(57)【要約】【課題】  正負の電荷が複雑に混在して細かな帯電模様が形成される状態で移動するシート状の帯電物体の表面電荷を確実に除電する。【解決手段】  正負放電電極２と補助電極６とによって正の帯電域ａと負の帯電域ｂとが縞状に交互に繰り返す縞状帯電模様を形成した後、第１除電電極３から放出される負イオンを第１イオン吸引電極７で吸引して正負の帯電域ａ，ｂの境界部にも正イオンを強制的に照射して正の帯電域ａを除電し、次に第２除電電極４から放出される正イオンで負の帯電域ｂを除電する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行方向に連続するシート状の帯電物体に向かって正イオンと負イオンとを交互に放出する放電電極と、
上記放電電極から放出されたイオンを帯電物体側へ引き付ける補助電極とを備え、
上記放電電極と補助電極間を通過した帯電物体の一方の面に、上記移動方向を横切るとともに正の電荷が集中している正の帯電域と負の電荷が集中している負の帯電域とが縞状に交互に繰り返す縞状帯電模様が形成される除電装置において、
上記放電電極と上記補助電極との対向部間よりも上記帯電物体の移動方向下流側には、
上記帯電物体の少なくとも幅分の長さを備えて帯電物体の移動方向に交差する位置関係を保つとともに、直流電源に接続して帯電物体の上記一方の面に向かってイオンを放出する第１除電電極と、この第１除電電極と少なくとも同じ長さを備え、上記第１除電電極と逆極性の電圧を印加する第１イオン吸引電極とを、上記帯電物体を挟んで対向配置し、
上記第１除電電極よりも上記帯電物体の移動方向下流側には、
上記帯電物体の少なくとも幅分の長さを備えて帯電物体の移動方向に交差する位置関係を保つとともに、直流電源に接続して帯電物体の上記一方の面に向かってイオンを放出する第２除電電極と、この第２除電電極と少なくとも同じ長さを備え、上記第２除電電極と逆極性の電圧を印加する第２イオン吸引電極とを、上記帯電物体を挟んで対向配置し、
上記第１除電電極に印加する電圧と上記第２除電電極に印加する電圧とを逆極性とし、
上記第１、２除電電極から放出されて上記１，２イオン吸引電極へ吸引されるイオンが、上記帯電物体の表面に形成された上記縞状帯電模様を形成する正負の電荷を中和する構成にした除電装置。
【請求項２】
上記帯電物体の移動方向に沿って第２除電電極よりも下流側には、交流電源に接続され、正イオンと負イオンとを交互に放出する第３除電電極を設け、上記帯電物体の一方の面に向かって正負イオンを放出する構成にした請求項１に記載の除電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一定の方向に移動するシート状の帯電物体の表面を除電するための除電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
正負の電荷が細かく混在して帯電しているシート表面を除電するために、交流の放電電極と、それに対向する補助電極とを用いた特許文献１に示す除電装置が従来から知られている。
この従来の除電装置は、図５に示すようにシート１の移動方向に沿って、上流側から正イオンと負イオンとを交互に放出する複数の正負放電電極２、負の電圧を印加される第１除電電極３、正の電圧を印加される第２除電電極４、交流除電電極５を順に設けている。
上記正負放電電極２、除電電極３，４及び交流除電電極５は、それぞれシート１の幅をまたぐ長さを備えたバー状の電極で、一直線上に図示しない複数の電極針を配置している。
【０００３】
また、シート１を挟んで、上記複数の正負放電電極２に対向する位置に板状の補助電極６を設けている。この補助電極６は、上記複数の正負放電電極２全てに対向する広さを備えている。
そして、上記放電電極２には交流電圧を印加して正負イオンを交互に放出させ、上記補助電極には、上記放電電極２とは逆極性の交流電圧を印加するようにしている。
【０００４】
一方、除電対象である上記シート１の表面には、正負の電荷が複雑に混在している。例えば、図６に示すように正の電荷と負の電荷とが交互に並んでいると、これら隣り合う電荷間で電場が閉じてしまい、全体としての表面電位がゼロ、すなわち見掛け上は帯電していないようになってしまう。このような状態で、通常の除電装置を用いて正イオン又負イオンを放射しても、シート表面が除電装置から放射されたイオンを吸引する吸引力が働かないため、シート表面に到達するイオン濃度が低くなって、十分に除電ができないことがあった。
【０００５】
そのため、従来の除電装置では、図５に示すように、シート１の裏面側に上記正負放電電極２と対向する補助電極６を設けることによって、シート１の表面電位の極性を静電誘導現象により正負放電電極２と反対極性にして、正負放電電極２から放出されるイオンをシート１の表面に引き付けるようにしている。
上記のように補助電極６を設けることによって、巨視的にはほとんど中和状態のシート１の表面に正負イオンを強制的に照射することができ、正負が複雑に入り組んだ電荷を中和して、細かい帯電模様を消すことができる。なお、上記細かい帯電模様とは正負の電荷が複雑に混在して形成される正負の電荷分布に対応した模様のことで、例えば、正又は負に帯電した帯電したトナーなどを付着させることによって可視化することができる。
【０００６】
上記のように、上記正負放電電極２と補助電極６との対向間隔を通過したシート１の表面からは細かい帯電模様は消えるが、正イオン及び負イオンを強制的に照射することによって、シート表面１には、図７の模式図に示すようにシートの移動方向に直交する縞状帯電模様ができる。なお、この縞状帯電模様も、目に見えるものではなく、図８に示すように正の電荷が集中している正の帯電域ａと負の電荷が集中している負の帯電域ｂとが交互に形成されている。このような縞状帯電模様も、例えば、正又は負に帯電したトナーなどを付着させることで可視化できる。
なお、図７に示したサインカーブｓは上記放電電極２及び補助電極６に印加した交流電圧によって形成される表面電位を示したもので、シート１の表面にはこのカーブｓに対応した電荷が存在することになる。
【０００７】
この従来の装置では、上記縞状帯電模様が形成されたシート１表面に向かって、上記第１除電電極３から負イオン、第２除電電極４から正イオンを放射することによって上記シート１表面の正負イオンを中和させるようにしている。なお、シート１の移動方向下流側に設けた交流除電器５は、上記第１，２除電電極３，４の位置を通過しても残されたシート表面の電荷を除電するためのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許２６５１４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の装置では、正負が複雑に混在した微視的な帯電模様を除去し、図７のような巨視的な縞状帯電模様を形成してから、正の帯電域ａと負の帯電域ｂとをそれぞれ除電するようにしている。しかし、上記従来の装置では、上記縞状帯電模様を十分に除電できないことがあった。その理由は、以下のように考えられる。
上記縞状帯電模様が形成されたシート１表面は、図８に示すように正の電荷が集中している正の帯電域ａと負の電荷が集中している負の帯電域ｂとが交互に形成されている。
このようなシート１の上方で、例えば上記第１除電電極３からイオンｅ１が放射されると、この負イオンｅ１は図８に示すように正の帯電域ａの正の電荷に引き付けられてこれを中和する。上記正の帯電域ａのうちその中央部は特に正の電荷が集中し、その電位が高くなっているので負イオンｅ１に対する吸引力が大きくなり、シート１の表面への負イオンｅ１の到達量が多くなる。
【００１０】
一方で、負の帯電域ｂと負イオンｅ１との間には斥力が作用し、負イオンｅ１はシート１の負の帯電域ｂには到達しない。
同様に、上記第２除電電極から放出された正イオンｅ２は、負の帯電域ｂの負の電荷に引き引き付けられるが、正の帯電域ａとの間では反発する。この負の帯電域ｂにおいても、正の帯電域ａとの境界部ｃに比べて中央部に負の電荷が集中しているため、中央部はより多くの正イオンｅ２が到達することになる。
しかし、上記正負の帯電域ａ，ｂの境界部ｃでは、隣り合う電荷が閉じた電場を形成するため、上記第１，２除電電極３，４から放出される負イオンｅ１及び正イオンｅ２のいずれとの間でも吸引力が作用せず、これらのイオンｅ１，ｅ２は上記境界部ｃには到達し難い。そのため、上記境界部ｃが除電されずに、狭い部分に表面電荷が残ってしまうことがある。このように残された帯電部分はわずかではあるが、例えばシート表面においてその部分の濡れ性が悪くなって、塗布ムラの原因になってしまうこともある。
【００１１】
この発明の目的は、正の帯電域と負の帯電域とが交互に配置され、縞状帯電模様が形成されたシート状の帯電物体の表面電荷を、上記正負の帯電域の境界部も含めて全面にわたって確実に除電できる除電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、移動方向に連続するシート状の帯電物体に向かって正イオンと負イオンとを交互に放出する放電電極と、上記放電電極から放出されたイオンを帯電物体側へ引き付ける補助電極とを備え、上記放電電極と補助電極間を通過した帯電物体の一方の面に、上記移動方向を横切るとともに正の電荷が集中している正の帯電域と負の電荷が集中している負の帯電域とが縞状に交互に繰り返す縞状帯電模様が形成される除電装置を前提とする。
【００１３】
上記除電装置を前提とし、第１の発明は、上記放電電極と上記補助電極との対向部間よりも上記帯電物体の移動方向下流側には、上記帯電物体の少なくとも幅分の長さを備えて帯電物体の移動方向に交差する位置関係を保つとともに、直流電源に接続して帯電物体の上記一方の面に向かってイオンを放出する第１除電電極と、この第１除電電極と少なくとも同じ長さを備え、上記第１除電電極と逆極性の電圧を印加する第１イオン吸引電極とを、上記帯電物体を挟んで対向配置する。
【００１４】
さらに、上記第１除電電極よりも上記帯電物体の移動方向下流側には、上記帯電物体の少なくとも幅分の長さを備えて帯電物体の移動方向に交差する位置関係を保つとともに、直流電源に接続して帯電物体の上記一方の面に向かってイオンを放出する第２除電電極と、この第２除電電極と少なくとも同じ長さを備え、上記第２除電電極と逆極性の電圧を印加する第２イオン吸引電極とを、上記帯電物体を挟んで対向配置している。
そして、上記第１、２除電電極から放出されて上記１，２イオン吸引電極へ吸引されるイオンが、上記帯電物体の表面に形成された上記縞状帯電模様を形成する正負の電荷を中和する構成にしている。
【００１５】
第２の発明は、上記第１の発明を前提とし、上記帯電物体の移動方向に沿って第２除電電極よりも下流側には、交流電源に接続され、正イオンと負イオンとを交互に放出する第３除電電極を設け、上記帯電物体の上記一方の面に向かって正負イオンを放出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、正負の電荷が細かく混在して帯電して移動するシート状の帯電物体に、一定時間、正イオンと負イオンとを交互に繰り返し強制的に照射することによって形成した巨視的な縞状帯電模様の正の帯電域と負の帯電域との境界部にも、第１，２イオン吸引電極によって正負イオンを強制的に到達させることができる。その結果、上記縞状帯電模様構成する正負の帯電域の中央部だけでなく、境界部も含めた全表面の電荷を確実に除去することができる。
第２の発明によれば、帯電物体の表面にわずかに電荷が残っていた場合にも、短時間に正負イオンを繰り返し照射して、上記表面に残っていた電荷を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１はこの発明の実施形態の除電装置の全体構成図である。
【図２】図２は実施形態の第１、２除電電極と、第１，２イオン吸引電極との関係を示した図である。
【図３】図３は、第１除電電極部分におけるシート１の、移動方向に直交する面での断面図である。
【図４】図４は縞状帯電模様が形成されたときのシート表面における電荷の状態と、実施形態における除電メカニズムを説明するための模式図である。
【図５】図５は、従来の除電装置の構成図である。
【図６】図６は、細かい帯電模様が形成されるシート表面の状態を示した模式図である。
【図７】図７は、縞状帯電模様が形成されたシートの平面図である。
【図８】図８は、縞状帯電模様が形成されたときのシート表面における電荷の状態と、従来の除電器における除電メカニズムを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜４を用いてこの発明の一実施形態を説明する。
この実施形態の除電装置は、一方向へ移動するシート１の表面を除電するための装置で、図１に示すように、シート１の一方の面である表面に対向する側であるシート１の上方には、シート１の移動方向に沿って上流側から順に、交流電源に接続され正イオンと負イオンとを交互に放出する複数の正負放電電極２、負の電圧が印加される第１除電電極３、正の電圧が印加される第２除電電極４、交流電圧が印加されるこの発明の第３除電電極である交流除電電極５を順に設けている。
上記正負放電電極２、第１、２除電電極３，４及び交流除電電極５は、それぞれシート１の幅をまたぐ長さを備えたバー状の電極で、一直線上に複数の電極針を配置して構成されるものであり、それぞれ、図５に示す従来の各電極２，３，４，５と同じものである。
【００１９】
なお、図３には、第１除電電極３の電極針３ａと後で説明する第１イオン吸引電極７の電極針７ａの配置を示しているが、上記他の電極２，４，５もそれぞれ図示しない複数の電極針が一直線上に設けられている。
また、シート１下面側には、上記正負放電電極２と対向配置した板状の補助電極６を設けているが、この補助電極６に上記正負放電電極２とは逆極性となる交流電圧を印加することによって、上記正負放電電極２から放出されるイオンをシート１の表面に引きつけるようにしている点も、従来と同様である。
【００２０】
ただし、この実施形態では、上記補助電極６よりシート１の移動方向下流側には、上記第１除電電極３とほぼ正対する位置に第１イオン吸引電極７を設け、上記第２除電電極４とほぼ正対する位置に第２イオン吸引電極８を設けている。
上記第１イオン吸引電極７は、図３に示すように、シート１の幅方向に所定の間隔を保って設置された複数の電極針７ａを備え、これら各電極針７ａが、上記第１除電電極３の電極針３ａと正対するようにしている。
そして、上記第１イオン吸引電極７には正の電圧を印加し、第１イオン吸引電極７の電極針７ａから上記第１除電電極３の電極針３ａへ向かう破線で示すような電場が形成されるようにしている。
【００２１】
また、上記第１イオン吸引電極７よりシート１の移動方向下流側には、第２イオン吸引電極８を設けている。この第２イオン吸引電極８は、上記第１イオン吸引電極７と同様に、複数の電極梁８ａを備え、これらを第１除電電極４の電極梁４ａと正対させている。
そして、第２イオン吸引電極８には負の電圧を印加し、上記電極針４ａから８ａへ向かう電場が形成されるようにしている（図２参照）。
【００２２】
上記のようにしたこの実施形態の除電装置が、シート１の表面を除電する作用を以下に説明する。
表面に正負の電荷が複雑に混在し、細かい帯電模様が形成された状態のシート１が、上記正負放電電極２と補助電極６との間を通過すると、上記したように図７に示すような縞状帯電模様が形成される。この状態のシート１が移動して、第１除電電極３と第１イオン吸引電極７との間に入ると、上記第１除電電極３から放出された負イオンｅ１で、シート１表面の縞状帯電模様を形成する正の帯電域ａの正の電荷が除電される。上記正の帯電域ａ内には正の電荷が多く集まっているので、その正の電荷の塊が上記負イオンｅ１を引き付ける。その結果、負イオンｅ１は上記正の帯電域ａの正の電荷に到達し、それを中和する。
【００２３】
また、上記正の帯電域ａと負の帯電域ｂとの境界部ｃでは、正の電荷と負の電荷とが隣り合っていて図８に示すように矢印方向の電場が形成されるため、本来なら、この境界部ｃの正の電荷は、負イオンｅ１を引き付ける吸引力ほとんどを発揮しない。しかし、この実施形態では、イオン吸引電極７を設け、電極針７ａと３ａとの間に電場を形成することによって、負イオンｅ１を境界部ｃにも到達させるようにしている。そのため、上記負イオンｅ１によって境界部ｃの正の電荷を中和することができる。
【００２４】
一方、負の帯電域ｂの内側には、負の電荷の塊ができているため、上記第１除電電極３から放出された負イオンｅ１は、上記負の電荷の塊と反発してシート１表面にはほとんど到達しない。
なお、上記したように、イオン吸引電極７によって負イオンｅ１は、上記したように境界部ｃにも到達して、境界部ｃの正の電荷を中和するが、隣り合う正の電荷が中和された境界部ｃの負の電荷は境界部ｃ以外の部分の負の電荷と同様に負イオンｅ１を反発させる。
このように、負イオンｅ１と放出する第１除電電極３と第１イオン吸引電極７との対向間を移動したシート１の表面からはほとんどの正の電荷が除電され、負の電荷のみが残ることになる。つまり、シート１の表面は、負の帯電域ｂと除電された領域とが交互に並んだ縞状となる。
【００２５】
次に、シート１が第２除電電極４と第２イオン吸引電極８との対向間に到達すると、今度は第２除電電極４から放出された正イオンｅ２が、シート１上に残されている負の帯電域ｂの負の電荷及び負の電圧を印加された第２イオン吸引電極８に引き付けられ、シート１上の負の電荷を中和する。
上記シート１は第１除電電極３によって正の電荷がほとんど中和されているため、第２除電電極４から放出される正イオンｅ２によって負の電荷が中和されればシート１の表面はほぼ完ぺきに除電されることになる。
【００２６】
上記のように、第１イオン吸引電極７を設けることによって正負イオンが到達しにくい上記境界部ｃに、負イオンｅ１を強制的に到達させて正の電荷を中和するようにしているが、上記第１イオン吸引電極７を設けたとしても、シート１上の境界部ｃにわずかに正の電荷が残ってしまうこともある。
このように正の電荷が残ってしまった境界部ｃでは第２除電電極４から放出される正イオンｅ２を引き付ける力も弱いが、この実施形態では第２除電電極４と対向する第２イオン吸引電極８に負の電圧を印加しているため、上記正イオンｅ２を強制的にシート１側へ移動させることができる（図２参照）。これにより、第２除電電極４からの正イオンｅ２によってシート１上の負の電荷はほぼ完ぺきに中和されることになる。
なお、第１除電電極３と第１吸引電極７間を通過した後に残される正の電荷量は僅かなので、第２吸引電極８によって正イオンｅ２を引き付ける吸引力は、第１イオン吸引電極７ほど強くしなくてもよい。
【００２７】
そして、上記第１，２除電電極３，４及び第１，２イオン吸引電極７，８によっても除電しきれない僅かな電荷は、さらに下流側に設けた交流除電電極５によって除電することができる。
但し、上記各電極３，４，７，８の電圧を最適に調整することによって、上記第１除電電極３と第１イオン吸引電極７間、及び第２除電電極４と第２イオン吸引電極８間を通過したシート１上に残される電荷をほとんどなくすことができる。その場合には上記交流除電電極５は設けなくてもよい。
上記のように、この実施形態の除電装置によれば、正負放電電極２と補助電極６とによって縞状帯電模様を構成する正負の帯電域ａ，ｂが交互に形成されたシート１の正負の帯電域ａ，ｂの境界部ｃも含めた全領域を完全に除電することができる。
このように、シート１の表面を完全に除電できれば、部分的に残った帯電部分によって例えば濡れ性に差ができて塗布ムラなどが発生することもない。
【００２８】
また、上記シート１の裏面側に配置した第１，２イオン吸引電極７，８からは、それぞれ対向する第１，２除電電極３，４とは逆極性となる正イオン、負イオンが放出される。そのため、これらのイオンによって、シート１の裏面も上記表面と同様の作用で除電することができる。
なお、上記実施形態では、第１、２除電電極３，４の電極針３ａ，４ａと第１,２イオン吸引電極７，８の電極針７ａ，８ａとを正対させているが、対向する電極針同士は正対させず、例えば反ピッチずつずらすようにしてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、第１除電電極３に負の電圧を印加し、第２除電電極４に正の電圧を印加するようにしているが、第１除電電極３に正の電圧を印加し、第２除電電極４に負の電圧を印加するようにしてもよい。その場合には、シート１上の負の帯電域ｂが第２除電電極４から放出される正イオンによって除電され、その後に第２除電電極４から放出される負イオンによって上記正の帯電域ａが除電されることになる。要するに、第１，２除電電極３，４に印加する電圧は、互いに逆極性であれば、どちらが正でも負でもかまわない。そして第１，２イオン吸引電極７，８の極性は、上記第１、２除電電極３，４と逆極性にすればよい。
【００３０】
さらに、第１除電電極３の全ての電極針３ａを同じ極性にせず、例えば、シート１の幅方向に正の電圧を印加した電極針３ａと負の電圧を印加した電極針３ａとを交互に配置するようにしてもよい。その場合には、第２除電電極４においても、負の電圧を印加する電極針４ａと正の電圧を印加する電極針４ａとを交互に配置し、正の電圧を印加する電極針３ａの位置と負の電圧を印加する電極針４ａの位置とを対応させるとともに、負の電圧を印加する電極針３ａと正の電圧を印加する放電針４ａの位置とを対応させる必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明は、樹脂製フィルムなど、帯電しやすいシート状の帯電物体の除電に適している。
【符号の説明】
【００３２】
１      シート
２      正負放電電極
３      第１除電電極
４      第２除電電極
５      （第３除電電極である）交流除電電極
６      補助電極
７      第１イオン吸引電極
８      第２イオン吸引電極
ａ      正の帯電域
ｂ      負の帯電域
ｅ１    負イオン
ｅ２    正イオン
【図１】
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【図２】
2015082342.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015082342.tif 000008
【図７】
2015082342.tif 000009
【図８】
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