(57)【要約】【課題】信頼性が高く、形状が簡単で、イオン発生を阻害せずにイオンバランスを調整でき、安全性も確保するイオンバランス調整電極と、これを備え、小型、軽量で、減衰時間特性やイオンバランス特性に優れた除電装置を提供する。【解決手段】イオンバランス調整電極は、放電電極とガード電極とを備えた除電装置に用いられ、非接地の電極部材が、イオンの送出方向正面からみてガード電極に実質的に隠れる位置に設置された。除電装置は、２ｎ個の放電針がｎ個ずつ２組のグループに分けた放電電極と、各放電針に両グループどうし互いに逆極性の直流高電圧を同時に、かつ、一定期間毎に極性を反転させて印加する高電圧発生回路と、各放電針が生成した正又は負のイオンを装置前方へ送出する送風機と、イオンが送出される前方空間を適宜の形状で遮る接地されたガード電極と、非接地のイオンバランス調整電極とを備えた。【選択図】図１
2008262746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負のイオンを生成する放電電極と、生成した前記イオンが送出される前方空間を適宜の形状で遮る接地されたガード電極とを備えた除電装置に用いるイオンバランス調整電極であって、
非接地の電極部材が、前記イオンの送出方向正面からみて前記ガード電極に実質的に隠れる位置に設置されたことを特徴とするイオンバランス調整電極。
【請求項２】
前記放電電極は、任意の平面上に実質的に均等に配置された複数の放電針で構成され、前記電極部材は、前記複数の放電針から前記ガード電極に至る放電領域内に設置されたことを特徴とする請求項１記載のイオンバランス調整電極。
【請求項３】
印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負のイオンを生成する２ｎ個（ｎは自然数）の放電針が、ｎ個ずつ２組のグループに分けて構成された放電電極と、
前記放電電極の前記各放電針に、前記両グループどうし互いに逆極性の直流高電圧を同時に、かつ、一定期間毎に極性を反転させて印加する高電圧発生回路と、
前記放電電極の前記各放電針が生成した正又は負のイオンを、装置前方へ送出する送風機と、
前記イオンが送出される前方空間を適宜の形状で遮る接地されたガード電極と、
前記イオンの送出方向正面からみて前記ガード電極に実質的に隠れる位置に設置された非接地のイオンバランス調整電極と、
を備えたことを特徴とする除電装置。
【請求項４】
前記放電電極は、実質的に平面上に描く矩形の頂点に１個ずつ配置された少なくとも４個の放電針で構成され、
前記各放電針は、１本の対角線上に向き合って配置された２個の放電針が一方の前記グループを構成し、別の１本の対角線上に向き合って配置された別の２個の放電針が他方の前記グループを構成することを特徴とする請求項３記載の除電装置。
【請求項５】
前記高電圧発生回路は、１つの電源から得た２系統の交互に入力される高周波高電圧を、一方の高周波高電圧を互いに極性の異なる２つの直流高電圧に変換するとともに、他方の高周波高電圧を前記極性と互いに逆の２つの直流高電圧に変換する極性反転回路を備えたことを特徴とする請求項３記載の除電装置。
【請求項６】
前記極性反転回路に入力される２系統の前記高周波高電圧の交互切換周波数は、１０〜１００Ｈｚの範囲であることを特徴とする請求項５記載の除電装置。
【請求項７】
前記極性反転回路は、各系統の前記高周波高電圧を変換して得られる２つの互いに逆極性の直流高電圧を２組の前記グループにそれぞれ出力することで、前記両グループどうし互いに逆極性の直流高電圧を同時に印加し、また、２系統の前記高周波高電圧の入力が交互に切り換えられることで、前記両グループどうし一定期間毎に直流高電圧の極性を反転させて印加することを特徴とする請求項５または請求項６記載の除電装置。
【請求項８】
前記高電圧発生回路は、
直流電源回路と、
前記直流電源回路の直流電圧を高周波電圧に変換するとともに、当該高周波電圧を２系統の出力ラインに一定期間毎に交互に切り換えて出力する出力制御回路と、
前記出力制御回路から出力された高周波電圧を前記高周波高電圧に昇圧する変圧回路と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の除電装置。
【請求項９】
前記イオンバランス調整電極は、前記高電圧発生回路の接地端子と、前記ガード電極の接地との間に挿入されたイオンバランス調整回路の前記接地端子側に接続されたことを特徴とする請求項３記載の除電装置。
【請求項１０】
前記イオンバランス調整回路には、前記イオンバランス調整電極によるイオンバランスを目標に向けて調整するため、可変抵抗とダイオードとが並列接続されていることを特徴とする請求項９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、帯電物体に正負のイオンを照射して電気的に中性にする除電装置に用いるイオンバランス調整電極およびこれを備えた除電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造ラインや携帯電話などのセル生産工程などでは、部品帯電による静電気障害や静電吸着を防ぐため、作業台やコンベア等の近傍に除電装置が配置されている。
【０００３】
こうした製造現場で使用される除電装置には、正又は負の電荷が全体的或いは部分的に過剰となり、電荷が不均一な状態にある除電対象物（部品）に対し、正又は負のイオンを放出（照射）して電気的に中和するものがある。
【０００４】
このような従来の除電装置に用いるイオンバランス調整電極としては、放電針との距離を可変させることで、イオンバランスを調整するようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記のような除電装置は、除電方式により幾つかのタイプに分類される。以下、各方式の特徴について簡単に説明する。
【０００６】
（１）ＡＣ式
１つの放電針に正弦波高電圧（周波数５０／６０Ｈｚ）を印加し、正負のイオンを交互に発生させるようにしたものである。１つの放電針から正負のイオンを発生させているため、イオンバランスの経時的な偏りや、空間的な偏りも少ないことが特徴である。
【０００７】
ここで、イオンバランスとは、イオン照射後の除電対象物（被除電物）の残留電位が０ボルトからどの程度離れているか、いないかを示すもので、残留電位が定常的に０ボルトとなることが理想特性となる。
【０００８】
そして、イオンバランスの経時的な偏りとは、除電装置を連続運転した場合に、正負それぞれの放電針の汚れ付着や腐食、磨耗の度合いに差が生じて、残留電位に偏りが生じることをいう。
【０００９】
また、イオンバランスの空間的な偏りとは、除電対象物にイオンを照射したときに、除電対象物の位置により残留電位に差が生じることをいう。このイオンバランスの空間的な偏りは、後述するように、除電装置から所定距離を離して規則的に配置した除電対象物にイオンを照射して、どの位置の除電対象物に残留電位があるかを測定することにより判定される。
【００１０】
さらに、後述するイオンバランスの振幅とは、正負のイオンが照射された除電対象物の表面電位が正側、負側に周期的に変動することをいう。
【００１１】
（２）ＤＣ式
正放電針と負放電針に、それぞれ正負の高電圧を印加することにより、各放電針から定常的に正負のイオンを発生させるようにしたものである。放出された正負のイオンが除電対象物に達するまでに再結合しにくく、ＡＣ式に比べてイオンを遠くまで飛ばすことができることが特徴である。
【００１２】
（３）ＡＣ高周波式
１つの放電針に周波数２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの高周波電圧を印加するようにしたものである。一般的なＡＣ式に比べて、トランスを軽く、小さくすることができるという特徴がある。
【００１３】
（４）パルスＤＣ式
正放電針と負放電針に、それぞれ正負の高電圧を交互に印加することにより、各放電針から正負のイオンを交互に発生させるようにしたものである。一般的なＤＣ式よりも、イオンバランスの経時的な偏りが改善されていることが特徴である（例えば、特許文献２参照）。
【００１４】
（５）パルスＡＣ式
１つの放電針に矩形波の高電圧を印加するようにしたものである。一般的なＡＣ式よりもイオン発生量を増加させることができるとともに、発振周波数を可変とすることができる点が特徴である（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−１１４４９６号公報
【特許文献２】特開２００２−４３０９２号公報
【特許文献３】特開２０００−５８２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述したイオンバランス調整電極は、機械的に駆動させる部分があるため、信頼性に欠けるうえ、形状も複雑になる等の課題がある。
【００１６】
また、上述した各除電方式には、それぞれ以下のような課題がある。
【００１７】
（１）ＡＣ式
高電圧を発生させるトランスが重く、大きくなる。この種の除電装置は、卓上、或いは吊り下げて使用されることが多く、小型軽量な除電装置とすることが望ましいが、ＡＣ式では装置を小型軽量にすることが難しい。
【００１８】
また、正負のイオンを交互に発生させているため、除電対象物を正負交互に帯電させていることになり、時間的に見ると、イオンバランスに振幅が生じることになる。このため、イオン照射後の残留電位を０ボルト付近に保つことが難しい。
【００１９】
さらに、ＤＣ式に比べて正負イオンの発生量が少ないため、減衰時間特性の点でＤＣ式に劣る。ここで、減衰時間特性とは、イオン照射後に除電対象物の電位が許容レベルとなるまでの時間をいう。したがって、帯電した除電対象物の電位を許容レベルに短時間で下げることができれば、減衰時間特性が優れていることになる。
【００２０】
同様に、ＤＣ式に比べて正負イオンの発生量が少ないため、除電範囲の点でもＤＣ式に劣る。ここで、除電範囲とは、イオン照射により除電対象物の電位を許容レベルまで下げることができる空間的な範囲をいう。
【００２１】
（２）ＤＣ式
連続運転した場合に、正負それぞれの放電針の汚れ付着や腐食、磨耗の度合いに差が生じるため、イオンバランスの経時的な偏りが生じる。
【００２２】
また、放電針の位置によって、正イオンの影響を受けやすい場所、或いは負イオンの影響を受けやすい場所が生じる。このため、このような場所に配置された除電対象物を正又は負に帯電させてしまうことになり、イオンバランスの空間的な偏りが生じることになる。
【００２３】
（３）ＡＣ高周波式
正負のイオンの発生間隔が短いため、放出された正負のイオンが除電対象物に達するまでに再結合しやすく、イオンを遠くまで飛ばすことが難しい。また、イオンの到達量が少なくなるため、減衰時間特性も悪くなる。
【００２４】
（４）パルスＤＣ式
ＤＣ式の場合と同様に、連続運転した場合には、正負それぞれの放電針の汚れ付着や腐食、磨耗の度合いに差が生じるため、イオンバランスの経時的な偏りが生じる。
【００２５】
また、汚れが付着しやすい正放電針の影響を受けやすい場所や、汚れが付着しにくい負放電針の影響を受けやすい場所ではイオンバランスの空間的な偏りが生じるため、除電対象物を正又は負に帯電させてしまうことになる。
【００２６】
さらに、正負のイオンを交互に発生させることになるため、ＡＣ式と同様に除電対象物を正負交互に帯電させることになり、時間的に見ると、イオンバランスに振幅が生じることになる。
【００２７】
（５）パルスＡＣ式
正負のイオンを交互に発生させているため、除電対象物を正負交互に帯電させていることになり、且つＡＣ式よりもイオン発生量が多いため、時間的に見ると、イオンバランスに振幅が生じる。
【００２８】
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、信頼性が高く、形状が簡単であることに加えて、除電装置のイオン発生を阻害せずにイオンバランスを調整することができ、安全性も確保することができるイオンバランス調整電極を提供することを目的とする。
【００２９】
また、この発明は、信頼性が高く、形状が簡単であることに加えて、除電装置のイオン発生を阻害せずにイオンバランスを調整することができ、安全性も確保することができるイオンバランス調整電極を備え、しかも、小型、軽量で、減衰時間特性やイオンバランス特性に優れた除電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
この発明の請求項１に係るイオンバランス調整電極は、印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負のイオンを生成する放電電極と、生成した前記イオンが送出される前方空間を適宜の形状で遮る接地されたガード電極とを備えた除電装置に用いるイオンバランス調整電極であって、非接地の電極部材が、前記イオンの送出方向正面からみて前記ガード電極に実質的に隠れる位置に設置されたことを特徴とする。
【００３１】
この発明の請求項２に係るイオンバランス調整電極は、請求項１記載のイオンバランス調整電極において、前記放電電極は、任意の平面上に実質的に均等に配置された複数の放電針で構成され、前記電極部材は、前記複数の放電針から前記ガード電極に至る放電領域内に設置されたことを特徴とする。
【００３２】
この発明の請求項３に係る除電装置は、印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負のイオンを生成する２ｎ個（ｎは自然数）の放電針が、ｎ個ずつ２組のグループに分けて構成された放電電極と、前記放電電極の前記各放電針に、前記両グループどうし互いに逆極性の直流高電圧を同時に、かつ、一定期間毎に極性を反転させて印加する高電圧発生回路と、前記放電電極の前記各放電針が生成した正又は負のイオンを、装置前方へ送出する送風機と、前記イオンが送出される前方空間を適宜の形状で遮る接地されたガード電極と、前記イオンの送出方向正面からみて前記ガード電極に実質的に隠れる位置に設置された非接地のイオンバランス調整電極と、を備えたことを特徴とする。
【００３３】
この発明の請求項４に係る除電装置は、請求項３記載の除電装置において、前記放電電極は、実質的に平面上に描く矩形の頂点に１個ずつ配置された少なくとも４個の放電針で構成され、前記各放電針は、１本の対角線上に向き合って配置された２個の放電針が一方の前記グループを構成し、別の１本の対角線上に向き合って配置された別の２個の放電針が他方の前記グループを構成することを特徴とする。
【００３４】
この発明の請求項５に係る除電装置は、請求項３記載の除電装置において、前記高電圧発生回路は、１つの電源から得た２系統の交互に入力される高周波高電圧を、一方の高周波高電圧を互いに極性の異なる２つの直流高電圧に変換するとともに、他方の高周波高電圧を前記極性と互いに逆の２つの直流高電圧に変換する極性反転回路を備えたことを特徴とする。
【００３５】
この発明の請求項６に係る除電装置は、請求項５記載の除電装置において、前記極性反転回路に入力される２系統の前記高周波高電圧の交互切換周波数は、１０〜１００Ｈｚの範囲であることを特徴とする。
【００３６】
この発明の請求項７に係る除電装置は、請求項５または請求項６記載の除電装置において、前記極性反転回路は、各系統の前記高周波高電圧を変換して得られる２つの互いに逆極性の直流高電圧を２組の前記グループにそれぞれ出力することで、前記両グループどうし互いに逆極性の直流高電圧を同時に印加し、また、２系統の前記高周波高電圧の入力が交互に切り換えられることで、前記両グループどうし一定期間毎に直流高電圧の極性を反転させて印加することを特徴とする。
【００３７】
この発明の請求項８に係る除電装置は、請求項５〜７のいずれか１項記載の除電装置において、前記高電圧発生回路は、直流電源回路と、前記直流電源回路の直流電圧を高周波電圧に変換するとともに、当該高周波電圧を２系統の出力ラインに一定期間毎に交互に切り換えて出力する出力制御回路と、前記出力制御回路から出力された高周波電圧を前記高周波高電圧に昇圧する変圧回路と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００３８】
この発明の請求項９に係る除電装置は、請求項３記載の除電装置において、前記イオンバランス調整電極は、前記高電圧発生回路の接地端子と、前記ガード電極の接地との間に挿入されたイオンバランス調整回路の前記接地端子側に接続されたことを特徴とする。
【００３９】
この発明の請求項１０に係る除電装置は、請求項９記載の除電装置において、前記イオンバランス調整回路には、前記イオンバランス調整電極によるイオンバランスを目標に向けて調整するため、可変抵抗とダイオードとが並列接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
この発明は以上のように、印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負のイオンを生成する放電電極と、生成した前記イオンが送出される前方空間を適宜の形状で遮る接地されたガード電極とを備えた除電装置に用いるイオンバランス調整電極であって、非接地の電極部材が、前記イオンの送出方向正面からみて前記ガード電極に実質的に隠れる位置に設置された構成としたので、イオンバランス調整電極が、機械的に駆動させる部分がないため、信頼性が高く、形状が簡単であることに加えて、除電装置のイオン発生を阻害せずにイオンバランスを調整することができ、安全性も確保することができる。
【００４１】
また、この発明は、印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負のイオンを生成する２ｎ個（ｎは自然数）の放電針が、ｎ個ずつ２組のグループに分けて構成された放電電極と、前記放電電極の前記各放電針に、前記両グループどうし互いに逆極性の直流高電圧を同時に、かつ、一定期間毎に極性を反転させて印加する高電圧発生回路と、前記放電電極の前記各放電針が生成した正又は負のイオンを、装置前方へ送出する送風機と、前記イオンが送出される前方空間を適宜の形状で遮る接地されたガード電極と、前記イオンの送出方向正面からみて前記ガード電極に実質的に隠れる位置に設置された非接地のイオンバランス調整電極と、を備えた構成としたので、イオンバランス調整電極が、機械的に駆動させる部分がないため、信頼性が高く、形状が簡単であることに加えて、除電装置のイオン発生を阻害せずにイオンバランスを調整することができ、しかも、このようなイオンバランス調整電極を備えた除電装置は、小型、軽量で、減衰時間特性やイオンバランス特性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００４３】
図１は、この発明によるイオンバランス調整電極の一実施形態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図である。図２は、このイオンバランス調整電極５が用いられる除電装置１のガード電極６０の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図である。図３は、イオンバランス調整電極５をガード電極６０に組み合わせた状態の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）背面図である。図４は、放電電極２０に対するガード電極６０の理想状態を示す概略的左側面図、図５は、放電電極２０に対するガード電極６０の実際の状態を示す概略的左側面図、図６は、イオンバランス調整電極５を挿入した状態を示す概略的左側面図である。
なお、本発明においていう「非接地」とは、抵抗等の負荷を挟んで接地し、接地電位とは異なる電位にした構成も含むものとする。
【００４４】
印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負のイオンを生成する放電電極２０と、生成したイオンが送出される前方空間を適宜の形状で遮る接地されたガード電極６０との関係は、図４に示すように、放電電極２０の前方空間（図では右方空間）にガード電極６０が無いことが理想である。
【００４５】
この場合、放電電極２０により生成され、その前方空間へ送出される（図で右方向へ飛んで行く）イオンの発生量が多く、それだけ除電作用がはたらくからである。
【００４６】
しかし、放電電極２０の前方空間が完全に開放していると、利用者（作業者）の指が放電電極２０に触れるなどの事故が発生するおそれがあるため、実際には、図５に示すように、放電電極２０の前方空間を適宜の形状で遮るガード電極６０を配置する必要がある。
【００４７】
この場合、放電電極２０により生成され、その前方空間へ送出される（図で右方向へ飛んで行く）イオンの一部がガード電極６０に捕集されてしまうため、ガード電極６０を越えて送出される（図でガード電極６０より右方まで飛んで行く）イオンの発生量が、図４に比べて減る。
【００４８】
そこで、この発明によるイオンバランス調整電極５は、図６に示すように、ガード電極６０の線材に比べて太くない（同程度の太さまたはそれ以下の太さの）線材を用いて、しかも、イオンの送出方向正面からみて（図でガード電極６０の右側から左方をみて）、ガード電極６０に実質的に隠れる位置に設置してある。
【００４９】
これにより、イオンバランス調整電極５を設置したことで、放電電極２０からその前方空間へ送出される（図で右方向へ飛んで行く）イオンの一部が捕集される量は、ガード電極６０だけの場合に比べてほとんど増えない。そのため、ガード電極６０を越えて送出される（図でガード電極より右方まで飛んで行く）イオンの発生量を妨げず、安全性も確保することができる。
【００５０】
図１に示すように、イオンバランス調整電極５は、電極部材（線材）５ａ，５ｂがほぼコ字状に形成された簡単な形状のものである。しかも、イオンバランス調整電極５は、図３（とくに（ｃ））に示すように、イオンの送出方向正面からみて、ガード電極に実質的に隠れる位置に設置される。
【００５１】
また、イオンバランス調整電極５は、放電電極２０からガード電極６０に至る放電領域内に設置される。図６にその位置関係を示す。すなわち、図６に示すように、放電電極２０、イオンバランス調整電極５、ガード電極６０が順に並んで配置される。
【００５２】
上記したように、このイオンバランス調整電極５は、機械的に駆動させる部分がないため、信頼性が高い。また、形状はコ字状に限定しないが、いずれにしろきわめて簡単な形状である。さらに、除電装置のイオン発生を阻害せずにイオンバランスを調整することができ、かつ、安全性も確保することができる
【００５３】
図７は、この発明による除電装置の一実施形態を示す全体構成図、図８は放電電極の構成を示す説明図、図９は高電圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【００５４】
図７に示すように、この除電装置１は、高電圧発生回路１０、放電電極２０、送風機３０、ストリーマコロナパルス検知電極４０、ストリーマコロナパルス信号検知装置５０およびガード電極６０を備え、さらに、イオンバランス調整電極５を備えている。また、符号７０は除電対象物である。
【００５５】
高電圧発生回路１０は、放電電極２０に対して、一定期間毎に交互に極性の異なる直流高電圧を同時に印加する回路である。高電圧発生回路１０の構成については後述する。
【００５６】
放電電極２０は、印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負のイオンを生成する２ｎ個（ｎは自然数）の放電針が、ｎ個ずつ２組のグループに分けて構成されたものである。
【００５７】
すなわち、放電電極２０は、図８に示すように、実質的に平面上に描く矩形（例えば正方形）の頂点に１個ずつ配置された少なくとも４個の放電針２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄで構成される。各放電針２０ａ〜２０ｄは、１本の対角線上に向き合って配置された２個の放電針２０ａ，２０ｃが一方のグループを構成し、別の１本の対角線上に向き合って配置された別の２個の放電針２０ｂ，２０ｄが他方のグループを構成する。
【００５８】
各放電針２０ａ〜２０ｄは、正極性の直流高電圧が印加されたときには正イオンを出力し、負極性の直流高電圧が印加されたときには負イオンを出力するものである。高電圧発生回路１０から供給された直流高電圧が放電針２０ａ〜２０ｄに印加されると、放電針２０ａ〜２０ｄとガード電極６０との間でコロナ放電が発生して、正イオン及び負イオンが出力される。この放電電極２０には、高電圧発生回路１０から一定期間毎に交互に極性の異なる直流高電圧が供給される。
【００５９】
各放電針２０ａ〜２０ｄは、図８に示すように、先端が中心方向に向くように４箇所に配置されている。このうち、先端が対向する放電針同士が同極性のイオンを出力する電極対（グループ）となる。すなわち、放電針２０ａ，２０ｃが第１グループとなり、放電針２０ｂ，２０ｄが第２グループとなる。そして、一方のグループが正イオンを出力する間、他方のグループでは負イオンを同時に出力し、また一方のグループが負イオンを出力する間、他方のグループでは正イオンを同時に出力する。
【００６０】
例えば、図８（ａ）に示すように、期間Ａでは、第１グループの放電針２０ａ，２０ｃが正イオンを出力し、第２グループの放電針２０ｂ，２０ｄが負イオンを出力する。また、図８（ｂ）に示すように、次の期間Ｂでは、第１グループの放電針２０ａ，２０ｃが負イオンを出力し、第２グループの放電針２０ｂ，２０ｄが正イオンを出力する。以下同様にして、各グループは一定期間毎に上記期間Ａの出力と期間Ｂの出力とを交互に繰り返す。
【００６１】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、対向する放電針に常に同極性の電圧を印加することで、イオンバランス特性を向上させることができる。しかし、対向する放電針に常に異極性の電圧を印加するようにしてもよい。また、放電針の数は、４個に限らず、２ｎ個（ｎは自然数）であればよい。
【００６２】
また、放電針２０ａ〜２０ｄは、図７に示すように、送風機３０の送風方向（図で左から右方向）に対してほぼ直角に配置されている。異極性放電針の極間距離Ｋは、空間的なイオンバランスの性能と使用時の装置本体と除電対象物７０との距離Ｌにより決定される。一例として、Ｌ＝１５０ｍｍ〜６００ｍｍの範囲では、Ｋ＝４０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度が好適な範囲となる。
【００６３】
送風機３０は、放電電極２０の風上側に配置され、図示しないファンをモータで回転させることにより送風を行うものである。この送風によって、放電電極２０から出力された正イオン及び負イオンは除電対象物７０に向けて搬送されることになる。
【００６４】
ストリーマコロナパルス検知電極４０は、送風機３０と放電電極２０との間に配置され、放電電極２０のコロナ放電による放電電流を検知して、検知した放電電流に応じたパルス信号（検知信号）を出力する。
【００６５】
ストリーマコロナパルス信号検知装置５０は、ストリーマコロナパルス検知電極４０から出力されたパルス信号に基づいて、コロナ放電の放電状態が正常であるか否かを判断する。すなわち、ストリーマコロナパルス放電が発生している場合には、コロナ放電による放電電流が短時間で大きく変化する（極めて急峻に変化する）ので、検知した放電電流に応じたパルス信号が所定のレベルを超えているときは、コロナ放電の異常と判定することができる。
【００６６】
一般に、コロナ放電の異常は放電針の汚れ付着により発生頻度が増加することが知られている。このため、コロナ放電の異常を検知する装置を備えることにより、放電針の清掃時期を正確に知ることができるので、メンテナンスを確実に行うことができる。
【００６７】
ガード電極６０は、作業者の指などが高電圧が印加されている放電針に触れないようにするためのものであり、放電電極２０と除電対象物７０との間に配置される。ガード電極６０は接地電位に接続されており、各放電針２０ａ〜２０ｄの対向電極としても機能する。ガード電極６０は、誘導による除電対象物７０の電圧変動を少なくするため、金属等の導体で形成されることが望ましい。
【００６８】
また、ガード電極６０の構造は、リング状の金属電極を同心円に配置したものなどが用いられるが、この例に限らず、作業者の指などが入らないだけの間隔で、且つイオンの通過が容易となるような間隔が確保されていればよい。
【００６９】
このガード電極６０の構造、形状に応じて、イオンバランス調整電極５の形状も決定する。すなわち、イオンバランス調整電極５は、イオンの送出方向正面からみてガード電極６０に実質的に隠れるような形状のものとし、かつ、実質的に隠れる位置に設置する。
【００７０】
さらに、ガード電極６０は、放電針との間が距離Ｍ（＜極間距離Ｋ）となるように配置することが望ましい。放電電極２０でコロナ放電が始まると、各放電針２０ａ〜２０ｄ間の電位差よりもガード電極−放電針間の電位差の方が大きいので、発生した正負イオンはガード電極６０に向かって飛ぶ。このとき、ガード電極６０があると正負イオンが捕らえられるため、減衰時間特性は若干低下する。しかし、ガード電極６０を設けることにより、イオンバランスの振幅を大幅に軽減することができる。
【００７１】
次に、高電圧発生回路１０の構成について説明する。すなわち、高電圧発生回路１０は、放電電極２０の各放電針２０ａ〜２０ｄに、両グループどうし互いに逆極性の直流高電圧を同時に、かつ、一定期間毎に極性を反転させて印加するものである。
【００７２】
図９に示すように、高電圧発生回路１０は、ＤＣ電源回路１１、出力制御回路１２、変圧回路１３、極性反転回路１４で構成される。
【００７３】
ＤＣ電源回路１１は、図示しない交流電源（ＡＣ１００Ｖ）に接続され、交流電圧を直流電圧（ＤＣ１２Ｖ）に変換して出力する回路である。
【００７４】
出力制御回路１２は、ＤＣ電源回路１１から出力された直流電圧を可聴周波数を上回る高周波電圧（２０ｋＨｚ〜）に変換するとともに、この高周波電圧を２系統の出力ラインに一定期間毎に交互に切り換えて出力するものである。
【００７５】
この２系統の出力の交互切換周波数は、１０〜１００Ｈｚの範囲である。例えば、出力の交互切換周波数を５０Ｈｚとした場合、一周期は０．０２ｓとなるため、その半周期である０．０１ｓが上記の一定期間となる。
【００７６】
このように、出力制御回路１２により高周波電圧を２系統の出力ラインに交互に出力する際の交互切換周波数を１０〜１００Ｈｚの範囲とすることで、各グループの放電針から出力される正負イオンの極性も、この交互切換周波数で規定される一定期間毎に反転することになる。
【００７７】
これにより、正負イオンの発生間隔を長くとることができるため、ＡＣ高周波式除電装置に比べて、放出された正負イオンが除電対象物に達するまでに再結合しにくくなり、イオンを遠くまで飛ばすことができる。
【００７８】
変圧回路１３は、可聴周波数を上回る（２０ｋＨｚ〜）発振周波数に対応した高周波巻線トランス又は圧電トランスで構成され、出力制御回路１２から出力された高周波電圧を昇圧し、高周波高電圧として出力する回路である。
【００７９】
変圧回路１３は、トランスＬ１，Ｌ２で構成され、このトランスＬ１，Ｌ２から高周波電圧が一定期間毎に交互に出力される。変圧回路１３の出力側は極性反転回路１４と２系統の出力ラインで接続され、トランスＬ１，Ｌ２から出力された高周波高電圧は、各出力ラインから極性反転回路１４に交互に出力される。
【００８０】
可聴周波数を上回る（２０ｋＨｚ〜）発振周波数に対応した高周波巻線トランス又は圧電トランスにより変圧回路１３を構成しているため、ＡＣ式除電装置に比べて装置を小型軽量に構成することができる。
【００８１】
極性反転回路１４は、変圧回路１３から一定期間毎に交互に出力された高周波高電圧を、同一期間に互いに極性の異なる矩形波の２つの直流高電圧に変換するとともに、この２つの直流高電圧の極性を一定期間毎に反転させて、放電電極２０の両グループに出力するものである。
【００８２】
すなわち、正極性の直流高電圧を放電電極２０の第１グループに出力するときは、同時に、負極性の直流高電圧を放電電極２０の第２グループに出力し、また、負極性の直流高電圧を放電電極２０の第１グループに出力するときは、同時に、正極性の直流高電圧を放電電極２０の第２グループに出力する。
【００８３】
放電電極２０の第１及び第２グループに対して互いに極性の異なる矩形波の２つの直流高電圧を印加することで、ＡＣ式除電装置に比べて正負イオンの発生量を多くすることができる。このため、帯電した除電対象物の電位を許容レベルに短時間で下げることができ、減衰時間特性を向上させることができる。また、正負イオンの発生量が少ないＡＣ式除電装置に比べて除電範囲を広げることが可能となる。
【００８４】
次に、極性反転回路１４の構成と動作について説明する。図１０は、極性反転回路の構成を示す回路図である。図１０に示すように、極性反転回路１４は、コンデンサＣ１〜Ｃ８、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、ダイオードＤ１〜Ｄ８からなる整流回路により構成される。この整流回路には、トランスＬ１，Ｌ２から、入力Ａ，入力Ｂで示すような高周波高電圧が所定時間毎に交互に供給される。整流回路では、入力された高周波高電圧を整流して直流高電圧とし、出力Ａ，出力Ｂで示す出力端から出力する。
【００８５】
トランスＬ１から入力Ａが供給されると（この期間、入力Ｂはゼロ）、この入力Ａは整流回路で整流された後、出力Ａには正極性の電圧が、また出力Ｂには負極性の電圧がそれぞれ出力される。また次の期間において、トランスＬ２から入力Ｂが供給されると（この期間、入力Ａはゼロ）、この入力Ｂは整流回路で整流された後、出力Ａには負極性の電圧が、また出力Ｂには正極性の電圧がそれぞれ出力される。
【００８６】
このように、トランスＬ１，Ｌ２から一定期間毎に交互に入力Ａ，Ｂの高周波高電圧が供給されると、極性反転回路１４では、入力された高周波高電圧が整流・平滑化されるとともに、各周期毎に極性が反転されて出力Ａ，Ｂに出力される。そして、出力Ａには第１グループの放電針２０ａ，２０ｃが接続され、出力Ｂには第２グループの放電針２０ｂ，２０ｄが接続されているため、各グループから出力されるイオンの極性は一定期間毎に反転することになる。
【００８７】
すなわち、図８（ａ）に示すように、期間Ａでは、第１グループの放電針２０ａ，２０ｃからは正イオンが出力され、同時に、第２グループの放電針２０ｂ，２０ｄからは負イオンが出力される。また、図８（ｂ）に示すように、次の期間Ｂでは、第１グループの放電針２０ａ，２０ｃからは負イオンが出力され、同時に、第２グループの放電針２０ｂ，２０ｄからは正イオンが出力される。そして、各グループから出力されるイオンの極性は一定期間毎に反転されるので、各グループの放電針からは一定期間毎に異なる極性のイオンが出力されることになる。
【００８８】
また、図１０には、イオンバランス調整回路６を示してある。イオンバランス調整回路６は、高電圧発生回路１０の接地端子と、ガード電極６０の接地との間に挿入されたものである。そして、イオンバランス調整回路６の高電圧発生回路１０の接地端子側に、イオンバランス調整電極５が接続されている。
【００８９】
イオンバランス調整回路６は、可変抵抗ＶＲおよび抵抗Ｒと、ダイオードＤとが並列接続された回路であり、イオンバランス調整電極５によるイオンバランスを目標に向けて調整するためのものである。
【００９０】
すなわち、可変抵抗ＶＲを調整してＶＲ＋Ｒの抵抗値を大きくすると、イオンバランスはプラス優位となり、また、ＶＲ＋Ｒの抵抗値を小さくすると、イオンバランスはマイナス優位となる。
【００９１】
そこで、可変抵抗ＶＲを最小にした状態でイオンバランスがマイナスとなるように設計しておくことで、可変抵抗ＶＲを調整することにより、イオンバランスをプラスにもマイナスにも任意に調整することができる。そのため、イオンバランスをゼロにする調整ももちろん可能である。
【００９２】
以上説明したように、この除電装置１は、可聴周波数を上回る（２０ｋＨｚ〜）発振周波数に対応した高周波巻線トランス又は圧電トランスにより変圧回路を構成したため、ＡＣ式除電装置に比べて装置を小型軽量にすることができる。
【００９３】
また、放電電極２０の第１及び第２グループに対して互いに極性の異なる矩形波の２つの直流高電圧を印加するため、ＡＣ式除電装置に比べて正負イオンの発生量を多くすることができ、減衰時間特性を向上させることができる。同様の理由から、ＡＣ式除電装置に比べて除電範囲を広げることができる。
【００９４】
また、除電装置１は、２つのグループに分かれた放電針から同一期間に正負のイオンを同時に発生させるとともに、各グループから出力されるイオンの極性を一定期間毎に反転させるようにしたため、放出される正負イオンの極性が一定期間毎に反転するとともに、イオンを放出する位置も一定期間毎に切り替わることになる。
【００９５】
これにより、同一期間において正負イオンが同時に発生することになるため、帯電プレート表面における正負のイオン量がほぼ同じとなる。したがって、電位の中和が促進されて、帯電プレート表面の残留電位を小さくすることができる。この結果、イオンバランスの振幅をゼロに近づけることができるとともに、振幅の偏りも少なくすることができる。
【００９６】
また、除電装置１は、放出される正負イオンの極性が一定期間毎に反転するとともに、イオンを放出する位置も一定期間毎に切り替わるため、除電対象物の位置によって正又は負いずれか一方のイオンの影響を受けることがなく、すべての帯電プレートに正負のイオンをほぼ均等に照射することができる。したがって、イオンバランスの空間的な偏りを小さくすることができる。
【００９７】
また、除電装置１は、各グループの放電針から放出される正負イオンの極性を一定期間毎に反転させるため、連続運転した場合でも、それぞれの放電針の汚れ付着及び腐食、磨耗の度合いはほぼ均等となる。このため、放電針ごとの残留電位の偏りが生じることがなく、イオンバランスの経時的な偏りを少なくすることができる。
【００９８】
また、除電装置１は、高周波電圧を２系統の出力ラインに交互に出力する際の交互切換周波数を１０〜１００Ｈｚの範囲としているため、正負イオンの発生間隔を長くすることができる。このため、ＡＣ高周波式除電装置に比べて、放出された正負イオンが除電対象物に達するまでに再結合しにくくなり、イオンを遠くまで飛ばすことができる。
【００９９】
また、除電装置１は、送風機３０と放電電極２０との間に、コロナ放電によるパルス信号を検知するストリーマパルス検知手段として、ストリーマコロナパルス検知電極４０とストリーマコロナパルス信号検知装置５０とを設けているため、放電針の清掃時期を正確に知ることができるようになり、メンテナンスを確実に行うことができる。
【０１００】
また、除電装置１は、放電電極２０と除電対象物７０との間にガード電極６０を設けているため、イオンバランスの振幅を大幅に軽減することができる。
【０１０１】
さらに、除電装置１は、放電電極２０とガード電極６０との間（ガード電極６０の裏側）にイオンバランス調整電極５が設けてあり、このイオンバランス調整電極５は、イオンバランス調整回路６の可変抵抗ＶＲを調整することで、イオンバランスをプラスにもマイナスにも任意に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】この発明によるイオンバランス調整電極の一実施形態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図である。
【図２】図１のイオンバランス調整電極が用いられる除電装置のガード電極の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図である。
【図３】図１のイオンバランス調整電極を図２のガード電極に組み合わせた状態の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）背面図である。
【図４】放電電極に対するガード電極の理想状態を示す概略的左側面図である。
【図５】放電電極に対するガード電極の実際の状態を示す概略的左側面図である。
【図６】イオンバランス調整電極を挿入した状態を示す概略的左側面図である。
【図７】この発明による除電装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図８】放電電極の構成を示す説明図である。
【図９】高電圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】極性反転回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  除電装置
５，５ａ，５ｂ  イオンバランス調整電極
６  イオンバランス調整回路
１０  高電圧発生回路
１１  ＤＣ電源回路
１２  出力制御回路
１３  変圧回路
１４  極性反転回路
２０  放電電極
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  放電針
３０  送風機
４０  ストリーマコロナパルス検知電極
５０  ストリーマコロナパルス信号検知装置
６０  ガード電極
７０  除電対象物
Ｌ１，Ｌ２  トランス
【図１】
2008262746.tif 000003
【図２】
2008262746.tif 000004
【図３】
2008262746.tif 000005
【図４】
2008262746.tif 000006
【図５】
2008262746.tif 000007
【図６】
2008262746.tif 000008
【図７】
2008262746.tif 000009
【図８】
2008262746.tif 000010
【図９】
2008262746.tif 000011
【図１０】
2008262746.tif 000012