JPH0836335A - ウエブ上の電荷制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動するウエブ上の自由電荷を制御する方法
及び装置を提供することを目的とする。 【構成】 この方法及び装置は、２つのＤＣイオナイザ
を具備する。これらの２つのイオナイザはウエブの一方
の表面上に互いに隣接して配置され、互いに異なる極を
有する。これらのイオナイザとは反対側のウエブの側に
導体板が設置され、この導体板はイオナイザの下流にお
いてウエブ上で測定した自由電荷に対応して制御され
る。本発明はウエブ上の電荷をいかなる周波数をも付与
することなく殆どゼロ近くに制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動するウェブ上にかか
る自由電荷を制御する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルム感光装置におけるエマルジョン
を被覆するためのフィルム支持部を準備するインライン
処理の一部に、静電荷の制御処理がある。フィルムの被
覆処理において、２つの異なる電荷をあらわす不均一
な、自由電荷および極電荷の両者を制御することが必要
である。自由電荷とは、ウェブの殆どの部分において一
方の極の電荷が他方の極より多い場合である。極電荷と
は、ウェブの一部が各極の電荷数が正確に同数の場合で
あるが、一方の面に正電荷がより多く、他方の面に負電
荷がより多い場合である。

【０００３】移動するウェブ上にかかる自由電荷を制御
する２つの方法として、ブラシ電荷の密度が高い場合に
のみ効果のある微細ワイヤからなるブラシ除電器、およ
び被覆が不均一となる原因になり得る６０Hzのウェブ上
の電荷分布を残すＡＣイオナイザである。このように、
これらの従来の方法は自由電荷を除電するのに全面的に
効果のあるものではない。

【０００４】図１は、移動するウェブ１２上の自由電荷
を制御する第３の従来方法を示す。自由電荷は、接地さ
れたスクリーンを具備する１対のＤＣイオナイザ１３に
よって制御される。このイオナイザは、一方は陰極のイ
オナイザ、他方は正極のイオナイザである。また、正極
のイオナイザ上のコロナワイヤ電圧を制御するためのフ
ィードバック制御機構がある。フィードバック機構はセ
ンサ１８を具備し、このセンサはＤＥイオナイザ、制御
器（コントローラー）、及び正のイオナイザのコロナワ
イヤに対して電圧を供給する、制御可能な高電圧源（図
示せず）の下流の数フィートでウエブ上の静電場を測定
する。負のイオナイザは固定のコロナワイヤ電圧でもっ
て稼働される。正のイオナイザは、同じ電圧（ただし反
対の極）で作用する同じ負のイオナイザよりもより大き
なイオン出力を有するので、正のイオナイザの電圧のみ
を制御するで１対のイオナイザの正味の効率を制御する
手段として十分なものである。

【０００５】二重のＤＣイオナイザ装置はブラシ除電器
よりも低電荷濃度の域においてより効率的であり、ＡＣ
イオナイザ装置のようにウエブに対して周波数を付加す
ることはない。しかしながら、図１に示す二重のＤＣイ
オナイザ装置は２つの顕著な問題点を有する。比較的低
い電荷濃度の領域ではあまり効率的でなく、電荷のレベ
ルを制御できるそれの能力は流入するウエブの背面側の
チャージ濃度が減少するにしたがって低下する傾向にあ
る。その結果、いくつかの支持体においては、除電器に
したがうウエブ上の静電場は１インチあたり約−２００
０ボルトから約＋２０００ボルト程度までふらつくもの
となる。制御の欠陥によって処理のバラツキをもたら
し、より高い電場の強度における作用によって、空気中
に浮遊する微小な粒状物質がウエブに吸引されるに十分
なものとなり、これらの微小の粒状物質は被覆に際して
フィルム内に入り込んでしまう可能性がある。更に、ウ
エブ上の電場は、埃又は汚れに起因して被覆の不完全さ
或いは厳しさ等を助長することとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上述
した従来技術における電荷制御装置の問題点を解決する
ことを目的とする。そして、ウエブ上の電荷を、たとえ
低いレベルにおいても制御可能とし、電荷のバラツキを
防止し、ウエブに対して電荷の周波数を付加させないよ
うにすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、本発明によれば、移動するウエブ上の自由電荷を
制御する装置において、１つの極を有する第１の定電圧
ＤＣイオナイザと、前記第１のイオナイザとは反対の極
を有し、且つ第１のイオナイザに隣接して配置される第
２の定電圧ＤＣイオナイザと、前記第１及び第２のイオ
ナイザとは反対側に設置された導体板と、該導体板の電
圧を制御するように前記導体板に接続された制御可能な
バイポーラ電圧源と、ウエブを前記導体板と前記第１及
び第２のイオナイザとの間で移動させる手段と、前記導
体板及びイオナイザの下流におけるウエブ上の平均電荷
濃度を測定し、且つ出力を発生する手段と、を具備し、
前記出力に応じて前記制御可能なバイポーラ電圧源を調
整することにより、移動するウエブ上の電荷が制御され
ることを特徴とする、移動するウエブの電荷制御装置が
提供される。

【０００８】また、本発明は、ウエブ上の自由電荷を制
御する方法において、第１の表面と第２の表面とを有す
るウエブを処理領域を通過させるように移動させ、該ウ
エブの第１の表面に面する処理領域に第１の所定静電場
を設定し、前記ウエブの第１の表面に面する処理領域に
おける第１の静電場とは反対の極で該第１の静電場に隣
接する第２の所定静電場を設定し、前記ウエブの第２の
表面に面する処理領域に導体板を設け、前記処理領域の
下流の位置においてウエブ上の平均電荷濃度を測定し、
更にウエブ上で測定した平均電荷濃度に応じて前記導体
板上の電圧を制御することを特徴とする、ウエブの電荷
制御方法が提供される。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。図２には本発明の自由電荷の制
御装置の概略図である。図２に見られるように、本発明
の自由電荷イオナイザは非常に少しの変形でもって従来
の自由電荷の制御イオナイザを利用することができる。
図２において、ウェブ１２は本発明の自由電荷イオナイ
ザ２３および２５を通過し、ここで自由電荷が除去され
る。これらのイオナイザに入る前に、ウェブに拘束され
ている電荷が何らかの公知の方法で除去される。この装
置においては、自由電荷イオナイザ２３、２５は電圧源
３１に接続された制御板２４を有する。自由電荷イオナ
イザ２３、２５の下流には、ウェブ上の自由電荷を測定
するためのセンサ装置１８がある。このセンサ装置１８
としてウェブ上の電場を測定する静電場メーターを使用
できる。このセンサ装置１８は制御器３２に接続されて
おり、この制御器は、制御板２４に電圧を印加する電源
３１に出力する。

【００１０】電圧板自由電荷イオナイザの概要を図３に
示す。図３において、２つの定電圧又は定直流イオナイ
ザ２３および２５がウェブ１２の面に対向してかつ互い
に近接して移動の自由スパン上に設けられている。イオ
ナイザ２３および２５はイオナイザの中心線がウェブの
横方向にウェブに対して平行となるように取付けられて
いる。各イオナイザは符号３０で概略示す直流高電圧源
に接続されている。グランドから電気的に絶縁されてい
る導体板２４がイオナイザの面に近接して配置され、ウ
ェブ１２の横方向にイオナイザに平行に位置し、ウェブ
は板２４とイオナイザ２３および２５との間を進行する
ようになっている。板２４は種々の形状、設計、構造、
又は固体材料およびスクリーンの両者を含む材質を採用
しうるが、板２４はイオナイザ２３および２５からの電
荷を吸引する同ポテンシャルとして作用する導体層を組
み込んでいる必要がある。更に、板はその設計上機械の
隣接する部分に対し又は人に対し板から放電を起こす事
故の危険性を減ずるための手段、例えばグランドの電位
の導体シールド、高圧のカバー層、又は電流制限用の抵
抗器等を設けることができる。

【００１１】制御可能なバイポーラ高圧電源３１は導体
板２４に接続され、正電圧又は負電圧の広範囲の電圧を
板に対し供給する。バイポーラ高圧電源は高電圧増幅器
を具備することができる。最適な作用のために必要とさ
れる電圧範囲は板２４のサイズ、形状等の幾何学的な要
因およびそれのウェブからの距離およびイオナイザから
の距離、並びにシールド手段の有無に依存する。種々の
幾何学的な要因に対する典型的な作用範囲は両極数百ボ
ルトから両極数千ボルトである。

【００１２】最後に、自由電荷制御機構に追随する平均
電荷濃度に応答するセンサ１８又はセンサ列を有するフ
ィードバック制御器３２又は制御システムが設けられて
いる。制御器３２は制御可能な高電圧源に制御信号を送
り、もって板に対し円滑に制御された電圧を調整するこ
とができ、これによって板の電圧はウェブ上の電荷濃度
の直接的なファンクションとして同極に増加する。セン
サ１８は、センサに影響する電場がウェブ上に分布され
る電荷によって起こり、板２４に印加される電圧にって
起こらないような部位に設ける必要がある。制御ループ
の問題を最小限にするために、板からの電場によって不
当に影響されることのないように、センサがウェブ通路
に沿って長手方向に配置される距離が出来るかぎり短く
維持されるようにすべきである。センサおよび制御器と
しては、市販の種々のものが可能である。両者とも市販
されているものでもよく、およびこの種の設計によるも
のの１つであってもよい。センサの例としては、静電メ
ーター、非接触静電電圧計、電流計のようにウェブに電
気容量的に連結されているが電荷測定器を介して接地さ
れている板等である。本発明において使用可能な制御器
は種々のものがある。それらには、単純に作用する増幅
器があり、コンピュータ又はプログラム可能なロジック
制御器におけるループを制御するフィードバックループ
を具備する。アレン−ブラドレイ（Ａｌｌｅｎ−Ｂｒａ
ｄｌｅｙ）、ゼネラルエレクトリック（ＧＥ）、テイラ
ー（Ｔａｙｌｏｒ）およびウエスチングハウス（Ｗｅｓ
ｔｉｎｇｈｏｕｓ）の全ては設定値に制御するように設
計された装置を製作している。これらの装置のいずれか
を本発明で使用することができる。既に市販されている
センサの１つとして、ウェブの自由スパン上の自由電荷
制御機構の後流に短距離に取付けられた静電メーターが
ある。静電メーターからの信号は市販のアナログ又はデ
ジタル制御器に入力され、この制御器は導体板に対して
適当な制御可能な電圧源、例えば高圧のバイポーラ増幅
器への出力電圧を与える。

【００１３】具体例 幅３５ｍｍで厚さ０．００５インチのポリエステルのウ
エブと、厚さ０．００５インチのセルロースアセテート
のウエブを連続的に試験した。ウエブが搬送ローラのま
わりを約１２０°の接触角度で通過する際にウエブの表
面に近接するようにグリッド制御イオナイザを配置する
ことにより、ウエブチャージステーションがウエブ通路
中に形成された。イオナイザのコロナ線は高圧電源に接
続され、イオナイザのクリッド及び本体は抵抗を介して
接地され、もってクリッド及び本体は、それらを打撃し
且つグランドに対して抵抗値となるようなイオン電流に
よって決定される電圧を達成した。このローラの直後の
ウエブのスパンにおいて、１対のグランド−グリッドコ
ロナ線イオナイザが相互に隣接して取付けられ、ローラ
に接触しているウエブの表面に面しており、ウエブから
約１／２インチ離れていた。イオナイザの反対側に、金
属板がウエブから約１／４インチ離れて配置された。こ
の金属板はクラッドから電気的に絶縁され、高圧バイポ
ーラ電源の出力に接続された。ウエブのこの同じスパン
に沿って更に、モンロエモデル（Ｍｏｎｒｏｅ Ｍｏｄ
ｅｌ）２４５電場メーター・プローブがウエブの表面か
ら約１ｃｍで取付けられた。この電場メーターの出力は
チャートレコーダーに記録され、この試験を行う作業者
に容易に監視できた。１対のグランド・グリッドイオナ
イザ、金属板及び電場メーター・プローブの形状は図３
の配置に対応したものであった。

【００１４】電子制御器は使用できなかったので、金属
板に対するフィードバックは手動で行った。電場メータ
ーの出力はチャートで表された。作業者はチャートを監
視し、バイポーラ高圧電源の出力を電場メーターの読取
り値がゼロとなるように調整した。事実、これはかなり
粗雑な制御ループであるが、このチャージ制御方法が順
調にいけば作業者が電場をゼロ近く維持するべく電源を
調整するには十分であり、作業者が行うことの出来ない
適当なチューニングを伴ったものを電子制御を用いて行
うのが容易となるであろう。

【００１５】ウエブはチャージステーションにて印加さ
れる種々のチャージレベルでもって種々の速度で走行
し、作業者は容易に電源を調整してウエブにおけるチャ
ージレベル及び機械速度の変化を補償して金属板に続く
スパンにおいてほぼゼロの電場強度に維持した。図４は
３００フィート／分（ｆｐｍ）で走行した時のチャート
記録の一部である。図示の部分はデータの丁度２分間を
示している。電場メーターの出力を示す軌跡１及びウエ
ブ前のチャージステーションにてウエブに印加されるチ
ャージの測定量を示す軌跡４が監視される。チャート記
録器は各ペンが正及び負の両者の電圧を記録するように
設定され、正の電圧はチャートの上半分に示され、負の
電圧はチャートの下半分に示されている。ペン４は点線
の符号４ａにそのゼロ点をもつ。ペン１はペン４の中心
下に、点線の符号１ａにそのゼロ点をもつ。ペン１の増
幅器のゲインは２つのゼロ点間の距離が電場強度におい
て５００Ｖ／ｃｍの変化をあらわすように調整される。

【００１６】この特定の走行中に何が起こったかを説明
するためにこのチャートにおいてＡ〜Ｇの符号を付し
た。走行の開始時Ａにおいて、ウエブ上のチャージはイ
オナイザがオンされている全期間において、ごく僅か正
であった。金属板電源はＢ点でオンにされ、ほぼゼロ電
場を達成するように調整される。点Ｃにおいて、チャー
ジステーションにおいてイオナイザに印加される負の電
圧は大幅に増加され、その結果ウエブにかかる正味チャ
ージは高い負の値となる。ペン４はこの点においてチャ
ートの底部から完全に離れる方向に変化する。ペン１は
電場メーターのプローブにおける電場もまた約−８５０
Ｖ／ｃｍにまで負の値が高くなることを示している。点
Ｄにおいて、金属板に対する電源が、最初は誤った方向
に、その後正しい方向に調整された。電源の極が変化さ
れ、且つその結果、作業者が電源の供給電圧を下げるこ
とにより補正されるパルスを正極となるようにする。点
Ｅにおいて金属板への電圧の微調整が行われ、電場をゼ
ロと−１００Ｖ／ｃｍとの間に調整された。その後点Ｆ
においてイオナイザに対する負の電源供給は遮断され、
ウエブの電荷は再度僅かな正の値となる。電場は約＋８
００Ｖ／ｃｍとなった。作業者は金属板電圧を調整し電
場メーターの読取り値が加工するように再調整う、もっ
て点Ｇにおいて電場が５０ボルト／ｃｍからゼロの値と
なるようにする。これは、制御が手動で行われる場合に
おいても、この方法の自由電荷の制御が有効であること
を示している。

【００１７】自由電荷制御のこの方法及び装置は、非常
にゼロに近い場合であってもウエブ上への電荷濃度の非
常の円滑な制御が提供する。本発明は、従来の装置より
も一層、ウエブ上にかかる自由電荷を制御するための有
効な手段である。これはＡＣイオナイザを使用する場合
のようにウエブに対して変調された信号を付与するもの
ではない。更に、この方法は、イオナイザのコロナワイ
ヤ電圧を変化させることによりイオナイザのイオン出力
を変化させる方法よりも有利である。というのは、イオ
ナイザを所定の電圧又は所定の電流で駆動することによ
り、それらの作動の長さを延長することができ、これに
より狭い電圧又は電流の範囲で作動させて、もって放電
及び他の高圧による損傷の可能性を減じ、故障の危険性
を減少するものである。また、本発明はイオナイザの故
障を容易に検出できるようにする。即ち、イオナイザに
印加される電流及び電圧は制御器によって悪影響を受け
て、通常の作動している間に大幅に変化することはない
からである。また、本発明は、接地されたスクリーン及
び本体を有するＤＣイオナイザとして作動し、もって作
動の間及び試験の間においてイオナイザが人に対して電
気的に安全である、という点で有利である。更に、本発
明の高圧の金属板は、チャージ制御方法の性能に悪影響
を与えることなく電流を防護し又は制限するための、シ
ールド及び絶縁被覆を施すことにより、電気的に安全に
製作することができる。

【００１８】なお、本発明の実施態様としては次のもの
が考えられる。 −−前記第１及び第２の定電圧ＤＣイオナイザが電圧源
に接続されている請求項１に記載の装置。−− −−前記第１及び第２の定電流ＤＣイオナイザが電圧源
に接続されている請求項２に記載の装置。−−

【００１９】以上、添付図面を参照して本発明の実施例
について詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限
定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内にお
いて種々の形態、変形、修正等が可能であることに留意
すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は従来の自由電荷イオナイザを示す。

【図２】図２は本発明の自由電荷イオナイザを示す。

【図３】図３は本発明の自由電荷イオナイザの細部を図
解的に示す。

【図４】図４は本発明のイオナイザの前後位置における
ウエブにかかる電圧の軌跡を示す。

【符号の説明】

１２…ウエブ １８…センサ ２３、２５…イオナイザ ２４…制御（導体）板 ３１…電源 ３２…制御器 ３０…ＤＣ高電圧源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動するウエブ上の自由電荷を制御する
   装置において、 １つの極を有する第１の定電圧ＤＣイオナイザと、 前記第１のイオナイザとは反対の極を有し、且つ第１の
   イオナイザに隣接して配置される第２の定電圧ＤＣイオ
   ナイザと、 前記第１及び第２のイオナイザとは反対側に設置された
   導体板と、 該導体板の電圧を制御するように前記導体板に接続され
   た制御可能なバイポーラ電圧源と、 ウエブを前記導体板と前記第１及び第２のイオナイザと
   の間で移動させる手段と、 前記導体板及びイオナイザの下流におけるウエブ上の平
   均電荷濃度を測定し、且つ出力を発生する手段と、 を具備し、前記出力に応じて前記制御可能なバイポーラ
   電圧源を調整することにより、移動するウエブ上の電荷
   が制御されることを特徴とする、移動するウエブの電荷
   制御装置。
2. 【請求項２】 移動するウエブ上の自由電荷を制御する
   装置において、 １つの極を有する第１の定電流ＤＣイオナイザと、 前記第１のイオナイザとは反対の極を有し、且つ第１の
   イオナイザに隣接して配置される第２の定電流ＤＣイオ
   ナイザと、 前記第１及び第２のイオナイザとは反対側に設置された
   導体板と、 該導体板の電圧を制御するように前記導体板に接続され
   た制御可能なバイポーラ電圧源と、 ウエブを前記導体板と前記第１及び第２のイオナイザと
   の間で移動させる手段と、 前記導体板及びイオナイザの下流におけるウエブ上の平
   均電荷濃度を測定し、且つ出力を発生する手段と、 を具備し、前記出力に応じて前記制御可能なバイポーラ
   電圧源を調整することにより、移動するウエブ上の電荷
   が制御されることを特徴とする、移動するウエブの電荷
   制御装置。
3. 【請求項３】 ウエブ上の自由電荷を制御する方法にお
   いて、 第１の表面と第２の表面とを有するウエブを処理領域を
   通過させるように移動させ、 該ウエブの第１の表面に面する処理領域に第１の所定静
   電場を設定し、 前記ウエブの第１の表面に面する処理領域における第１
   の静電場とは反対の極で該第１の静電場に隣接する第２
   の所定静電場を設定し、 前記ウエブの第２の表面に面する処理領域に導体板を設
   け、 前記処理領域の下流の位置においてウエブ上の平均電荷
   濃度を測定し、更にウエブ上で測定した平均電荷濃度に
   応じて前記導体板上の電圧を制御することを特徴とす
   る、ウエブの電荷制御方法。