(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-15
(45)【発行日】2023-11-24
(54)【発明の名称】表面電位測定装置を用いた除電装置
(51)【国際特許分類】
B65H 5/00 20060101AFI20231116BHJP
B65H 3/46 20060101ALI20231116BHJP
G01R 29/12 20060101ALI20231116BHJP
H05F 3/02 20060101ALI20231116BHJP
【FI】
B65H5/00 A
B65H3/46 320
G01R29/12 Z
G01R29/12
H05F3/02 R
(21)【出願番号】P 2022180963
(22)【出願日】2022-11-11
【審査請求日】2023-05-30
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用 コンバーテック、2022年8月号、98頁~100頁、令和4年8月15日、株式会社加工技術研究会発行
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000183738
【氏名又は名称】春日電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002446
【氏名又は名称】弁理士法人アイリンク国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】最上 智史
(72)【発明者】
【氏名】峯村 和樹
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 輝夫
(72)【発明者】
【氏名】志村 真二
(72)【発明者】
【氏名】廣田 友樹
【審査官】山田 康孝
(56)【参考文献】
【文献】特開2002-289394(JP,A)
【文献】特開2021-111526(JP,A)
【文献】国際公開第2017/159441(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B65H 5/00
B65H 3/46
G01R 29/12
H05F 3/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
帯電したシートが搬送される搬送路に沿って、
上記シートの搬送方向上流側から順に、
上記シートの一方の面を除電するための除電機構と、表面電位測定装置とを備え、
上記表面電位測定装置は、
上記シートの、上記一方の面
又はその反対側である他方の面の表面電位を
非接触で測定する電位検出部と、
上記シートを挟んで上記電位検出部と対向する位置に設けられ、接地に接続された、上記シートの他方の面
又は一方の面を支持する支持部材とを備え、
上記除電機構は、
上記シートの一方の面に対向する除電電極と、
上記除電電極に電圧を印加する電源と、
上記電圧を制御する電源制御部とからなり、
上記電源制御部は、上記表面電位測定装置から入力された上記表面電位の測定値に応じて、上記除電電極への印加電圧を制御する構成にした除電装置。
【請求項2】
上記除電機構は、
帯電したシートを挟持して搬送する一対のローラ状の除電電極を備え、
上記一対の除電電極のうち、少なくともいずれか一方の外周面が弾力を有する導電性樹脂で構成された請求項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、表面電位測定装置を用いた除電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、樹脂製シートの製造、加工工程などでは、フィルムの静電気帯電が原因となって生じる生産不良や品質不良が生産効率低下の要因として、大きな問題となっている。
上記樹脂製のシートの製造・加工では、樹脂材料がロールによって搬送されながら延伸され、用途に応じて加工処理を施されて製品化される。樹脂製シートが製品となるまでにはいくつものロール上を流れることとなり、樹脂製シートとロールが接触し剥離することを繰り返す過程で接触や摩擦で生じた静電気がシートに蓄積し、これが樹脂製シートの静電気帯電の原因となる。
【0003】
また、できあがったシートにデジタル印刷を施す場合に、その印刷工程でシートの表面を帯電させる必要があり、印刷済みシートは静電気帯電している。
このように帯電したシートを積層したり、ロール状に巻き取ったりすると、重なり合ったフィルム同士が静電気力によって強く密着し、容易に剥がすことが出来なくなってしまう。無理に引き剥がそうとすれば、フィルムが折れたり、傷ついたりしてしまう可能性がある。
さらに、印刷後の工程、例えば裁断、製本、型抜工程での、生産性を著しく低下させてしまう。
【0004】
そこで、静電気帯電したシートの表面を除電する必要性があり、そのために様々な除電装置が知られている。
例えば、特許文献1には、シートを一対のローラで挟持する接触型の除電装置と、シートの表面と間隔を保って対向する放電電極のコロナ放電でイオンを生成する被接触型の除電装置とが開示されている。
そして、これら接触型及び非接触型除電装置の除電条件を決めるため、帯電したシートの物性に基づいて決めるようにしているが、上記除電条件を決定するための一つの物性として、シートの表面電位を測定していた。
【0005】
この装置の概略構成は
図5のとおりである。
図5に示すように、シートsの搬送路に沿って接触型の除電機構101と非接触型の除電機構102が配置され、これらの上流側に、搬送されるシートsの表面電位を測定する表面電位センサ160が設けられている。この表面電位センサ160の測定値に基づいて除電機構101,102の除電条件を設定し、上側の表面が負に帯電したシートsが除電機構101及び102を通過後には、表面電位がゼロになるまで除電されるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、表面電位センサ160の測定値に基づいて、除電電極への印加電圧を決定しても、完璧な除電ができず、静電気帯電による問題を解消できないことがあった。その原因を以下のように考える。
上記のように、シートsは、
図5,6にも示すように、シートsの厚みを介してその両面s1,s2に負と正の電荷が存在する。このようなシートsが1枚で存在する場合には、
図6のように両面の電荷が、閉じた電界Eからなる電気二重層を形成するため、外方へ広がる電気力線の量はわずかである。したがって、上記表面電位センサ160で測定される見かけ上の帯電電位は低くなる。したがって、表面電位センサ160の測定値は、シートsの表面電荷量に対応したものとならない。
そのため、表面電位センサ160の測定値のみからは適切な除電条件を決定できずに、表面の電荷を十分に消去できないことになる。
【0008】
そして、
図6のように、電気二重層を形成して見かけ上の表面電位が略ゼロになったとしても、両面にそれぞれ電荷を有するシートsを積層した場合には、上下のシートsが密着して剥がしにくくなってしまう。シートsを積層した場合には、下層のシートsの上側面と上層のシートsの下側面との距離が、1枚のシートsの厚みよりも小さくなるため、シートs,s間にクーロン力による吸引力が発生するからである。したがって、静電気による問題を解消するためには、シートsの表面電荷量を正確に特定する必要がある。
なお、
図6では、説明のため、シートsの厚みを大きく示しているが、実際にはシートsの厚みは数十〔μm〕~3〔mm〕程度である。
【0009】
この発明の目的は、シート表面の表面電位を正確に測定できる表面電位測定装置と、適切な除電条件を簡単に設定でき、確実な除電が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】
【0011】
第1の発明の除電装置は、帯電したシートが搬送される搬送路に沿って、上記シートの搬送方向上流側から順に、上記シートの一方の面を除電するための除電機構と、表面電位測定装置とを備え、上記表面電位測定装置は、上記シートの、上記一方の面又は他方の面の表面電位を非接触で測定する電位検出部と、上記シートを挟んで上記電位検出部と対向する位置に設けられ、接地に接続された、上記シートの他方の面又は一方の面を支持する支持部材とを備え、上記除電機構が、上記シートの一方の面に対向する除電電極と、上記除電電極に電圧を印加する電源と、上記電圧を制御する電源制御部とからなり、上記電源制御部は、上記表面電位測定装置から入力された上記表面電位の測定値に応じて、上記除電電極への印加電圧を制御する構成にしている。
【0012】
第2の発明は、上記除電機構が、帯電したシートを挟持して搬送する一対のローラ状の除電電極を備え、上記一対の除電電極のうち、少なくともいずれか一方の外周面が弾力を有する導電性樹脂で構成されている。
【発明の効果】
【0014】
第1の発明によれば、除電後のシートにおける一方の面の表面電位を正確に測定でき、その測定値をフィードバックして、除電電極への印加電圧を制御することができる。したがって、最適な除電条件を実現でき、確実な除電ができる。
除電効果は、除電前の表面電位だけでなく、その他のシートの物性や、温度湿度などの環境条件にも影響される。そのため、除電前の表面電位のみから、適切な印加電圧を決定することは難しい。
しかし、除電後のシートの表面電位には、除電前の表面電位以外の様々な要素の影響も含まれている。そのため、この発明のように、除電後の表面電位をフィードバックすることで適切な印加電圧を決定しやすくなる。
【0015】
第2の発明によれば、シートを挟持するローラ状の除電電極の外周面が、シートの表面に密着して、シートとの間に部分的な隙間ができない。したがって、均一かつ確実な除電ができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図1】
図1は、第1実施形態の除電装置の概略構成図である。
【
図2】
図2は、第1実施形態のローラ状の除電電極の外観図である。
【
図3】
図3は、第1実施形態の表面電位測定装置の概略構成図である。
【
図4】
図4は、第2実施形態の除電装置の概略構成図である。
【
図5】
図5は、従来の除電装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
[第1実施形態]
以下にこの発明の第1実施形態を説明する。
図1は、第1実施形態の除電装置の概略構成図であり、
図2は、第1実施形態のローラ状の除電電極の外観図、
図3は、第1実施形態の表面電位測定装置の概略構成図である。
第1実施形態の除電装置は、例えばデジタル印刷工程を施された直後の帯電したシートsを矢印x方向に搬送しながら除電するための装置である。シートsの搬送路に沿って、上流側から順に、除電機構1、表面電位測定装置6が設けられている。
【0018】
上記除電機構1は、
図1に示すように、シートsを上下から挟むように一対の除電ローラ2,3がローラ状の除電電極として上下に設けられている。除電ローラ2は上側に配置されており、除電ローラ3は下側に配置されている。これら上下の除電ローラ2,3は、
図2に示すように、弾力を有する導電性樹脂製のローラ本体2a,3aの中心に金属製のシャフト2b,3bを貫通させた部材である。上記ローラ本体2a,3aの材質は、導電性の発泡ゴムなどでその電気抵抗値は1×10
6〔Ω〕~1×10
10〔Ω〕に調整されている。
【0019】
一対の除電ローラ2,3は、ローラ本体が発泡ゴムなどで形成されているため、その外周面が弾力を備えている。これらの上下の除電ローラ2,3は、互いに押し付け力を発揮して、接触部分が多少変形するように設置されるとともに、
図1中に示す矢印方向に回転してシートsを搬送する。
また、上側の除電ローラ2には直流電圧を出力する電源4が接続され、下側の除電ローラ3は接地されている。上記電源4には、その出力電圧を制御する電源制御部5が接続され、上記電源4が、上側の除電ローラ2に対し、シートsの上側面s1の帯電極性と逆極性の電圧を印加するようにしている。
【0020】
除電機構1の下流側には、シートsの上側面s1の表面電位を測定するための表面電位測定装置6が設けられている。この表面電位測定装置6は、
図1,3に示すように、シートsの下側面s2を支持する支持部材である支持板7と、上側面s1に対向した電位検出部8とを備えている。なお、シートsにおいて、電位検出部8に対向する上側面s1が一方の面であり、支持板7で支持される下側面s2が他方の面である。
【0021】
上記支持板7は、シートsの他方の面である下側面s2を支持する支持部材であって、接地に接続された金属平板からなる。また、支持板7においてシートsの搬送方向上流側の端部近傍には、当該支持板7の上方に間隔を保ったガイド部材9を設けている。ガイド部材9と支持板7との間隔を、シートsの搬送方向にしたがって徐々に狭くなるようにして、除電処理されたシートsを支持板7の上に導くようにしている。
なお、シートsの搬送路上には、シートsを搬送するために挟持して回転する搬送ローラ10,11が設けられている。
【0022】
一方、支持板7の上方に設けられた電位検出部8は、シートsを挟んで上記支持板7と対向する位置に設けられている。この電位検出部8は、支持板7と対向する側の端部に設けられた検出電極で検出される電界強度に基づいてシートsの上側面s1上の表面電位を非接触で測定できるもので、測定原理は
図5に示す従来の表面電位センサ160と同様である。
ただし、この第1実施形態では、除電前のシートsの表面電位ではなく、除電処理後のシートsの表面電位が、支持板7がシートsを支持した状態で測定される。
【0023】
そして、電位検出部8は、上記電源制御部5に接続され、検出した表面電位の測定値が電源制御部5へ入力される。電源制御部5は、入力された表面電位の測定値に基づいて電源4の出力を制御するようにしている。例えば、除電処理後の表面電位が目標値より高い(電位の絶対値が大きい)場合には、除電不足なので、電源4の出力電圧をその時点より大きくし、表面電位が略ゼロならそのまま、逆極性の場合には印加電圧を小さくする、というような制御を、電源制御部5が実行する。
【0024】
[作用・効果等]
上記第1実施形態の除電装置は、表面電位測定装置6の測定値を、電源制御部5へフィードバックすることで、電源4の出力、すなわち除電ローラ2への印加電圧を制御している。例えば、除電装置は、表面電位測定装置6で大きな負の電位が検出された場合には、電源制御部5が電源4を制御して、正の印加電圧の絶対値が大きくなるようにする。また、除電装置は、表面電位測定装置6で正の表面電位が検出された場合には、印加電圧を小さくするように制御する。
このようにして、除電不足や、逆帯電を防止することができる。
【0025】
上記表面電位測定装置6では、除電機構1で除電しきれなかった残留電荷による表面電位が測定される。このとき、シートsは支持板7で支持されているので、
図3に示すように、上側面s1と逆極性の正電荷が発生している下側面s2が載置された支持板7の表面には、接地から下側面s2とは逆極性の負電荷が流れ込むことになる。すると、この支持板7の負電荷と下側面s2の正電荷とで閉じた電界Eを形成するため、上側面s1の負電荷による電気力線が外方へ広がり、電界E´が電位検出部8で検出できる。そのため、上側面s1の表面電位を正確に測定することができる。
【0026】
したがって、除電機構1における除電条件、すなわち除電ローラ2への印加電圧が適切か否かを正確に確認することができる。そして、このような、表面電位の測定値に基づいて、電源制御部5が電源4を制御することにより、適切な印加電圧による確実な除電が実現できる。
【0027】
なお、この第1実施形態の除電機構1を構成する除電ローラ2,3は、いずれも、ローラ本体2ba,3aが弾力を有する導電性樹脂で形成されていて、シートsの上側面s1及び下側面s2に密着している。そのため、除電ローラ2,3とシートsとの間に、部分的な隙間などができることがなく、除電ローラ2への印加電圧が効率的に除電に寄与するとともに、均一な除電ができる。
ただし、除電ローラ2,3は、弾性を有する導電性樹脂で構成されていなくても構わない。
【0028】
[第2実施形態]
以下に第2実施形態を説明する。
図4は、第2実施形態の概略構成図である。
この第2実施形態は、長尺のシートsの表面を除電するための除電装置であるとともに、除電機構1の下流側に設けられた表面電位測定装置12の構成が、上記第1実施形態の表面電位測定装置6とは異なる。その他の構成は上記第1実施形態と同様である。
【0029】
第2実施形態では、除電機構1を通過した長尺のシートsの上側面s1の表面電位を測定する表面電位測定装置12における支持部材が、接地に接続された金属製の支持ローラ13である。この支持ローラ13は、2組の搬送ローラ10,11と10,11間に配置され、シートsの搬送に伴なって矢印方向に回転するようにされている。支持ローラ13は、その外周面の上側一部がシートsの搬送方向の上流側の搬送ローラ10,11の接触部と下流側の搬送ローラ10,11の接触部とを含む平面に対して上方に突出し、シートsにわずかなテンションがかかるように配置されている。
そして、この支持ローラ13と対向する位置に電位検出部8が設けられている。
【0030】
[作用・効果等]
この第2実施形態においても、表面電位測定装置12は、接地した支持ローラ13によって下側面s2の電荷を固定して、上側面s1の表面電位を正確に測定することができる。したがって、第2実施形態の除電装置も、この表面電位の測定値に応じて、電源制御部5が電源4を制御し、上記除電電極への印加電圧を適切に設定することができる。その結果、より完璧な除電ができる。
【0031】
なお、第1,2実施形態では、電位検出部8に対向する一方の面が、シートsの上側面s1であり、この上側面s1を除電するようにしているが、下側面s2の表面電位を測定して、下側面s2を除電するようにしてもよい。
【0032】
また、電位検出部8と支持板7、電位検出部8と支持ローラ13の位置関係を逆にして、表面電位を測定した面と反対側の面を除電するようにしてもよい。シートsの上側面s1と下側面s2とは、略等しい絶対値で逆極性に帯電している。例えば、上側面s1が負に帯電している場合、下側面s2は正に帯電しているがその絶対値はほぼ等しい。そこで、下側面s2の表面電位を測定した場合には、その逆極性の電位が上側面s1の表面電位となる。そこで、下側面s2の測定値の大きさに応じた、上記測定値と同極性の電圧を、上側面s1に対向する除電電極に対して出力するように制御すれば、適切な除電ができる。
【0033】
さらに、上記第1,2実施形態の除電機構1は、接触型の除電機構であるが、この除電機構1に替えて
図5に示す除電機構102のような非接触型の除電機構を用いてもよい。その場合にも、表面電位測定装置6,12の測定値を、電源制御部にフィードバックして、除電電極への印加電圧を制御することによって適切な除電ができる。
【0034】
また、除電電極に印加する電圧は、直流電圧に限らず、交流電圧でも上記と同様に制御することができる。
そして、表面電位測定装置6,12は、上記のような除電装置に組み込むだけでなく、単独で用い、帯電したシートsにおける一方の面の表面電位を、正確に測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【0035】
例えば、デジタル印刷などで帯電したシートを、適切に除電することができる。
【符号の説明】
【0036】
1 除電機構
2,3 (ローラ状の除電電極)除電ローラ
4 電源
5 電源制御部
6,12 表面電位測定装置
7 (支持部材)支持板
8 検出部
13 (支持部材)支持ローラ
s シート
s1 (一方の面)上側面
s2 (他方の面)下側面
【要約】
【課題】 シート表面の表面電位を正確に測定できる表面電位測定装置と、適切な除電条件を簡単に設定でき、確実な除電ができる除電装置を提供することである。
【解決手段】 シートsの一方の面s1の表面電位を測定する表面電位測定装置6であって、シートの他方の面s2を支持する支持部材7と、シートsを挟んで上記支持部材7と対向する位置に設けられ、一方の面s1の表面電位を非接触で検出する電位検出部8とを備え、支持部材7を接地に接続した表面電位測定装置6と、この表面電位測定装置6の上流側には、除電電極2と電源4と電源制御部5からなる除電機構1を備え、電源制御部5は、表面電位測定装置6の測定値に応じて電源4を制御して除電電極2への印加電圧を制御する。
【選択図】
図1