
【図６】
0003622149.tif 000007
【図７】
0003622149.tif 000008