JP4904133B2 - 帯電モニタ装置およびイオン生成装置の性能評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、帯電物の除電に使用されるイオン生成装置の性能を評価するための帯電モニタ装置に関する。さらに、本発明はこの帯電モニタ装置を使用してイオン生成装置の性能を評価する方法に関する。

イオン生成装置（いわゆるイオナイザ）は、一般に、放電針とこれに対向する対向電極との間に高電圧を印加することにより、放電針からコロナ放電を発生させる。そして、このコロナ放電によって、空気をイオン化して、正および負の空気イオンを生成する。この種のイオン生成装置は、生成した正および負の空気イオンによって、帯電物の電荷を中和できることから、通常、帯電物の除電を行なう除電装置として使用される。

この種のイオン生成装置の除電特性やイオンバランスなどを評価するための装置として、ＩＥＣ ６１３４０−５−１や、ＪＩＳ ＴＲ Ｃ ００２７−１で規格化された帯電プレートモニタと言われる装置（例えば非特許文献１、２を参照）が用いられている。図９は、この帯電プレートモニタ装置の概略構成を示す図である。

図示の如く、この帯電プレートモニタ装置は、帯電プレート１００と、この帯電プレート１００にスイッチ１０１を介して正または負の直流高電圧を印加する高圧電源１０２と、帯電プレート１００の電位を非接触センサ１０３を介して測定する表面電位測定装置１０４と、帯電プレート１００の電位の減衰時間を測定するタイマ１０５とを備えている。

帯電プレート１００は、１５０ｍｍ角の金属製のプレート（方形板状の導体）であり、接地された金属板１０６に絶縁物１０７を介して取り付けられている。この帯電プレート１００が、擬似的な帯電物として機能するものである。

このような帯電プレートモニタ装置を使用して、イオン生成装置の性能評価を行なう場合、高圧電源１０２から帯電プレート１００に＋１０００Ｖあるいは−１０００Ｖの直流高電圧が印加され、該帯電プレート１００が帯電される。そして、この帯電状態で、帯電プレート１００に対向配置したイオン生成装置を動作させ、帯電プレート１００の電荷を中和させる（帯電プレート１００の除電を行なう）。

このとき、帯電プレート１００の電位が、＋１０００Ｖから＋１００Ｖまで、あるいは−１０００Ｖから−１００Ｖまで減衰するのに要する減衰時間がタイマ１０５で計測される。また、帯電プレータ１００の電位の減衰後の定常状態における帯電プレート１００の電位（該電位の定常値）がオフセット電圧として、表面電位測定装置１０４で測定される。これらの減衰時間およびオフセット電圧が、イオン生成装置の性能評価の指標として使用される。すなわち、減衰時間は、イオン生成装置による帯電物の除電に要する時間に相当するので、該減衰時間が短いほど、短時間で帯電物の除電を行なうことが可能であることを意味する。また、オフセット電圧は、イオン生成装置で発生する正負の空気イオン量のバランス（イオンバランス）の指標となり、該オフセット電圧が０に近いほど、イオンバランスの偏りが小さいことを意味する。
ＩＥＣ 61340-5-1(1998)の技術報告／"Technical Report : Protection of electronic device from electrostatic Phenomena - General requirments" ＪＩＳ TR C 0027-1(2002)／「静電気現象からの電子デバイスの保護−一般的要求事項−」の付属書Ａ．６「イオナイザの試験方法と装置」

ところで、イオン生成装置の除電対象とする帯電物は、通常、絶縁物であるか、もしくは、絶縁物と導体とが混在する物体であるので、その帯電時の電荷分布は一般には、均一的にならない。例えば帯電物の１つもしくは複数の局所に正または負の電荷が集中するような電荷分布となる場合が多々ある。また、正の電荷で帯電する局所と負の電荷で帯電する局所とが混在するような場合もある。

一方、イオン生成装置の性能を評価するための前記した従来の帯電プレートモニタ装置では、擬似的な帯電物としての帯電プレート１００が導体であるので、これを帯電させると、正または負のいずれかの電荷によって等電位面が形成される。従って、従来の帯電プレートモニタ装置における擬似的な帯電物としての帯電プレート１００は、イオン生成装置により実際に除電しようとする帯電物で生じるような種々様々の不均一な電荷分布（正および負の電荷が混在するような電荷分布を含む）を実現することができない。

また、帯電物の帯電の仕方によって、帯電物とイオン生成装置との間や、帯電物の局所間で形成される電界のパターンが相違し、ひいては、帯電物の局所毎にイオン生成装置による除電特性が一般には異なるものとなる。このため、擬似的な導体帯電物としての帯電プレートに対するイオン生成装置の除電性能が要求を満たすものであっても、不均一な電荷分布で帯電する実際の帯電物に対するイオン生成装置の除電性能が要求を満たすとは限らない。例えば、実際の帯電物では、十分な除電に要する時間が局所的に長くなり過ぎたり、あるいは、該帯電物の全体の除電が不均一なものとなる（局所的に除電が不十分なものとなる）場合がある。従って、従来の帯電プレートモニタ装置では、不均一な電荷分布で帯電するような帯電物を除電対象とするイオン生成装置の性能の評価を適切に行なうことができないものとなっていた。

なお、帯電プレートの全体を絶縁物により構成しても、該帯電プレートを再現性のある所望の形態で帯電させることは一般には、困難である。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、種々様々の電荷分布を有する擬似的な帯電物を実現でき、イオン生成装置の除電対象とする種々様々の帯電物の除電に関する該イオン生成装置の性能評価を可能とする帯電モニタ装置を提供することを目的とする。また、該帯電モニタ装置を使用して、イオン生成装置の評価を適切に行なうことができる性能評価方法を提供することを目的とする。

本発明の帯電モニタ装置は、かかる目的を達成するために、帯電物を除電するための空気イオンを生成するイオン生成装置の性能を評価するための帯電モニタ装置であって、電圧の印加により正極性または負極性にそれぞれ帯電可能な互いに絶縁された複数の導体部材を擬似的な帯電物として備えると共に、各導体部材の電位または電荷量に応じた出力を発生するセンサを備え、前記複数の導体部材は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を互いに直交する３軸とする直交座標系のＺ軸方向で見たとき、離散的に分布するように配置され、各導体部材の外表面のうちの少なくとも一部が前記イオン生成装置から放出される空気イオンの供給を受ける部分として露出されており、前記複数の導体部材のうちの少なくとも２つ以上の導体部材は、前記Ｚ軸方向での位置が互いに異なるように設けられていることを特徴とする。

かかる本発明に帯電モニタ装置では、前記複数の導体部材のそれぞれが互いに絶縁されているので、それぞれの導体部材を個別に帯電させることができる。すなわち、各導体部材を、各別の大きさまたは極性の電圧で帯電させることができる。そして、これらの複数の導体部材は、Ｚ軸方向で見たときに離散的に分布するように配置されているので、該複数の導体部材の全体によって、少なくとも１次元的または２次元的に変化するような電荷分布（例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のうちの一方、または両者の方向で変化するような電荷分布）を有する擬似的な帯電物を実現できることとなる。この場合、各導体部材に印加する電圧の大きさや極性は任意で良いので、種々様々の所望の電荷分布を実現できる。

そして、各導体部材の外表面のうちの少なくとも一部が露出されているので、各導体部材を帯電させた後に、複数の導体部材の全体に前記イオン生成装置から空気イオンを供給することによって、各導体部材の除電を行なうことができる。さらに、このとき、前記センサの出力によって、各導体部材毎に、その除電の形態を観測することができる。換言すれば、前記複数の導体部材の全体における、各導体部材の位置に相当する局所毎にイオン生成装置による除電の形態を観測できる。

このように、本発明の帯電モニタ装置によれば、前記複数の導体部材の全体によって、種々様々な電荷分布を有する擬似的な帯電物を実現することができると共に、それを除電するようにイオン生成装置を作動させながら、該擬似的な帯電物の局所毎に（各導体部材毎に）除電の形態を観測できるので、種々様々の帯電物の除電に関する該イオン生成装置の性能評価を行なうことが可能となる。

また、本発明の帯電モニタ装置では、前記複数の導体部材のうちの少なくとも２つ以上の導体部材は、前記Ｚ軸方向での位置が互いに異なるように設けられている。

このようにすることによって、Ｚ軸方向で見たときに１次元的または２次元的に変化する電荷分布だけでなく、さらにＺ軸方向にも変化する電荷分布を前記複数の導体部材の全体によって実現することができる。特に、Ｚ軸方向で見たときの導体部材の配置を２次元的に離散的に分布する配置とすると共に、２つ以上の導体部材のＺ軸方向の位置を互いに異ならせるようにした場合には、前記複数の導体部材の全体によって、３次元的な電荷分布を実現できることとなる。

また、本発明の帯電モニタ装置では、前記複数の導体部材は、前記Ｚ軸方向で見たとき、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に配置されていることが好ましい。

これによれば、イオン生成装置が除電対象とする帯電物の帯電時の電荷分布の形態によらずに、その電荷分布を擬似する帯電物を前記複数の導体部材の全体によって容易に実現できる。

次に、本発明のイオン生成装置の性能評価方法は、前記した本発明の帯電モニタ装置を使用して、前記イオン生成装置の性能を評価する方法であって、前記帯電モニタ装置の複数の導体部材のうちの１つ以上の導体部材を、当該１つ以上の導体部材のそれぞれに対応してあらかじめ定めた設定値の電圧の一時的な印加によって正極性または負極性に帯電させ、且つ、前記イオン生成装置から前記各導体部材の外表面の露出部分に前記空気イオンが供給されるように該イオン生成装置を各導体部材から前記Ｚ軸方向に間隔を存して配置した状態で、該イオン生成装置を作動させるステップと、該イオン生成装置の作動中に、前記各導体部材の電位もしくは電荷量の経時変化を該導体部材に対応する前記センサの出力を基に観測するステップとを備えたことを特徴とする。

かかる性能評価方法によれば、帯電モニタ装置の複数の導体部材のうちの１つ以上の導体部材を、当該１つ以上の導体部材のそれぞれに対応してあらかじめ定めた設定値の電圧によって正極性または負極性に帯電させることによって、複数の導体部材の全体によって、所望の電荷分布を有する擬似的な帯電物が実現される。なお、帯電を必要としない導体部材（前記設定値の電圧を印加する導体部材以外の導体部材）については、例えばそれを一時的に接地することで、非帯電状態にしておけばよい。

次いで、上記の如くイオン生成装置を配置した状態で、該イオン生成装置を作動させることによって、各導体部材に空気イオンを供給し、各導体部材の除電を行なう。そして、このイオン生成装置の作動中に、前記各導体部材の電位もしくは電荷量の経時変化を該導体部材に対応する前記センサの出力を基に観測する。例えば、帯電させた各導体部材の電位もしくは電荷量がイオン生成装置の作動開始時の初期値から所定値まで減衰するのに要する時間や、各導体部材の電位もしくは電荷量の最終的な収束値である定常値を前記センサの出力を基に計測する。これにより、各導体部材毎に、その箇所での除電形態を観測することができる。

この場合、前記複数の導体部材の全体によって、種々様々な電荷分布を実現でき、また、各導体部材の箇所毎に、その電位もしくは電荷量の経時変化を観測できるので、イオン生成装置による実際の帯電物の除電形態と同様の形態での除電形態を観測することができる。従って、その観測結果を基に、イオン生成装置の評価を適切に行なうことができる。

本発明の第１実施形態を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施形態におけるの帯電モニタ装置の外観斜視図、図２は該帯電モニタ装置を上方から見た平面図、図３は図２のIII−III線断面図である。

図１を参照して、本実施形態の帯電モニタ装置１は、基台２と、この基台２上に複数の支柱３を介して支持された基板４と、この基板４の上側に配置された複数（図では４９個）の導体部材５を備える。なお、本実施形態の説明は、便宜上、図１に示すようにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を互いに直交する３軸とする直交座標系Ｃを想定して行なう。直交座標系Ｃの各軸の方向は、互いに直交している限り、どのような方向にとってもよいが、本実施形態の説明では、Ｚ軸の方向を上下方向（鉛直方向）、Ｘ軸およびＹ軸の方向を水平方向とする。このことは、後述する他の実施形態でも同様である。

基台２は、金属などの導電性材料により平板状に形成され、図示しない接地ケーブルを介して接地されている。なお、基台２は、平板状である必要はなく、例えば箱状のものやテーブル状のものであってもよい。基台２に後述する直流高圧電源１０や測定器などを取り付けたり、あるいは、収納するようにしてもよい。

基板４は、本実施形態では絶縁物からなる方形板状のものであり、基台２の上面と平行な水平姿勢（ＸＹ座標平面に平行な姿勢）で基台２の上方に配置されている。そして、該基板４の外周寄りの部分（本実施形態では、基板４の４隅）と基台２との間に介装された複数の支柱３によって、基板４が基台２に支持されている。なお、基板４は方形状である必要ない。

前記複数の導体部材５は、その全体が擬似的な帯電物として機能し、個々の導体部材５が、その擬似的な帯電物の局所部分として機能するものである。各導体部材５は、本実施形態では、互いに同一径および同一の厚さの円板形状に形成され、その材質は例えばステンレスなどの金属である。そして、各導体部材５は、個々の導体部材５に対応して基板４の上面から上方に向かってＺ軸方向（基板４の法線方向）に突設された複数の（導体部材５と同数の）円柱状の柱体６のそれぞれの先端面（上端面）に同軸に固着されている。各柱体６は絶縁物から構成されている。また、各導体部材５は、互いに非接触状態で後述する如く配置されている。なお、柱体６は、基板４に接着剤などにより固着してもよいが、基板４と一体に形成してもよい。また、各導体部材５は、接着剤などにより柱体６の先端面に固着してもよいが、該柱体６の先端面に蒸着して形成してもよい。

上記の如く設けられた複数の導体部材５は、それぞれが固着された柱体６および基板４を介して互いに電気的に絶縁されている。また、各導体部材５の上面および外周面が後述するイオン生成装置から供給される空気イオンを受ける部分として露出されている。

これらの導体部材５の全体は、本実施形態では、次のように離散的に配置されている。すなわち、これらの導体部材５の全体は、それをＺ軸方向で見たとき、図２に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにマトリクス状（格子配列状）に並ぶように配置されている。より詳しく言えば、複数の導体部材５の配置をＸＹ座標平面に投影して見たとき、該ＸＹ座標平面上で、Ｙ軸方向に間隔を存してＸ軸と平行に並ぶ複数の直線のそれぞれと、Ｘ軸方向に間隔を存してＹ軸と平行に並ぶ複数の直線のそれぞれとの交点に各導体部材５が位置するように、導体部材５の全体が配置されている。本実施形態では、これらの導体部材５は、互いに接触しないようにＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ等間隔で配置されている。また、本実施形態では、各導体部材５の基板４からの距離、換言すれば、Ｚ軸方向での各導体部材５の位置は、いずれも同一とされている。従って、導体部材５の全体は、ＸＹ座標平面に平行な同一の平面上で離散的に配置されている。

図３に示すように、基板４の下面には、各導体部材５の直下の位置で、複数の（導体部材５と同数の）測定用電極部材７がそれぞれ固着されている。各測定用電極部材７は、導電性の円板状のものであり、前記各柱体６の先端面（上端面）と基板４の下面との間で、該柱体６および基板４を該柱体６の軸心方向（Ｚ軸方向）に貫通するように該柱体６および基板４に嵌挿された棒状の導通部材８を介して導体部材５に導通されている。そして、基台２上には、各導体部材５の電位または電荷量に応じた出力をそれぞれ発生する複数のセンサ９が、各導体部材５の直下で、該導体部材５に導通する測定用電極部材７に対向するように固設されている。なお、本実施形態では、各センサ９は、非接触式のセンサであるが、接触式のセンサを使用し、各測定用電極部材７に該センサ９を接触させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、基板４から突設した柱体６の先端面に各導体部材５を固着するようにしたが、各導体部材５を基板４の上面に直接的に固着するようにしてもよい。

次に、本実施形態の帯電モニタ装置１を使用して、イオン生成装置の性能を評価する手法を説明する。

まず、各導体部材５に帯電させるべき電位の設定値の組（導体部材５の個数分の電位の設定値から成る組）をあらかじめ定めておく。この場合、該電位の設定値の組は、１種類である必要はなく、複数種類でもよい。また、各導体部材５の電位の設定値は、全ての導体部材５に対して同一でもよいが、各導体部材５毎に互いに大きさ（絶対値）もしくは極性が異なる設定値を定めたり、あるいは、導体部材５を複数のグループに分類し、その各グループ毎に、互いに大きさ（絶対値）もしくは極性が異なる設定値を定めてもよい。また、いずれかの導体部材５の電位の設定値を０にしてもよい。

このような電位の設定値の組は、評価対象のイオン生成装置に要求される性能、あるいは、イオン生成装置の評価項目、あるいは、該イオン生成装置が除電対象とする帯電物の性状（特に該帯電物の帯電時の電荷分布の傾向）などを考慮して設定すればよい。例えば、特定の帯電物の除電を行なうためのイオン生成装置による該帯電物の除電が適切に行なわれるか否かを評価する場合には、その帯電物で発生し易い電荷の分布（２次元的な分布）に近い分布形態で、各位置の導体部材５の電位の設定値の組を１種類以上、定めることが考えられる。また、例えば、除電対象の種類が特定されない携帯型のイオン生成装置の除電性能を評価する場合には、各導体部材５の電位の設定値の組を任意に複数種類定めることが考えられる。

次いで、図３に示すように各導体部材５に直流高圧電源１０を接続して、各導体部材５に接地部との間で上記の如く定めた設定値の電圧を一時的に印加し、該導体部材５を帯電させる。なお、その帯電後には、各導体部材５から直流高圧電源１０を切り離す。また、電位の設定値が０である導体部材５（帯電させる必要が無い導体部材５）については、それを直流高圧電源１０に接続する必要はなく、該導体部材５を一時的に接地することで、該導体部材５を非帯電状態にする。あるいは、直流高圧電源１０の出力電圧を０Ｖに設定可能である場合には、該直流高圧電源１０から該導体部材５に０Ｖの電圧を付与するようにしてもよい。

このように各導体部材５（より正確には、電位の設定値が０Ｖである導体部材５を除く導体部材５）を帯電させることにより、帯電モニタ装置１に備えた導体部材５の全体によって、種々様々の所望の電荷分布（２次元的な電荷分布）を擬似的に実現できることとなる。例えば、各導体部材５の電位の設定値が全ての導体部材５について同一である場合には、２次元的に均一な電荷分布を擬似的に実現できる。また、例えば、Ｙ軸方向の位置が、ある同一の位置である各導体部材５の電位の設定値が互いに異なるような場合には、そのＹ軸方向の同一の位置にある導体部材５の列によって、Ｘ軸方向に変化する電荷分布を実現できる。

補足すると、各導体部材５を帯電させるとき、各導体部材５に導通する測定用電極部材７に直流高圧電源１０を接続して、該導体部材５を帯電させてもよい。また、例えば各導体部材５に導通する接続端子を基板４の外周部等に集中させて設けておき、その接続端子を介して直流高圧電源１０を各導体部材５に接続するようにしてもよい。さらに、電位の設定値が互いに同一である２つ以上の導体部材５については、それらを互いに接続して導通させた上で、直流高圧電源１０に接続して、それらの導体部材５を一括して同電位に帯電させるようにしてもよい。

上記のように導体部材５を帯電させることに加えて、さらに、図３に仮想線で示すように、評価対象のイオン生成装置Ｗを、各導体部材５とＺ軸方向（上下方向）に所定の間隔を存するようにして、基板４の上方に配置する。このとき、イオン生成装置Ｗで生成されて放出される空気イオン（正負の空気イオン）が、各導体部材５の露出部分（主に上面）に供給され得るように、該イオン生成装置Ｗの空気イオン放出部（図示省略）を各導体部材５の上面に臨ませて、該イオン生成装置Ｗが基板４の上方に配置される。

次いで、イオン生成装置Ｗを作動させ、該イオン生成装置Ｗから各導体部材５への空気イオン（正負の空気イオン）の供給を開始する。そして、このイオン生成装置Ｗの作動中に、前記各センサ９の出力を図示しない計測器に取り込んで、各導体部材５の電位または電荷量の経時変化を観測する。より具体的には、例えば、各導体部材５の電位または電荷量が初期値（イオン生成装置Ｗの作動開始時の値）から、所定値まで減衰するのに要する時間（以下、減衰時間という）や、各導体部材５の電位または電荷量の最終的な収束値である定常値（イオン生成装置Ｗの作動を開始してから十分な時間が経過した時点での該電位または電荷量の値。以下、オフセット値という）を各センサ９の出力から計測する。なお、各導体部材５の電位の設定値の組を複数種類、定めた場合には、その各組毎に、上記の計測を行なう。そして、これらの計測値を基に、イオン生成装置Ｗの性能を評価する。

この場合、各導体部材５の電位または電荷量の経時変化を観測することで、各導体部材５の位置（ＸＹ座標平面上での２次元的な位置）毎に、イオン生成装置Ｗによる該導体部材５の除電がどのように行なわれるかを把握することができる。換言すれば、導体部材５の全体における局所毎に、イオン生成装置Ｗによる除電の形態を把握することができる。例えば、各導体部材５の前記減衰時間の計測値によって、各導体部材５の位置毎に、その位置での除電に要する時間（その位置の導体部材５の電位または電荷量が十分に減衰するまでの時間）が把握される。また、各導体部材５の前記オフセット値の計測値によって、各導体部材５の位置毎に、その位置でのイオンバランスの度合いが判り、ひいては、導体部材５の全体を含む水平面（ＸＹ座標平面に平行な面）上での２次元的なイオンバランスの偏りが把握される。

そして、上記のような各導体部材５の電位または電荷量の経時変化の観測結果から、イオン生成装置Ｗによる実際の帯電物の除電が適切に行なわれるか否かなど、該イオン生成装置Ｗの性能評価を行なうことができる。例えば、ある導体部材５の前記減衰時間が、他の導体部材５の減衰時間に比して大幅に長いような場合には、前記の如くあらかじめ定めた電位の設定値の組に対応する電荷分布を生じるような帯電物の除電時間が短すぎると、該帯電物の除電が局所的に不十分となる恐れがあると評価することができる。また、例えば、ある導体部材５の前記オフセット値が他の導体部材５の前記オフセット値よりも比較的大きい場合には、イオンバランスの２次元的な偏り（導体部材５が配置された平面上での偏り）が大きく、帯電物の除電が不均一なものとなる恐れがあると評価することができる。

このように、前記帯電モニタ装置１を使用することによって、各導体部材５の位置毎に（導体部材５の全体における局所毎に）、イオン生成装置Ｗによる除電の形態を観測して、該イオン生成装置Ｗの性能を評価でき、また、各導体部材５を種々様々な値の電位に帯電させることができる。このため、イオン生成装置Ｗの除電対象とする帯電物の性状やイオン生成装置Ｗの要求性能などを考慮しつつ、該イオン生成装置Ｗの品質管理を適切に行なうことができる。さらに、イオン生成装置Ｗの据付不良などを発見することもできる。また、イオン生成装置Ｗの評価結果を基に、除電対象とする帯電物の性状や該イオン生成装置Ｗの要求性能などを踏まえて、イオン生成装置Ｗの改良・設計の指針を的確に構築することが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態を図４を参照して説明する。図４は本実施形態の帯電モニタ装置の要部の断面図である。なお、本実施形態の説明では、前記第１実施形態と同一の機能部分もしくは同一構成部分については、第１実施形態と同一の参照符号を用い、詳細な説明を省略する。そして、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。

前記第１実施形態では、複数の導体部材５の全てをＸＹ座標平面に平行な同一平面上に配置して、それらの導体部材５のＺ軸方向の位置を同一にしたが、本実施形態では、それらの導体部材５のうちの２つ以上の導体部材５のＺ軸方向の位置を互いに異ならせるようにした。本実施形態は、この点でのみ、前記第１実施形態と相違するものである。

図４は、本実施形態で、上記のように２つ以上の導体部材５のＺ軸方向の位置を互いに異ならせた例を示す断面図（図２のIII−III線断面図に相当する断面図）である。図示の如く、本実施形態では、複数の柱体６（図示の例ではＹ軸方向に並ぶ柱体６）の長さが互いに異なるものとされ、それらの各柱体６の先端面（上端面）に、前記第１実施形態と同様に導体部材５が固着されている。これにより、これらの導体部材５のＺ軸方向の位置（基板４の上面からの距離）が、互いに異なるものとされている。なお、図４に示した４個の導体部材５以外の導体部材５についても、Ｚ軸方向の位置が互いに異なるようにしてもよい。また、この場合、全ての導体部材５のＺ軸方向の位置が互いに異なる必要はなく、その一部の導体部材５のＺ軸方向の位置が同一であってもよい。

本実施形態の帯電モニタ装置の上記以外の構成は、第１実施形態と同じである。また、この帯電モニタ装置によるイオン生成装置の評価の手法も第１実施形態と同じである。

上記のように２つ以上の導体部材５のＺ軸方向の位置を互いに異ならせた本実施形態の帯電モニタ装置を使用した場合には、各導体部材５を前記第１実施形態と同様に帯電させることによって、空間的（３次元的）な電荷分布を擬似的に実現できることとなる。このため、例えば、半導体デバイスや磁気ヘッドなどの立体構造物の帯電時の電荷分布と同様の形態の電荷分布を導体部材５の全体により擬似的に実現することができる。ひいては、該立体構造物を除電対象とするようなイオン生成装置の性能を好適に評価することが可能となる。

補足すると、前記第１実施形態では、各導体部材５を帯電させることによって、該導体部材５の全体により実現される電荷分布は２次元的なものとなるので、前記第１実施形態で説明した帯電モニタ装置１は、平面的な帯電面を有する帯電物（例えばガラス板）を除電対象とするイオン生成装置Ｗの評価に使用することが適している。

なお、以上説明した第１実施形態および第２実施形態では、各導体部材５を円板形状に形成したが、多角形状などの他の形状に形成してもよい。また、各導体部材５を、その電位または電荷を個別に測定し得る範囲内で、より小さなものにして、より多くの導体部材５を密集させて配置するようにしてもよい。

次に、本発明の第３実施形態を図５および図６を参照して説明する。図５は本実施形態における帯電モニタ装置１１の斜視図、図６は図５のVI−VI線断面図である。なお、本実施形態の説明では、前記第１実施形態と同一の機能部分もしくは同一構成部分については、第１実施形態と同一の参照符号を用い、詳細な説明を省略する。そして、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図５を参照して、本実施形態の帯電モニタ装置１１は、前記第１実施形態のものと同様に、基台２に複数の支柱３を介して支持された基板４を備える。そして、帯電モニタ装置１１は、この基板４の上面に固着された複数のバー状の導体部材１２を備えている。これらの導体部材１２の全体が、擬似的な帯電物として機能し、個々の導体部材１２がその擬似的な帯電物の局所として機能するものである。この場合、各導体部材１２は、図５のＸ軸方向に延在し、且つ、Ｙ軸方向に等間隔で配置されている。また、各導体部材１２のサイズ（厚さ、長さ、幅）および形状は、いずれも同一である。従って、これらの導体部材１２は、ＸＹ座標平面に平行な同一の水平面上に配置されている。

また、図６に示すように、帯電モニタ装置１１は、各導体部材１２にそれぞれ導通する複数の測定用電極部材１３を備えている。本実施形態では、各測定用電極部材１３は、棒状に形成され、各導体部材１２の長手方向の中央部の下面（基板４の上面）から、基板４の下側まで、該基板４をその法線方向（Ｚ軸方向）に貫通するようにして、該導体部材１２の直下で該基板４に嵌挿されている。そして、該測定用電極部材１３の上端面が導体部材１２に接触されて導通されている。また、測定用電極部材１３の下端部は、基板４の下側に若干突出されている。なお、導体部材１２と測定用電極部材１３とを一体に形成してもよい。また、前記第１実施形態と同様に、測定用電極部材を基板４の下面に固着し、それを導通部材を介して導体部材１２に導通させるようにしてもよい。

そして、基台２上には、各導体部材１２の電位または電荷量に応じた出力をそれぞれ発生する複数の（導体部材５と同数の）センサ９が、各導体部材１２の直下で、該導体部材１２に導通する測定用電極部材１３に対向するように固設されている。なお、センサ９は、前記第１実施形態のものと同じでよい。

かかる本実施形態の帯電モニタ装置１１を使用したイオン生成装置の性能評価は、前記第１実施形態と全く同様に行なわれる。

この場合、本実施形態では、各導体部材１２がＸ軸方向に延在して、Ｙ軸方向に離散的に配置されているので、２つ以上の導体部材１２の電位の設定値を互いに異ならせることによって、Ｙ軸方向で電荷量が変化し、且つＸ軸方向での電荷量の変化が無いような電荷分布を擬似的に実現できる。このような本実施形態の帯電モニタ装置１１は、例えばＸ軸方向に移送される巻取り式のフィルムや印刷物などの帯電物を除電対象とするイオン生成装置の評価する場合に適している。

なお、本実施形態では、各導体部材１２のＺ軸方向の位置（基板４の法線方向での位置）を同一にしたが、前記第２実施形態と同様に、２つ以上の導体部材１２のＺ軸方向の位置を互いに異ならせるようにしてもよい。また、各導体部材１２の幅を、その電位または電荷を測定し得る範囲内で、より小さなものにして、より多くの導体部材１２を各導体部材１２の幅方向（Ｙ軸方向）に近接させて配置するようにしてもよい。さらに、各導体部材１２を図６のＹ軸方向に延在させるようにして、Ｘ軸方向に並列させるようにしてもよい。

以上説明した各実施形態では、各導体部材５，１２のサイズや形状を互いに同一にしたが、各導体部材のサイズや形状を、互いに異ならせるようにしてもよい。例えば、図７に示す如く、基板４の上側に、互いにサイズ（面積）や形状が異なる導体部材１４を離散的に配置するようにしてもよい。なお、図７は、同図示のＸ軸およびＹ軸に直交するＺ軸の方向で見たときの平面図（図２と同様の平面図）を示すものである。

この場合、各導体部材１４のサイズや形状は、評価しようとするイオン生成装置が除電対象とする帯電物の帯電時の電荷分布を擬似的に実現し得るように形成すればよい。また、図７の各導体部材１４の電位または電荷量を計測するためには、例えば前記第１実施形態あるいは第３実施形態と同様に、基板４の下面側に、各導体部材１４に導通する複数の（導体部材１４と同数の）測定用電極部材を設け、この測定用電極部材のそれぞれに対向する接触式または非接触式のセンサで、各導体部材１４の電位または電荷量を計測するようにすればよい。

また、導体部材１４のうちのいずれかの導体部材１４を、水平面（ＸＹ座標平面）に対して傾斜させたり、２つ以上の導体部材１４のＺ軸方向の位置を互いに異ならせるようにしてもよい。

また、例えば図８に示す如く、基板４の上側に、互いに径が異なると共に同一の中心点を有する円形または円環状の導体部材１５を、それらの径方向に離散的に分布させて配置するようにしてもよい。なお、図８は、同図示の同図示のＸ軸およびＹ軸に直交するＺ軸の方向で見たときの平面図（図２と同様の平面図）を示すものである。そして、この図８では、導体部材１５の存在箇所を他の箇所と区別するために、便宜的に、各導体部材１５に点描を付している。

図８の例では、基板４の中心部の導体部材１５が円形に形成され、他の導体部材１５が円環状に形成されて、中心部の円形の導体部材１５を包囲するように設けられている。このように配置された導体部材１５を有する帯電モニタ装置は、例えば、帯電物の特定の局所部分の除電を目的とするイオン生成装置の評価に適している。なお、この場合、各導体部材１５の電位または電荷量を計測するためには、例えば前記第１実施形態あるいは第３実施形態と同様に、基板４の下面側に、各導体部材１５に導通する複数の（導体部材１５と同数の）測定用電極部材を設け、この測定用電極部材のそれぞれに対向する接触式または非接触式のセンサで、各導体部材１５の電位または電荷量を計測するようにすればよい。また、２つ以上の導体部材１５のＺ軸方向の位置を互いに異ならせるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態における帯電モニタ装置の外観斜視図。 図１の帯電モニタ装置を上方から見た平面図。 図２のIII−III線断面図。 本発明の第２実施形態における帯電モニタ装置の要部の断面図。 本発明の第３実施形態における帯電モニタ装置の外観斜視図。 図５の帯電モニタ装置のVI−VI線断面図。 実施形態の帯電モニタ装置に備える導体部材の配置パターンの変形態様を示す図。 実施形態の帯電モニタ装置に備える導体部材の配置パターンの他の変形態様を示す図。 従来の帯電プレートモニタ装置の概略構成を示す斜視図。

符号の説明

１，１１…帯電モニタ装置、５，１２，１４，１５…導体部材、９…センサ、Ｗ…イオン生成装置。

Claims (3)

1. 帯電物を除電するための空気イオンを生成するイオン生成装置の性能を評価するための帯電モニタ装置であって、
   電圧の印加により正極性または負極性にそれぞれ帯電可能な互いに絶縁された複数の導体部材を擬似的な帯電物として備えると共に、各導体部材の電位または電荷量に応じた出力を発生するセンサを備え、前記複数の導体部材は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を互いに直交する３軸とする直交座標系のＺ軸方向で見たとき、離散的に分布するように配置され、各導体部材の外表面のうちの少なくとも一部が前記イオン生成装置から放出される空気イオンの供給を受ける部分として露出されており、
   前記複数の導体部材のうちの少なくとも２つ以上の導体部材は、前記Ｚ軸方向での位置が互いに異なるように設けられていることを特徴とする帯電モニタ装置。
2. 前記複数の導体部材は、前記Ｚ軸方向で見たとき、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項１記載の帯電モニタ装置。
3. 請求項１又は２記載の帯電モニタ装置を使用して、前記イオン生成装置の性能を評価する方法であって、
   前記帯電モニタ装置の複数の導体部材のうちの１つ以上の導体部材を、当該１つ以上の導体部材のそれぞれに対応してあらかじめ定めた設定値の電圧の一時的な印加によって正極性または負極性に帯電させ、且つ、前記イオン生成装置から前記各導体部材の外表面の露出部分に前記空気イオンが供給されるように該イオン生成装置を各導体部材から前記Ｚ軸方向に間隔を存して配置した状態で、該イオン生成装置を作動させるステップと、
   該イオン生成装置の作動中に、前記各導体部材の電位もしくは電荷量の経時変化を該導体部材に対応する前記センサの出力を基に観測するステップとを備えたことを特徴とするイオン生成装置の性能評価方法。

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