(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性シートの幅方向の端部に帯電を付与する帯電付与ロールであって、導電性を有する芯材と、該芯材の表面を被覆するゴム被覆層とを有し、該ゴム被覆層が異なる体積抵抗率の複数の領域を含み、前記ゴム被覆層の表面部の体積抵抗率は、前記帯電付与ロールの軸方向の両端部における体積抵抗率が中央部よりも高く、かつ、前記中央部が電源と電気的に接続されていることを特徴とする帯電付与ロール。
【請求項２】
前記ゴム被覆層の前記帯電付与ロールの軸方向の両端部の体積抵抗率Ｒ１と、中央部の体積抵抗率Ｒ２との比、Ｒ１／Ｒ２が１０3以上１０6以下であることを特徴とする請求項１に記載の帯電付与ロール。
【請求項３】
前記ゴム被覆層の中央部における体積抵抗率が前記帯電付与ロールの周方向において変化するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電付与ロール。
【請求項４】
軸方向の幅が１０[ｍｍ]から３０[ｍｍ]であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の帯電付与ロール。
【請求項５】
電気絶縁性シートの一方の面を接地導電性ロールに密着、他方の面の端部を請求項１から４のいずれかに記載の帯電付与ロールに密着させた状態において、前記帯電付与ロールに電圧を印加して、前記電気絶縁性シートの他方の面に帯電処理を施す電気絶縁性シートのシートロール体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法によりロール状に巻いた電気絶縁性シートのシートロール体であって、少なくとも幅方向の一部に１[ｍｍ]以上５[ｍｍ]以下の幅の帯電部を有することを特徴とする電気絶縁性シートのシートロール体。
【請求項７】
前記帯電部が、シートロール体の端部から前記ロール体の幅方向の長さの１％以下の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の電気絶縁性シートのシートロール体。
【請求項８】
電気絶縁性シートの一方の面を接地導電性ロールに密着、他方の面の端部を請求項１から４のいずれかに記載の帯電付与ロールに密着させた状態において、前記帯電付与ロールに電圧を印加して、前記電気絶縁性シートの他方の面に帯電処理を施す電気絶縁性シートの帯電処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電付与ロール、電気絶縁性シートのシートロール体および電気絶縁性シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気絶縁性シートを大気圧中で搬送したり、巻き取るときに、シートが蛇行したり、巻きずれを起こすことがよくある。そのような不都合を生ずる原因には、シート側の原因として、シートの厚み斑、シート表面の摩擦係数不足等があり、また、装置側の原因として、搬送ローラの速度や搬送張力、搬送ローラの平行度、機械的振動等がある。従来は、これらを最適化することで上述の不具合を回避しようとしてきたが、近年、シート搬送の高速化や長尺化等が進んできたため、これらの対応では困難となってきた。
【０００３】
このような問題に対して、電気絶縁性シートの幅方向一部に、処理を施すことが知られている。この処理としては、エンボス加工、縞状の凸部形成、静電気力を利用する帯電付与方法などがある。これらの処理により、電気絶縁性シートの表面の摩擦係数が増大し、電気絶縁性シートとの密着性が高くなり、電気絶縁性シートの蛇行や、巻き取り時の巻きずれを防止することができる。
【０００４】
ここで、静電気力を利用する応用技術に関しては、電気絶縁性シートの表面をあらかじめシート製造工程内で帯電させておき、静電気力によって搬送ローラや巻取ロールに密着させ、滑りにくくし、蛇行を防止するという方法である。また、連続するシートをロール状に巻き上げて成るシートロール体においては、電気絶縁性シート層間の密着力を高くし、シートロール体の巻きずれや飛び出しを防止するという方法である。このような技術には、例えば、特許文献１や特許文献２が知られている。
【０００５】
特許文献１には、図９に示すように、一方の面を接地導電性ロール５の部位に密着させたシートＳに、もう一方の面側から放電電極２０を接触または近接させて、シートＳを帯電させた後、シートＳを接地導電性ロール５面より剥離させることにより、シートの両面を逆極性に帯電させることが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、シート層間に噛み込まれた空気が、シートの端部から逃げることを妨げないように、シートとシートの層間に随伴した空気を適度に逃がすことができる帯電処理方法が開示されている。特許文献２には、電気絶縁性シートに接触させながら帯電を付与する装置として、リング状のロールを用いる方法が記載されている。電気絶縁性シートに帯電を付与するリング状の帯電付与ロールには、ステンレスなどの金属製の芯金の表面に被覆層を設け、その被覆層には導電性のゴムが用いられている。特許文献２に記載のリング状の帯電付与ロールを図１０に示す。リング状の芯材１３に、導電性ゴム１４が一様に被覆されている。図１０のリング状の放電電極（帯電付与ロール）を、図９のシートＳが密着した接地導電性ロール５の部位に、シートＳを挟んで圧着して、シートの移動によりリング状の帯電付与ロールを回転させている。リング状の帯電付与ロールによる方法では、接地された導電性ローラ５（シートが密着されている）と放電部位との距離をゼロから帯電付与ロールの半径まで連続的に滑らかに変化させられるので、数１０μｍの微小な放電ギャップを確保し、安定な放電を連続的に行うことが可能である。
【特許文献１】特許第３６５８８２８号公報
【特許文献２】特開２００２−１７９８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術では、シートの幅方向に対し、１０ｍｍから２０ｍｍ程度の比較的広い範囲に帯電を付与していた。つまり、シート幅方向の比較的広い範囲に、正極性帯電と負極性帯電とが複雑に混在した帯電斑を形成していた。図１０の放電電極２０は、リング電極に導電性ゴム１４が一様に被覆された構成で、導電性ゴム１４から接地導電性ロール５との間で微小ギャップの放電が発生する。放電による付与された帯電の極性は、印加した極性に一致し、帯電幅は、導電性ゴム端部で幅方向に発生した放電痕のため、導電性ゴム１４の幅より広い部分をランダムに帯電させている。さらに、この状態でシートが接地導電性ロール５から剥離する際には、剥離放電が発生し、シートには逆極性の放電痕が形成されている。このようなシート表面の帯電状態は、後工程で塗布抜けや滑り不良等の欠点を起こす場合があるという問題があった。さらに、従来の技術では、強い帯電が広い範囲に付与されてしまうため、特に薄いシート、たとえば数μｍの厚みのシートに適用した場合、巻き取られたロール状のシートロール体からシートを順次巻き出す際に、シートとシートの密着力が強すぎて、シートが破れる場合があるという問題があった。なお、シートの密着力は、付与された帯電の強さ（電荷密度）の二乗と帯電面積に比例する。
【０００８】
リング状の帯電付与ロールは、シートの搬送速度の増大に伴い、高速で回転する。高速回転する際、走行の安定性を確保するためには、シートとの接触幅がある程度大きい必要があった。リング状の帯電付与ロールの接触幅が小さくなると、走行中に帯電付与ロールが左右に振れやすくなってしまい、帯電付与ロールが振動してしまう。このため、安定な帯電を電気絶縁性シートに付与することができないという課題があった。
【０００９】
つまり、シートの蛇行や巻きずれ等が発生しないように電気絶縁性シートに帯電を付与する際、シートの幅方向に対して、たとえば後工程では使用されないシートの最端部のごく狭い範囲にのみに、小面積の帯電を付与することが好ましいが、リング状の帯電付与ロールの走行安定性と両立することができないでいた。
【００１０】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解消し、製品のごく端部の狭い範囲に小面積の帯電を付与することができる電気絶縁性シートの帯電付与ロールを提供する。これにより、端面ずれや蛇行を効果的に防止し、破れ等の問題が生じにくくするとともに、安定した品質の電気絶縁性シートロール体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の構成は以下の通りである。すなわち、
本発明によれば、電気絶縁性シートの幅方向の端部に帯電を付与する帯電付与ロールであって、導電性を有する芯材と、該芯材の表面を被覆するゴム被覆層とを有し、該ゴム被覆層が異なる体積抵抗率の複数の領域を含み、前記ゴム被覆層の表面部の体積抵抗率は、前記帯電付与ロールの軸方向の両端部における体積抵抗率が中央部よりも高く、かつ、前記中央部が電源と電気的に接続されていることを特徴とする帯電付与ロールが提供される。
【００１５】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記ゴム被覆層の前記帯電付与ロールの軸方向の両端部の体積抵抗率Ｒ１と、中央部の体積抵抗率Ｒ２との比、Ｒ１／Ｒ２が１０3以上１０6以下であることを特徴とする帯電付与ロールが提供される。
【００１６】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記ゴム被覆層の中央部における体積抵抗率が前記帯電付与ロールの周方向において変化するように構成されていることを特徴とする帯電付与ロールが提供される。また、本発明の好ましい形態によれば、軸方向の幅が１０[ｍｍ]から３０[ｍｍ]であることを特徴とする帯電付与ロールが提供される。また、本発明の別の形態によれば、電気絶縁性シートの一方の面を接地導電性ロールに密着、他方の面の端部を上記帯電付与ロールに密着させた状態において、前記帯電付与ロールに電圧を印加して、前記電気絶縁性シートの他方の面に帯電処理を施す電気絶縁性シートのシートロール体の製造方法が提供される。
【００１７】
また、本発明の別の形態によれば、上記製造方法によりロール状に巻いた電気絶縁性シートのシートロール体であって、少なくとも幅方向の一部に１[ｍｍ]以上５[ｍｍ]以下の幅の帯電部を有することを特徴とする電気絶縁性シートのシートロール体が提供される。
【００１８】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記帯電部が、シートロール体の端部から前記ロール体の幅方向の長さの１％以下の範囲であることを特徴とする電気絶縁性シートのシートロール体が提供される。
【００１９】
また、本発明の別の形態によれば、電気絶縁性シートの一方の面を接地導電性ロールに密着、他方の面の端部を上記の帯電付与ロールに密着させた状態において、前記帯電付与ロールに電圧を印加して、前記電気絶縁性シートの他方の面に帯電処理を施す電気絶縁性シートの帯電処理方法が提供される。
【００２０】
本発明が適用される電気絶縁性シートの代表的なものは、プラスチックシート、布帛、紙である。シートの形態には、通常、ロール状に巻かれた状態で取り扱われる長尺シートと、通常、多数枚積層された状態で取り扱われる枚葉シートがある。プラスチックシートとしては、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシート、ポリカーボネートシート、ポリイミドシート、ポリフェニレンサルファイドシート、ナイロンシート、アラミドシート、ポリエチレンシート等がある。一般に、プラスチックシートは、他の材料からなるシートに比べ、電気絶縁性が高い。電気絶縁性シートとしては、あらかじめ片面に金属などの導電性薄膜がコーティングされたものや、易接着性材や帯電防止材がコーティングされたものも、他方の面の電気絶縁性が保たれていれば、本発明における電気絶縁性シートたりうる。
【００２１】
本発明において、「導電性ゴム」とは体積抵抗率が１０9[Ω・ｃｍ］以下のゴムからなる部材をいう。ゴムとは、室温においてゴム弾性を有する固体高分子物質あるいはその材料からなる固体である。ゴム弾性とは、弾性率が金属より１０-5桁小さいが破断伸度が２００％以上である弾性体である。室温でゴム弾性を示す固体高分子物質は、多数の架橋点の間が柔軟なひも状の分子で結合された網目構造を有し、柔軟で繰り返し伸び縮みする物質である。
【００２２】
本発明において、「ゴム被覆層の体積抵抗率」は、次の方法により求める。まず、芯材に導電性ゴムが被覆された帯電付与ロールにアルミニウムシートを接触させ、アルミニウムシートと芯材との間に１００Ｖの電圧を印加して流れる電流を測定する。次に、アルミニウムシートと芯材との径方向の距離を測定する。次に、印加した電圧（１００Ｖ）を測定した電流で除した値を抵抗値とし、得られた抵抗値にアルミニウムシートの面積を掛け、さらにアルミニウムシートと芯材との径方向の距離で除して、単位体積あたりに換算し体積抵抗率（単位［Ω・ｃｍ］）を得る。これは、被測定物体を１辺が１ｃｍの立方体に充填し、その相対する両面間に電圧を加えた場合の両面間の電気抵抗に相当する。測定温度は、２５℃、相対湿度は５０％ＲＨとする。
【００２３】
本発明において、「異なる体積抵抗率の複数の領域」とは、隣接するゴム被覆層において、少なくとも、一方の領域が、隣接する領域の体積抵抗率と比較して、体積抵抗率で１０3以上異なっている領域となっていることをいう。体積抵抗率は、導電性の芯材とゴム被覆層の間の体積抵抗率である。
【００２４】
本発明において、「帯電付与ロールの軸方向の両端」とは、帯電付与ロールの軸方向のゴム被覆層の最端部から、ゴム被覆層のロール軸方向の長さの１／５以上２／５以下の長さ分、内側に入った部分をいう。
【００２５】
本発明において、「帯電付与ロールの軸方向の中央部」とは、帯電付与ロールの軸方向のゴム被覆層において、両端部以外の場所をいう。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、シートの幅方向に対する帯電付与範囲を最小限に制御し、後加工で製品化されない最端部に、安定は帯電を付与することができる。これによって、シート製造プロセスに応じて、シートの蛇行や巻きずれを防止することができるとともに、後工程で塗布抜けなどの原因となる強い帯電斑を防止できる。さらに、本発明の製造方法で巻き取られたシートロール体は適度な密着力をもち、たとえば、蒸着機での真空引き時にずれにくいなど、シートロール体としてハンドリング性の優れた製品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の電気絶縁性シートの帯電付与ロールの好ましい実施形態例を図面を参照しながら説明する。電気絶縁性シートとしてプラスチックフィルム（以下、単に、フィルムともいう。シートロール体をフィルムロール体とも呼ぶ）を用いる場合を例にとって説明する。本発明は、これらの例に限られるものではない。
【００２８】
図３は、本発明のシートロール体の製造方法の一実施形態における帯電付与工程を示す。
【００２９】
シートＳは、次の２つの方法のいずれかにより、帯電付与工程へと供給される。第１の方法は、溶融した樹脂を図示しない口金から押し出し冷却ロールに吐出し、除冷してシート状に成形した後、延伸により厚みの薄いシートを製膜する製膜工程から、シートを、帯電付与工程へ直接供給する方法である。その後、帯電が付与されたシートは、巻き取り工程へ搬送されロール状に巻き取られる。第２の方法は、シートが上記の製膜工程を経て、一旦ロール状に巻き取られシートロール体が形成された後、シートロール体からシートを巻き出し、巻き出されたシートを、帯電付与工程へと供給する方法である。巻き出された幅の広いシートは、所定の幅にスリットされたのち、巻き取り工程へ搬送され再びロール状に巻き取られる。通常、スリットされたシートロール体が製品ロールとなり、客先に供給される。
【００３０】
図３において、シートＳは、金属ローラを含む複数のガイドロール６などにより図を左方向から右方向へ搬送され、シートロール体９として巻き取られる。この図において、シートは、接地された導電性ロール５の一部に密着して走行する。シートが被覆された接地導電性ロール５上に、シートを挟んで帯電付与ロール１が圧着されている。圧着は、図示しない、エアシリンダーなどで行われる。帯電付与ロール１は、金属などからなる導電性を有するリング状の芯材に導電性ゴムの被覆層を設けられている。帯電付与ロール１は、高圧電源１０に電気的に接続されている。接地導電性ロールやガイドロールは、通常、接地されている。シートＳが図の左から右に走行すると、シートの走行に伴って帯電付与ロール１は図の反時計まわりに高速で回転する。このとき、帯電付与ロール１には高圧電源１０から所定の電圧が印加され、帯電付与ロール１とシートＳの微小なギャップで放電が発生し、シートＳに帯電が付与される。その後、シートＳが接地導電性ロール５より剥離される際、シートＳと接地導電性ロール５との間で剥離放電が発生し、シートの両面が互いに逆極性に帯電する。引き続き、シートＳは巻きとり工程まで走行され、接圧ロール７で圧着されたコア８に巻き取られ、シートロール体９となる。シートＳの移動に伴って接圧ロール７は時計回りに、コア８は反時計回りに回転する。コア８には順次シートが巻き取られていくため、シートロール体９は次第に巻き太り、直径が増大する。除電装置１２はシートロール体９に向けて設置されており、シートロール体の電位を低く抑える為に用いられる。除電装置１２としては、交流式、直流式、交流高周波式、送風式などの電圧印加式静電気除去装置や、導電性繊維やカーボンブラシを用いた自己放電式除電装置などを挙げることができる。図３の実施形態では針電極が交流式高電圧電源に接続された交流式針除電器を用いた。
【００３１】
本実施形態の帯電付与ロール１は、シートＳを安定に帯電できればよく、リング状の導電性を有する芯材に寸法上の制約はないが、特に大きすぎても放電ギャップ部のクリアランスを取り難くなるおそれがあるため、リング状の芯材の外径は５０〜２００ｍｍ程度で、帯電付与ロール１の外径は７０〜２２０ｍｍ程度が好ましい。高圧電源１０からの電圧印加は、連続的に電圧を印加する動作を行ってもよいし、周期的にオンとオフを繰り返す、間欠的な電圧印加を行ってもよい。
【００３２】
ここで、本実施形態の電気絶縁性シートに狭い幅で均一に安定な帯電を付与する帯電付与ロールを図１に示す。図１は、図３の帯電付与ロール１と接地された導電性ロール５による帯電処理部の拡大図で、シートの走行方向から見た概略正面図である。シートＳは、紙面を手前から奥に一定の速度で走行する。帯電付与ロール１は、シートの移動に伴って、高速で回転している。帯電付与ロール１の被覆層は、複数の体積抵抗率のゴム材料から構成されており、体積抵抗率が帯電付与ロールの軸方向において変化するように構成してある。すなわち、帯電付与ロール１の表面には体積抵抗率の低い帯電処理部２と体積抵抗率の高い非帯電処理部３との２つの領域が設けられている。リング状の帯電付与ロール１は、支持部４で回転が阻害されないような状態で装置のフレーム等に固定される（図示せず）。なお、リング状の導電性を有する芯材１３（図では見えない）には電圧を印加するため、支持部４とは電気的に絶縁しておく。電気的に絶縁しておくとは、アースとの接地抵抗が１ＧΩを超える状態である。リング状の芯材１３は、高圧ケーブル１１で高圧電源１０に電気的に接続される。リング状の芯材に体積抵抗率の低いゴム被覆層が形成された帯電処理部２は、電気的に高圧電源１０と接続される。
【００３３】
図４に、図1の実施形態の帯電付与ロール１の正面図を示す。帯電付与ロールの軸方向に、中央部と両端部が異なる体積抵抗率のゴムが、段差がない表面状態で被覆され、両端部の体積抵抗率は中央部よりも低くなっている。ゴム被覆層の内部は、表面と同じ体積抵抗率を有することが好ましい。被覆層の内部も表面も同じ体積抵抗率で構成するほうが容易であるからである。ここでいう内部とは、高圧電源と電気的に接続されたリング状の芯材から、帯電を付与したいシートに接する部位の直下までをいう。帯電付与ロールの軸方向における中央部は、導電性を有し、電気的に接続された高圧電源１０によって高電圧が印加されている。このため、帯電付与ロールの軸方向における中央部は、接地導電性ロール５との間で放電により電荷がシートＳ面に付与される、帯電処理部２となっている。
【００３４】
一方、帯電付与ロールの軸方向における両端部は、導電性が低く帯電を付与することができない、非帯電処理部３となっている。帯電処理部２の体積抵抗率Ｒ１と非帯電処理部３の体積抵抗率Ｒ２との比：Ｒ１／Ｒ２は、１０3以上１０6以下の範囲が好ましく用いられる。比が１０3未満となると、帯電処理部２と非帯電処理部３との違いが小さくなり、非帯電処理部３からもシートＳに帯電が少なからず付与される場合があるため、１０3以上とするのが好ましい。逆に、比が１０6を超えると、ゴム材質の特性の違いが大きくなりすぎて、ゴム加工時に引きつりや割れが生じやすくなったり、帯電処理部２と非帯電処理部３の磨耗量が違いすぎて、劣化しやすくなってしまうことがあるので、体積抵抗率の比は１０3以上１０6以下が好ましい。
【００３５】
なお、この範囲内の比であれば、帯電処理部２の体積抵抗率の絶対値に制限はないが、本発明の好ましい実施形態においては、体積抵抗率が１０4 以上１０8 以下［Ω・ｃｍ］の導電性ゴムが好ましく用いられる。
【００３６】
次に、金属などの導体物質と比較して、体積抵抗率がある程度大きい導電性ゴムの効果を説明する。シートにピンホールがあるとき、ピンホールの部分で空気の絶縁破壊が起き、帯電付与ロール１から接地導電性ロール５に通ずる導電路が形成され、異常放電が発生する。また、シートが破れた時、帯電付与ロール１が接地導電性ロール５と直接導通する、いわゆる短絡が発生する。このような場合、帯電付与ロール１および接地導電性ロール５の表面は局部への集中電流によって破損する。
【００３７】
導電性ゴムは、接地導電性ロール５に通ずる導電路が形成しても大きな電流が流れない役目をはたす。すなわち、ゴム被覆層の体積抵抗率がある値以上、１０4  ［Ω・ｃｍ］以上が好ましい。一方、連続して安定に放電させるためには、帯電付与ロール１での電圧降下が小さい方がよい。帯電付与ロール１の電圧降下は、ゴム被覆層の体積抵抗率に比例するので、体積抵抗率は小さい方がよい。すなわち、帯電処理部２には体積抵抗率は１０4 以上１０8 以下［Ω・ｃｍ］の導電性ゴムが好ましく用いられる。
【００３８】
本発明の帯電付与ロール１の好ましい実施形態例の製造方法の例について説明する。帯電付与ロールは芯材と表面のゴム被覆層で構成されている。芯材は芯がね、または、ロール芯とも呼ばれ、荷重に十分耐えるものが好ましい。芯材の材質は、ＳＵＳやステンレスなどの金属やカーボンファイバーを含む複合樹脂材料などを使用することができる。
【００３９】
ゴム被覆層の厚みの好ましい範囲は、１ｍｍから１５ｍｍ程度であるが、リング電極のシート走行に伴う回転を阻害せず、安定に回転するのであれば、この限りではない。ただし、１ｍｍ以下になると、ゴム本来の柔軟性が得られにくくなり、シートへの圧着状態が不安定になることもあるため、１ｍｍ以上が好ましい。
【００４０】
芯材１３を被覆するゴムは、素練りを経た原料ゴムに加硫剤、促進剤、老化防止剤、補強剤、充填剤、可塑剤、粘着剤、着色剤などを配合して練り混むことが多い。この時に導電性カーボンブラックを所定量配合すると、均一に分散して好ましい。混合したコンパウンドを数日間熟成した後、カレンダーで厚さ１〜３mmのシート状に押し出しゴムシートを加工する。得られたゴムシートの表面に溶剤を塗布し粘着化させ、接着剤を塗布した芯材に巻き付け、周囲を固めた後、加硫を開始する。このとき、帯電付与ロールの軸方向に異なる電気的特性等を有するゴムシートをあらかじめ巻き付けておく。複数のゴム基材は同じゴム材質を含むものであれば、熱による収縮や機械的強度などの特性が基質となるゴム材質でほぼ一致させることができ、好ましい。このようにした帯電付与ロールの軸方向に表面の帯電処理部２と非帯電処理部３を形成するゴムシートを巻き付けた帯電付与ロールを一度で加硫する。加硫は、加硫用の容器にいれて１２０℃から１７０℃に加熱し、ゴムと加硫剤を化学的に結合しゴム弾性体を得る。その後、研磨機でゴム表面を研磨する。ゴム表面粗さはＲｚで５μｍ程度以下にすると、絶縁性シートをスムーズにハンドリングできるため好ましい。ここで、Ｒｚとは、ＪＩＳＢ６０１における、十点平均粗さである。ゴム硬度としては、３０度〜８０度（ＪＩＳ  Ｋ６２５３  タイプＡに規定する測定法により行なう。この規格で規定されたＪＩＳスプリング式硬さ試験器を、軸方向を水平に静置したロールの上に水平に載せ、９．８Nの荷重をかけ測定する）の範囲が好ましいが、あまり低硬度のゴムを使用するとゴムが削れやすく耐久性に問題が生じやすい。
【００４１】
導電性ゴムの種類としは、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、シリコンゴム、アクリルニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ウレタンゴムなどが好ましく使用される。これらのゴムは単独で用いても良く、数種のゴム種をブレンドして用いてもかまわない。ゴム材料の導電性は、導電性カーボンブラックをゴム基材に対して１０重量％以下の割合で分散させたものが代表的であるが、導電性フィラーなどの導電性物質や、第４級アンモニウム塩などのイオン性の化合物をゴム基材に添加するのも好ましく用いられる。導電性と適当な弾性を有する素材ならば特に限定されない。また、ゴムには、必要に応じて難燃剤、熱安定剤、可塑剤、補強剤、充填剤、酸化防止剤、帯電防止剤、顔料、ワックス、オイルなどを配合しても良く、これら二種以上を適宜配合しても良い。
【００４２】
帯電処理部２と非帯電処理部３を合わせた帯電付与ロールの軸方向の幅は、１０ｍｍ〜３０ｍｍ、特に１０〜１５ｍｍ程度とするのが好ましい。直径は、外径が７０ｍｍφから２２０ｍｍφとするのが好ましい。帯電付与ロールの軸方向の幅が１０ｍｍ以上あれば、高速で回転する帯電付与ロールが左右に振れることなく、走行が安定であるので、放電も均一化でき、シートへの帯電付与が良好であるからである。本実施形態では、帯電処理部２と非帯電処理部３の幅方向の割合は、特に限定されないが、帯電を付与したい幅に合わせて、帯電処理部２の幅を決めればよい。たとえば、３ｍｍの幅で帯電が付与したい場合には、帯電処理部２の幅は３ｍｍとし、両側に５ｍｍの幅で非帯電処理部３を形成して、合計１３ｍｍ幅の帯電付与ロールを用いればよい。シートに帯電が付与される幅は、帯電処理部２が接触した部分と一致するので、帯電処理部１の軸方向の幅が帯電処理幅となる。
【００４３】
なお、シートに付与された帯電の幅や状態は、プリンタやコピー機に使用されるトナーなどの帯電する部分に密着する粉末や液体をふりかけることにより、可視化して確認することができる。シートに付与された帯電の幅は、トナー付着量によって見極めることができる。トナーが付着しない部分と付着する部分の境目から、シートに付与された帯電部の幅の最大幅や最小幅、長さ方向の周期が測定できる。
【００４４】
図２は、本発明の別の帯電付与ロール１を用いた実施形態の一例を示している。シートＳは、左から右に矢印の方向に移動しながら走行している。図２では帯電付与ロール１の縦断面図を示している。実際には、帯電付与ロールは、図５に示すように、導電性を有する芯材１３を被覆するゴム材質において、軸方向において一部だけに帯電処理部２を形成し、かつ、リング周方向において一部だけに帯電処理部２が形成されている。非帯電処置部３は、帯電処理部２を取り囲むように形成され、帯電付与ロール１の表面に所望のパターンが形成されている。
【００４５】
図２を用いて、シートを帯電させる工程を詳細に説明する。シートを帯電させる工程は、帯電付与ロール１によるシート上面の帯電と、シートが接地導電性ロール５から剥離される際に起きるシート下面の帯電の２つからなる。図２に示す実施形態では、正の直流電圧が帯電付与ロール１に印加されており、帯電処理部２は正の高電位となっている。そのため、帯電処理部２と接地導電性ロール５の電界が強くなり、シートＳの間で微小放電が起きるので、シートＳの上面（帯電付与ロールの側の面）が正に帯電する（図２のＱ）。引き続き、シートが接地導電性ロール５から剥離された際に両者の間に剥離放電が起き、シートＳの下面（接地導電性ロールの側の面）が負に帯電する（図２のＱ）。すなわち、シートの上面と下面は逆極性に帯電する。
【００４６】
帯電付与ロール１はシートの走行に伴って回転し、非帯電処理部３がシート面に接触すると、非帯電処理部３は帯電処理部２と比較して絶縁性が高いため、微小放電が起きにくく、シートの上面（帯電付与ロールの側の面）は帯電しない。そのため、シートが接地導電性ロール５から剥離された際にも剥離放電が発生せず、シートの下面（接地導電性ロールの側の面）も帯電しない。図２において、シートＳは帯電処理部２と接触した部分で帯電が付与され、非帯電処理部３と接触した部分は帯電が付与されない。図２は、説明がわかりやすいようにリング周方向に帯電処理部２と非帯電処理部３が形成された状態で動作を説明したが、リング軸方向においても同様の作用で帯電が付与される。よって、リング軸方向の長さを走行が安定するまで十分大きくとっても、必要な狭い幅で、小面積の帯電付与が可能となる。
【００４７】
シートに帯電させることが可能な電圧は、シートの厚さｔや比誘電率εrによって決まる放電開始電圧より十分高い電圧である。値としては、放電開始電圧の２〜１０倍程度が好ましい。なお、放電開始電圧は理論的に以下の２つの式から求めることができる。リング状の帯電付与ロールにおける帯電処理部２とシート間の空隙（放電ギャップ）にかかる電圧Ｖgの式
Ｖg＝（Ｖa−Ｖc）Ｚ／（ｔ／εr＋Ｚ）                 （１）
（ただし、Ｖaは印加電圧、Ｖcはシート表面の帯電電位、Ｚは放電ギャップである。）空隙における放電破壊電圧Ｖbのパッシェン則による一次近似式
Ｖb＝312＋6.2Ｚ                                      （２）
放電開始電圧は、式（１）、（２）においてＶg＝Ｖbとしたとき定まるＶa−Ｖcの値として求められる。シートの帯電電位の影響を無視すれば印加電圧は下式で求められる。
【００４８】
Ｖa＝３１２＋６．２ｔ／εr＋８８√（ｔ／εr）   （３）
具体的には、４００Ｖ〜２，５００Ｖの範囲の直流電圧が好ましい範囲である。また、実効値４００Ｖ〜２，５００Ｖの範囲の交流電圧、または４００Ｖ〜２，５００Ｖの範囲の直流電圧に４００Ｖ〜２，５００Ｖの範囲の交流電圧を加えた脈動電圧の印加が好ましい範囲である。厚みが小さいシートの場合、シートの絶縁破壊電圧（シートの材質や、環境の温度によって異なるが）である、数１００Ｖ／μｍのオーダを考慮して、印加電圧を調整すればよい。さらに、シートの走行速度や蛇行や巻きずれの状態から、印加電圧を調整すればよい。
【００４９】
以上のように、リング状の帯電付与ロールの幅が大きくても、表面に帯電処理部２と非帯電処理部３をパターン化して、シートの帯電付与部の幅をコントロールできる。帯電付与部の幅は、帯電付与ロールの帯電処理部２の幅とほぼ同じとなり、帯電付与部の幅を小さくできる上、幅の変動を小さくすることができるので、安定した帯電処理ができる。また、軸方向の両側端部に形成された非帯電処理部３は、電界が集中しやすい端部での異常放電が発生しにくく、放電を安定化する利点もある。さらに、リング状の帯電付与ロールの側面に、非帯電処理部３で使用した、高い電気抵抗値をもつ絶縁体を被覆されていることが好ましい。
【００５０】
次に、本発明のシートロール体について説明する。帯電を付与したシートはコア８に巻き取られシートロール体９をなす。図６と図７は本発明の好ましいシートロール体９を示している。図６は、シートの全幅：Ａに対して、後工程で製品として使用されないエッジ部分：Ｂ、帯電を付与した帯電付与部：Ｃを示す。Ｂは、図３で帯電が付与された部分に相当する。図６、図７では、シート幅の両端部に帯電付与部が存在するが、シートの製造方法によっては、いずれか片側に帯電付与部が存在するだけで良い場合もある。後加工の非製品部の幅は、製品を使用するユーザーや製品の用途によって異なるが、シート端から１０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ以下であれば非製品部内となり場合がほとんどである。たとえば、Ａが５００ｍｍ以上で、Ｂが１０ｍｍ以下、Ｃが５ｍｍ以下であれば、帯電付与部分は非製品部分にとどまる。つまり製品全幅に対して、帯電処理部の幅がエッジから１％以内であればよい。
【００５１】
図６は、おもに、図３で高圧電源１０として直流電源を使用し、図４に示す帯電付与ロールを使用することで、シート長さ方向に連続的に帯電を付与している実施形態である。図７は、おもに次の２つの方法による実施形態である。１つ目の方法は、図３で高圧電源１０として直流電源を使用し、図５に示す帯電付与ロールを使用することで、シート長さ方向に間欠的に帯電を付与する。もうひとつの方法は、図３で高圧電源１０として周期的に印加電圧を変更できる高圧電源を使用し、図４に示す帯電付与ロールを使用することで、シート長さ方向に間欠的に帯電を付与する。本実施形態のシートロール体は、シートの両面が逆極性に帯電しているために、シートが上下に重なったときにシートどうしの間に静電気力が生じる。このため、シートロール体のずれや飛び出しを防止する効果がある。
【００５２】
本実施形態のシートロール体は、適切な面積で、たとえば狭い幅の帯電を均一に安定して付与してある。帯電を付与する位置は、付与した帯電が後工程で製品欠陥（帯電斑による蒸着ムラや塗布ムラなど）を発生することを防止するよう、後工程で邪魔にならない部分が適しており、後工程の蒸着時にミミと呼ばれる部分や塗布時の塗布端といった製品に無関係な部分であって、端部から１０ｍｍ以下、より好ましくは、５ｍｍ以下の部分に帯電を付与している。
【００５３】
また、帯電付与部を小さい面積に制御することで、静電気力を弱めることができるので、巻出しを行う際の剥離時に、帯電による密着過多を防止しシートの蛇行やしわ、引きつり、シート破れの発生を回避することができる。
【００５４】
本実施形態のシートロール体は、製膜工程のシートやスリット工程のシートに好ましく適用されるが、さらに、磁気テープやコンデンサ、包装材料や回路基板などの、塗布あるいは印刷加工、蒸着加工、他種シートとのラミネート加工等の２次加工が施されたシートにも好ましく適用することができる。
【実施例】
【００５５】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例及び比較例における評価方法は次の通りである。シートにはポリエステルシートを用いた。
（１）帯電処理部の幅
帯電が付与された部分をトナーで可視化した上で、帯電部分の幅を測定し次の基準により評価した。後加工の非製品部の幅は製品を使用するユーザーや製品の用途によって異なるが、ここではシート端から５ｍｍ以下であれば非製品部のなかに収まるとして評価を行った。幅の測定は定規を用いた。
帯電処理部分の幅を以下の３段階で評価した。
【００５６】
最良：３ｍｍ以下
良好：３ｍｍを超え５ｍｍ以下
不良：５ｍｍ以上
（２）帯電処理部の電荷密度の測定
シートの反対の面（背面）に接地導体に密着させ（シートの厚みの２０％または１０μｍのいずれか小さい方よりも近く近接させるか密着させる）、背面のシート電荷と等量逆極性の電荷を上記接地導体に誘導させ、これによって上記背面の電位を実質的に電位０Ｖとした状態において、表面電位計の測定プローブを、被測定面から０．５から１[ｍｍ]程度までシートに十分近接させた状態で電位ｖを測定した。なお、表面電位計の測定プローブとしては、モンロー社製１０１７ＥＨ、開口部直径０．５［ｍｍ］を用いたる。帯電の分布状態は、表面電位計のプローブ、または、背面に接地導体を密着させた状態のシートのいずれか一方を、ＸＹステージなどの位置調整可能な移動手段を用いて、低速（５［ｍｍ／秒］程度）で移動させながら順次測定し、得られたデータを２次元的にマッピングすることで得られる。長さ方向に一定の帯電量の場合は、１軸方向にスキャンするだけでよい。電荷密度σ（単位は［Ｃ／ｍ2］）は、シート上の単位面積［ｍ2］当たりに存在する電荷の量のことで、上述の電位ｖの測定により帯電電荷密度を、関係式σ＝Ｃ・ｖから求める。シートの単位面積当たりの静電容量Ｃ［μＦ／ｍ2］は、平行平板の単位面積当たりの静電容量の関係式Ｃ＝ε0εｒ／ｔにより求める。ここで、ε0は、真空中の誘電率であり、その値は８．８５４×１０−１２［Ｆ／ｍ］とする。εｒは、シートの比誘電率である。ｔは、シートの厚み［ｍ］である。
（３）シートロール体の端面のズレ幅（飛出し幅）を次の３段階で評価した。
【００５７】
再良：０．５ｍｍ以下
良好：０．５ｍｍを超え〜２ｍｍ以下
不良：２ｍｍを超える。
（４）シートロール体を巻出したときに発生するしわや引きつりの有無を次の２段階で評価した。
【００５８】
最良：しわや引きつりの発生なし。
【００５９】
良好：しわや引きつりの発生はあるが程度が弱く、製品して問題ないレベル。
【００６０】
不良：しわや引きつりの発生あり。
（５）真空機内でのずれ量
シートロール体を真空釜に入れ、真空排気を行う。排気中、あるいは排気が完了した時点で、シートロール体の表層が５ｍｍ以上端面から飛び出してしまいずれが発生するか、発生有無を目視で確認し、次の２段階で評価した。
良好：表層ズレの発生なし
不良：表層ズレの発生あり
［実施例１〜２、比較例１〜３］
図３、図１に例示したシート製造工程で、幅６７０ｍｍ、厚さ６．３μｍのポリエチレンテレフタレートシートに帯電付与を行い、シートロール体を製造した。実施例１〜２と比較例１〜３では、製膜工程で一旦巻き上げられたシートロール体から再びシートを巻出しスリットする工程で帯電付与を行った。シート速度は１８０ｍ／分で２００００ｍの長さまで巻き取った。帯電付与ロールは、巻き取り部より上流にある接地したＨＣｒロール上にシートを介して圧着した。このとき、シートの両端スリットエッジから２ｍｍの位置に帯電付与ロールをそれぞれ設置した。
【００６１】
実施例１の帯電付与ロール１は、図４の形状で、直径１００ｍｍ、幅１０ｍｍで、ゴム厚さ４ｍｍとした。帯電処理部２の体積抵抗率は２×１０6［Ω・ｃｍ］の導電性ネオプレンゴム層、非帯電処理部３の体積抵抗率は１×１０10［Ω・ｃｍ］の導電性ネオプレンゴム層を被覆した。帯電処理部２の幅は３ｍｍとし、両側に非帯電処理部３を各３.５ｍｍ形成し、帯電付与ロールの軸方向の幅の合計を１０ｍｍとした。ゴム被覆層の表面から内部まで同じ体積抵抗率の導電性ネオプレンゴムを使用した。
【００６２】
この帯電付与ロールに、直流高圧電源ＫＨＶ−１５（春日電機株式会社製）を電気的に接続し、印加電圧+１．２ｋＶ、電流値０．１２ｍＡとし、帯電処理を行った。結果を表１に示す。シートロール体のずれもなく製品は良好に使用できた。帯電付与部は後加工の非製品部にとどまり、後加工で帯電ムラ発生の問題はなかった。
【００６３】
なお、図８に帯電電荷密度の測定結果の概略図を示す。図８は、帯電付与ロールに接触した上面の、片側エッジからの距離と帯電電荷密度の関係を示している。Ｃの幅はほぼ３ｍｍであった。
【００６４】
実施例２の帯電付与ロール１は、図５の形状で、直径１００ｍｍ、幅１０ｍｍで、ゴム厚さ４ｍｍとした。帯電処理部２の体積抵抗率は１×１０6［Ω・ｃｍ］の導電性ネオプレンゴム層、非帯電処理部３の体積抵抗率は１×１０11［Ω・ｃｍ］の導電性ネオプレンゴム層を被覆した。帯電処理部２の幅は３ｍｍとし、両側に非帯電処理部３を各３.５ｍｍ形成し、帯電付与ロールの軸方向の幅の合計を１０ｍｍとした。リング周方向の帯電処理部２の長さは１５０ｍｍとし、非帯電処理部３と帯電処理部２はほぼ１/２とした。ゴム被覆層の表面から内部まで同じ体積抵抗率の導電性ネオプレンゴムを使用した。
【００６５】
この帯電付与ロールに、直流高圧電源ＫＨＶ−１５（春日電機株式会社製）を電気的に接続し、印加電圧+１．２ｋＶ、電流値０．０９ｍＡとし、帯電処理を行った。結果を表１に示す。シートロール体のずれもなく製品は良好に使用できた。エア噛みこみ量は実施例１より少なく、シートロール体の硬度は実施例１より高かった。帯電付与部は後加工の非製品部にとどまり、後加工で帯電ムラ発生の問題はなかった。
【００６６】
比較例１は、実施例１の帯電付与ロールに電圧を印加しない状態で、印加電圧０Ｖ、電流値０ｍＡで行った。結果を表１に示す。シートロール体には１．５ｍｍのずれがあり、真空槽で排気したときにシートロール体の表層が２０ｍｍ飛び出した。
【００６７】
比較例２の帯電付与ロールは、リング軸方向がすべて帯電処理部２であるロールを用いた。直径１００ｍｍ、幅１０ｍｍで、ゴム厚さ４ｍｍとした。帯電処理部２の体積抵抗率は２×１０6［Ω・ｃｍ］の導電性ネオプレンゴム層を被覆した。ゴム被覆層の表面から内部まで同じ体積抵抗率の導電性ネオプレンゴムを使用した。
【００６８】
この帯電付与ロールに、直流高圧電源ＫＨＶ−１５（春日電機株式会社製）を電気的に接続し、印加電圧+１．０ｋＶ、電流値０．１７ｍＡとし、帯電処理を行った。結果を表１に示す。帯電幅は１０ｍｍ以上あり、帯電付与ロールを接触した部分を越えて周囲にも帯電が付与された。巻き上げたシートロール体に巻きずれはなかったが、シートロール体から巻きだす際に、局所的に静電気力で密着した部分でシートの剥離が困難で、巻き出したシートにはしわが発生した。
【００６９】
比較例３の帯電付与ロールは、リング軸方向がすべて帯電処理部２であるロールを用いた。狭い幅、小面積に帯電付与するために、直径１００ｍｍ、幅４ｍｍで、ゴム厚さ４ｍｍとした。帯電処理部２の体積抵抗率は１×１０6［Ω・ｃｍ］の導電性ネオプレンゴム層を被覆した。ゴム被覆層の表面から内部まで同じ体積抵抗率の導電性ネオプレンゴムを使用した。
【００７０】
この帯電付与ロールに、直流高圧電源ＫＨＶ−１５（春日電機株式会社製）を電気的に接続し、印加電圧+１．０ｋＶ、電流値０．０７ｍＡとし、帯電処理を行った。しかしながら、シートの走行中に、帯電付与ロールが傾き振動してしまったので、走行を途中で停止した。
【００７１】
【表１】
0005162993.tif 000002
【００７２】
［実施例３〜４、比較例４］
図３、図１に例示したシート搬送工程で、幅３００ｍｍ、厚さ６．３μｍのポリエチレンテレフタレートシートに帯電付与を行い、シートロール体を製造した。実施例３〜４、比較例４では、スリット工程で一旦巻き上げられたシートロール体から再びシートを巻出して帯電付与を行った。本実験は、帯電付与ロールの有効な体積抵抗率を調べるために行った。シート速度は１８０ｍ／分で２０００ｍの長さまで巻き取った。帯電付与ロールは、巻き取り部より上流にある接地したＨＣｒロール上にシートを介して圧着した。３００ｍｍの中央位置に帯電付与ロールを１個設置した。
【００７３】
実施例３の帯電付与ロール１は、図４の形状で、直径１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、ゴム厚さ４ｍｍとした。帯電処理部２の体積抵抗率は１×１０6［Ω・ｃｍ］の導電性ネオプレンゴム層、非帯電処理部３の体積抵抗率は５×１０9［Ω・ｃｍ］の導電性ネオプレンゴム層を被覆した。ゴム被覆層の表面から内部まで同じ体積抵抗率の導電性ネオプレンゴムを使用した。帯電処理部２の幅は３ｍｍとし、両側に非帯電処理部３を各３.５ｍｍ形成し、帯電付与ロールの軸方向の幅の合計を１０ｍｍとした。この帯電付与ロールに、直流高圧電源ＫＨＶ−１５（春日電機株式会社製）を電気的に接続し、印加電圧+１．０ｋＶ、電流値０．１２ｍＡとし、帯電処理を行った。その結果、帯電処理部２の幅と一致する３ｍｍ帯電付与部が良好に形成できた。
【００７４】
実施例４の帯電付与ロール１は、実施例３の非帯電処理部３の体積抵抗率を１×１０11［Ω・ｃｍ］として被覆した。他の条件は実施例３と同様である。その結果、帯電処理部２の幅と一致する３ｍｍ帯電付与部が良好に形成できた。
【００７５】
比較例４は、実施例３の非帯電処理部３の体積抵抗率を３×１０7［Ω・ｃｍ］として被覆した。他の条件は実施例３と同様である。その結果、帯電処理部２の幅より広範囲に帯電が付与され、狭い幅での帯電付与ができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、電気絶縁性シート表面への帯電付与ロールとして使用を限られることなく、シリコンウエハーやガラス基板、プラスティック基材などの製造工程においても、帯電を付与する装置をして応用することができる。
【００７７】
後工程での影響を最小限に抑えるために、狭い面積で帯電を付与できる帯電付与ロールを提供したが、微小は物体に小面積で帯電を付与する場合にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の１実施形態に係る電気絶縁性シートに帯電を付与する装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の別の１実施形態に係る電気絶縁性シートに帯電を付与する装置の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の１実施形態に係る電気絶縁性シートの製造工程の構成図である。
【図４】本発明の帯電付与ロールの１実施形態を示す正面図である。
【図５】本発明の帯電付与ロールの別の実施形態を示す正面図である。
【図６】本発明の係る、電気絶縁性シートに付与された帯電電荷密度を示す特性図である。
【図７】本発明のシートロール体の１実施形態を示す正面図である。
【図８】本発明のシートロール体の別の実施形態を示す正面図である。
【図９】従来技術における、電気絶縁性シートに帯電を付与する装置の構成を示す側面図である。
【図１０】従来技術における、放電電極の１実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１：帯電付与ロール
２：帯電処理部
３：非帯電処理部
４：支持部
５：接地導電性ロール
６：搬送ロール
７：接圧ロール
８：コア
９：シートロール体
１０：高圧電源
１１：高圧ケーブル
１２：除電装置
１３：導電性を有する芯材
１４：導電性ゴム
１５：絶縁物
２０：放電電極
Ａ：シート幅方向の幅
Ｂ：製品ミミ部
Ｃ：帯電処理された部分
Ｓ：シート
Ｑ：帯電付与された電荷
【図１】
0005162993.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005162993.tif 000008
【図７】
0005162993.tif 000009
【図８】
0005162993.tif 000010
【図９】
0005162993.tif 000011
【図１０】
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