CN113226577A - 低静电接触式清洁系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种接触式清洁辊(100)，该接触式清洁辊包括清洁表面组件、导电芯(112)和电荷提取元件(118)，该清洁表面组件包括具有体电导率(例如电导率)的弹性体层(110)，该导电芯被配置为支撑清洁表面组件并提供从清洁表面组件提取电荷的导电路径，该电荷提取元件被布置为提供离开导电芯的电荷提取路径。
Description
相关申请
本专利要求于2018年10月18日提交的名称为“Low Static Contact CleaningSystem[低静电接触式清洁系统]”的英国专利申请序列号GB 1816956.5的优先权。美国英国专利申请序列号GB 1816956.5的全部内容通过援引并入本文。
技术领域
本发明涉及一种接触式清洁系统、尤其但非排他地涉及这样一种接触式清洁系统，该接触式清洁系统被配置为产生低电场强度并且在操作期间将静电传输到接地。
背景技术
接触式清洁用于清洁基板表面。一旦被清洁，基板表面可以用于各种复杂的过程，比如电子器件、光伏和平板显示器的制造中。通常，使用橡胶或弹性体清洁辊从基板表面移除污染颗粒，然后可以使用粘附辊从清洁辊移除污染颗粒。
在操作中，接触式清洁辊至少接触基板的上表面，并通过粘附移除机制(例如范德华力和粘附力)移除碎屑，其中用于形成接触式清洁辊的材料的固有特性吸引碎屑并使其粘到接触式清洁辊的表面。认为接触式清洁辊以这种方式将污染颗粒从基板表面拉离，这是由于颗粒和辊之间的吸引式范德华力。因此，现有的接触式清洁辊可以通过使与基板表面的接触最大化来确保移除污染物颗粒的有效性。
除了接触式清洁辊的材料中固有的弱的范德华力之外，还可能产生其他电荷。依赖于不同表面之间接触的接触式清洁工艺有可能是来自摩擦电效应和静电荷积累的电荷源。这样，在电子器件装配工厂中紧邻基板(例如在100mm之内)使用的任何设备必须是非绝缘的并且具有将防止静电放电损坏基板的足够低的表面电阻。
根据美国国家标准学会(ANSI)ESD STM11.11-2015提供的众所周知的测量表面电阻的方法，用于电子器件装配工厂的在基板100mm内使用的任何设备必须具有小于1x109Ω的表面电阻。
表面电阻Rs由沿材料的表面的电压与电流之比定义。材料的以欧姆(Ω)为单位进行测量的特性被定义为：
其中U是DC电压，表面电流是Is。
因此，某些清洁应用的条件是，清洁表面的表面电阻小于1x109Ω。这不仅要求接触式清洁辊具有小于1x109Ω的表面电阻，而且需要使辊必须能够允许静电荷离开清洁表面而传导到接地。它还必须在连续操作时这样做，即，辊必须允许在其旋转的所有时间传导电荷。
体电导率通常通过测量体积电阻来确定。美国国家标准协会(ANSI)ESDSTM11.12-2015提供了众所周知的测量体积电阻的方法。
当接触式清洁辊具有足够的表面粘附以清洁基板(即要清洁的零件)时，在接触式清洁过程期间很可能产生静电荷。由于在接触式清洁辊与要清洁的基板之间、在接触式清洁辊与粘附辊之间、还以及在承载要清洁的基板的支撑带和基板本身之间的摩擦，在接触式清洁系统中典型地产生高达6000伏的静电荷。
静电棒(也称为静电消除器或防静电棒)提供了一种消除在操作期间在通过这种接触式清洁系统的零件上产生的静电的方式。在接触式清洁设备中，静电棒可以位于清洁辊的出口，以提供电离空气流，以中和经清洁的基板表面上的静电。在某些系统中，第二静电棒可以位于清洁辊的入口，以从要清洁的基板移除静电。然而，静电棒可能昂贵，并且如果放置不正确，则会在接触式清洁过程中将不期望的静电荷引入到表面。静电棒可能在要清洁的基板中引发电过应力，即，施加到装置的电信号超过了装置的容限参数。随着电子装置变得越来越小，驱动该装置所需的电压也变得越来越小(例如50mV至500mV)。静电棒(更具体地是从静电棒发出的离子)将在装置中的导体中感应出电流，从而引起电路的部分击穿和/或烧断。以这种方式，通过在装置的电路系统中产生高于该装置的电压容限的电场以及因此的电流，静电棒可能在电路系统中引发潜在的缺陷(弱点或电子故障)。
在接触式清洁系统中，至少存在两处会发生电过应力。由于系统操作期间产生的电场(其中接触式清洁辊和粘附辊彼此接触并且接触式清洁辊接触要清洁的基板)，第一处位于机器内部。通过静电棒感应出电场(该电场可能在要清洁的基板中引起过应力)，第二处位于机器外部。
本发明的目的是减轻或缓解上述问题中的至少一个或多个。
本发明的目的是减轻或缓解由于接触式清洁系统的操作而衍生的静电荷积聚以及因此电场强度积聚的问题。
本发明的另一个目的是减轻或缓解当使用在合适的接触式清洁设备中使用的接触式清洁辊时的静电荷积聚。
又另一个目的是提供一种接触式清洁系统，该接触式清洁系统具有高可靠性、以及在要清洁的基板中引发潜在的缺陷降低的倾向。
本发明至少提供了现有技术的接触式清洁系统的替代方案。
发明内容
本发明的方面和实施例提供了如所附权利要求中所要求保护的接触式清洁系统。
在本文引用的情况下，术语“要清洁的基板”应理解为包括印刷电路板(PCB)、电子产品、部件、膜或装置。
根据一个方面，本发明提供了一种接触式清洁系统，该系统包括接触式清洁辊和粘附辊，该接触式清洁辊定位为并可操作为从要清洁的基板移除碎屑，该粘附辊定位为并可操作为从接触式清洁辊的表面移除碎屑，其中，在操作期间在系统内产生的最大电场强度为300伏。
在某些实施例中，接触式清洁系统包括至少一个传感器，该至少一个传感器可操作为并定位为测量在操作中在系统内产生的静电场强度。
在某些实施例中，选择接触式清洁辊的材料和粘附辊的材料以使它们之间的摩擦电效应最小化。在接触式清洁系统的操作期间，接触式清洁辊和粘附辊的摩擦接合是系统中的主电场发生器。通过减少接触式清洁辊和粘附辊之间的摩擦电效应，可以显著降低操作期间在系统内产生的电场强度。
在某些实施例中，接触式清洁辊是具有体电导率的弹性体辊。在某些实施例中，弹性体辊包括具有导电表面的弹性体层，该导电表面的表面电阻小于1x109Ω。以这种方式，通过提供从离开接触式清洁辊的表面到电接地的导电电荷传输路径，可以减小操作期间在系统内产生的最大电场强度。
在某些实施例中，接触式清洁辊包括弹性体层，该弹性体层包含导电改性剂。
在某些实施例中，导电改性剂包括导电元件。
在某些实施例中，导电改性剂包括导电元件的互连网络。
在某些实施例中，导电元件是长形的。以这种方式，增加了与弹性体层的弹性体接触的导电元件的表面积，并且增强了元件在弹性体层中的固位。
在某些实施例中，长形导电元件是中空的。
在某些实施例中，导电元件是碳。
在某些实施例中，导电元件是纳米管。
在某些实施例中，导电元件是碳纳米管。
在某些实施例中，纳米管是单壁碳纳米管。以这种方式，在弹性体层的清洁特性与其体电导率之间保持平衡。当与颗粒碳或碳纤维相比时，纳米管的高表面积提供了将碳结合到弹性体中的改进。
更具体地，碳纳米管为单个碳原子壁厚。
在某些实施例中，长形导电元件均匀地分散在整个弹性体材料中。
在某些实施例中，将导电元件分散，使得它们被嵌入并固位在弹性体材料中。
在某些实施例中，导电元件在弹性体材料中随机地定向。
在某些实施例中，导电元件的长度在约5μm至约30μm的范围内。
在某些实施例中，导电元件的直径在约1nm至约200nm的范围内。
在某些实施例中，弹性体中导电元件的浓度为弹性体重量的约0.015％。
在某些实施例中，弹性体层包括任何合适的弹性体材料。更具体地，弹性体层包括硅酮橡胶或聚氨酯中的一种。
在某些实施例中，弹性体包括硅酮。以这种方式，当碳纳米管分散在硅酮材料内时，可以形成导电硅酮层。纳米管通过共价键而固位在硅酮聚合物基质内。由于硅酮基质的移动性，比如颗粒材料等其他添加剂易于迁移出硅酮基质。因此，碳纳米管提供了固位在硅酮基质内的固位改性剂。
在某些实施例中，弹性体层由两部分的室温固化硅酮橡胶形成。
在某些实施例中，弹性体层具有体电导率(例如电导率)。更具体地，弹性体层具有用于与要清洁的零件接触的导电表面以及与导电路径电接触的另一导电表面，该导电路径用于将电荷从导电层提取到导电芯、到与导电芯电连接的电荷传输元件。
在某些实施例中，该导电表面或每个导电表面的表面电阻小于1x109Ω。更具体地，弹性体层的导电表面和另一导电表面两者的表面电阻小于1x109Ω。又更具体地，弹性体层的导电表面和另一导电表面两者的表面电阻基本相等。
在某些实施例中，该导电表面或每个导电表面的表面电阻在约1x106Ω至约1x109Ω的范围内。更具体地，弹性体层的导电表面和另一导电表面两者的表面电阻在约1x106Ω至约1x109Ω的范围内。又更具体地，弹性体层的导电表面和另一导电表面两者的表面电阻基本相等。
在某些实施例中，弹性体层与导电路径电接触。以这种方式，接触式清洁辊永久地电接地，并且静电将从接触式清洁辊传输走，而不需要提供比如电离棒等另外的器件来中和电荷。
在某些实施例中，弹性体层与导电路径处于紧密机械接触。以这种方式以及将接触式清洁辊永久地电接地，在关键清洁表面上积聚的任何静电沿着导电路径被移除，而无需与其物理接触，否则与其物理接触将具有损害清洁性能的磨损或损坏的风险。
在某些实施例中，导电路径提供了从弹性体层到接地(即电地球)的电荷提取。
在某些实施例中，弹性体层附接到导电芯。
在某些实施例中，弹性体层与导电芯紧密接触。更具体地，弹性体层在弹性体层的整个另一导电表面上与导电芯紧密接触。以这种方式，从弹性体层到导电芯的电荷提取发生在弹性体层的整个另一导电表面上。
在某些实施例中，导电芯由金属导体材料形成。更具体地，金属导体芯是不锈钢。
在某些实施例中，导电芯由非金属导体材料形成。更具体地，非金属导体芯是碳纤维。
在某些实施例中，导电芯包括轴。
在某些实施例中，粘附辊包括基层和粘合剂层。
在某些实施例中，粘合剂层包括具有电导率的粘合剂。以这种方式，通过提供从离开粘附辊的表面到电接地的导电电荷传输路径，可以减小在操作中在系统内产生的最大电场强度。
在某些实施例中，粘合剂的电导率在1x10-6和1x10-9Sm-1之间。
在某些实施例中，粘合剂是无硅粘合剂。
在某些实施例中，基层是纸基板。以这种方式，由于在摩擦电序中，与例如接触式清洁辊的弹性体和用于其他粘附辊的硅酮粘合剂和/或聚合物膜基层相比，粘附辊的纸基层和接触式清洁辊的弹性体彼此更接近，因此减少了操作期间在系统内产生的静电以及因此的最大电场强度。
在某些实施例中，系统包括粘附辊和弹性体辊，该粘附辊具有纸基层和具有电导率的粘合剂，该弹性体辊具有体电导率。以这种方式，由于接触式清洁辊的材料和粘附辊的材料之间的摩擦电效应小并且还因为在系统操作期间产生的电荷可以从接触式清洁辊和粘附辊传输走，因此在操作期间在系统内产生的最大电场强度受到限制。
在某些实施例中，该系统包括用于提供电荷传输的器件，该器件被配置为将在操作期间在系统中产生的电荷移除到电接地。以这种方式，该系统减少了要清洁的基板中的潜在缺陷，而不中和所产生的电荷、和/或将离子提供到系统中和/或基板上。
在某些实施例中，用于提供电荷传输的器件包括电荷传输元件，该电荷传输元件被布置为提供从离开接触式清洁辊和/或粘附辊到电接地的电荷传输路径。
在某些实施例中，其中，接触式清洁辊包括具有体电导率(例如电导率)的弹性体层、以及导电芯，该导电芯被配置为支撑弹性体层并提供用于将电荷从接触式清洁辊传输到电接地的导电路径，电荷传输元件机械地和电气地联接到导电芯。
在某些实施例中，电荷传输元件被布置为与接触式清洁辊的导电芯同轴。
在某些实施例中，电荷传输元件通过将电荷提取元件固位的壳体而机械地和电气地联接到导电芯。
在某些实施例中，壳体包括插塞。
在某些实施例中，电荷传输元件由导电材料形成。
在某些实施例中，电荷传输元件是金属的。
在某些实施例中，电荷传输元件由不锈钢形成。
在某些实施例中，电荷传输元件由镀金的钢形成。
在某些实施例中，电荷传输元件包括销。
在某些实施例中，电荷传输元件包括销和弹性偏置器件，该弹性偏置器件被配置为将销从接触式清洁辊向外偏置。以这种方式，销被固持在伸出位置，使得当辊旋转时，销的至少一个端部从芯向外突出。进一步地，可以修改销的长度和弹性偏置器件的伸出，以确保将销的突出端部适当地布置为保持与合适的电接地元件的接触。
在某些实施例中，弹性偏置器件是弹簧机构。
在某些实施例中，仅通过电荷传输元件从系统中移除(转移、提取)系统中的电场。
在某些实施例中，在系统操作期间没有电离能量输入到系统和/或基板中。
在某些实施例中，接触式清洁系统包括电接地元件。
在某些实施例中，电接地元件是平面的。
在某些实施例中，电接地元件位于接触式清洁辊的端部。更具体地，电接地元件位于与包括接触式清洁辊的纵向轴线的平面垂直的平面中。
在某些实施例中，电接地元件由导电材料形成。更具体地，电接地元件是金属的。又更具体地，电接地元件由不锈钢形成。以这种方式，接地元件提供了到接地的电路径。
在某些实施例中，来自系统的电荷传输路径包括电荷传输元件和电接地元件。
在某些实施例中，促使电荷传输元件与电接地元件接触。
在某些实施例中，弹性偏置器件被配置为并定位为促使电荷提取元件与电接地元件接触。
在某些实施例中，接触式清洁系统包括壳体。更具体地，壳体至少包封(包含、包围、封围)接触式清洁辊和粘附辊。也就是说，至少接触式清洁辊和粘附辊设置在壳体内。
在某些实施例中，用于提供电荷传输的器件设置在由壳体限定的空间内。
在某些实施例中，电荷传输元件位于由壳体限定的空间内。
在某些实施例中，根据本发明一方面的电接地元件和至少一个接触式清洁辊安装在壳体内。更具体地，电接地元件安装在壳体内，并且至少一个接触式清洁辊安装到壳体，使得电荷提取元件与电接地元件接触(与该电接地元件形成电荷提取路径)。
在某些实施例中，其中，至少一个传感器设置在由壳体限定的空间内，该至少一个传感器可操作为并定位为测量在操作中在系统内产生的静电场。
在某些实施例中，由壳体内的至少一个传感器测量的最大电场低于300伏。
在某些实施例中，在操作期间在系统内产生的最大电场强度为200伏。更具体地，在操作期间在系统内产生的最大电场强度为100伏。
在某些实施例中，在操作期间在系统内产生的最大电场强度为30伏。
在某些实施例中，接触式清洁系统包括多个接触式清洁辊。
在某些实施例中，接触式清洁系统包括多个粘附辊，每个粘附辊被定位为并可操作为从系统的接触式清洁辊的表面移除碎屑。
根据本发明的一个方面，提供了一种接触式清洁辊，包括：清洁表面组件、导电芯和电荷传输元件，该清洁表面组件包括具有体电导率(例如电导率)的弹性体层，该导电芯被配置为支撑清洁表面组件并提供从清洁表面组件提取电荷的导电路径，该电荷传输元件被布置为提供离开导电芯的电荷传输路径。
在某些实施例中，电荷传输元件机械地和电气地联接到导电芯。以这种方式，接触式清洁辊永久地电接地，并且静电将从组件传输走，而不需要提供比如电离棒等另外的器件来中和电荷。进一步地，在关键清洁表面上积聚的任何静电从清洁表面传输走，而无需与其物理接触，否则与其物理接触将具有损害清洁性能的磨损或损坏的风险。
在某些实施例中，电荷传输元件通过将电荷传输元件固位的壳体而机械地和电气地联接到导电芯。以这种方式，壳体被固位在导电芯的端部，进而电荷传输元件被固位在壳体中并且从壳体和芯向外突出。
在某些实施例中，壳体包括插塞。在某些实施例中，壳体包括适应于与联接到电荷传输元件的弹性偏置器件接合和脱离接合的插塞。在某些实施例中，插塞可以插入到导电芯中，典型地插入到导电芯的端部。以这种方式，电荷传输元件可以由插塞固持在导电芯的端部并且从芯向外突出。
在某些实施例中，壳体与芯是一体的。
在某些实施例中，弹性偏置器件是弹簧机构。
在某些实施例中，弹簧机构被布置为与导电芯同轴。
在某些实施例中，弹簧机构被接纳在壳体内的弹簧接触接纳部(例如插塞)中。在某些实施例中，弹簧接触接纳部的表面涂覆有(电)传导材料。更具体地，导电材料是金板。
在某些实施例中，导电芯包括轴。以这种方式，轴可以安装在接触式清洁设备的壳体上，从而使辊能够相对于设备的壳体旋转。
在某些实施例中，轴是中空的。更具体地，中空轴由导电材料形成。
在某些实施例中，电荷传输元件(例如销)安装在轴的端部上或端部中。在某些实施例中，电荷提取元件(例如销)通过轴以直接或间接的方式机械地和电气地联接到导电芯。
在某些实施例中，轴接纳被安装在辊的中空芯的每个端部中的插塞。更具体地，每个插塞可以包括用于联接到接触式清洁系统的壳体的安装件。当将接触式清洁辊安装到系统的壳体时，该安装件允许辊相对于壳体旋转。
在某些实施例中，一个或每个插塞接纳电荷传输元件(例如销)。
根据另一方面，本发明提供了一种接触式清洁系统，该接触式清洁系统包括接触式清洁辊和粘附辊，该接触式清洁辊被配置为从要清洁的基板移除碎屑，该粘附辊被配置为并定位为从接触式清洁辊的表面移除碎屑，其中，该接触式清洁辊是根据本发明的一方面的辊，并且另外其中，在操作期间在系统内产生的最大电场强度为300伏。
在某些实施例中，接触式清洁系统不包括电离棒。本发明的系统不需要存在电离棒来移除(减少)在接触式清洁过程期间产生的静电荷。本发明的接触式清洁系统满足了低静电系统的要求，而在接触式清洁辊的出口和/或入口处不需要电离棒。
附图说明
下文将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的接触式清洁系统的示意性侧视图；
图2是根据本发明的实施例的接触式清洁系统的示意性表示，该接触式清洁系统包括与电接地元件接触的根据本发明的实施例的接触式清洁辊；
图3是沿线A-A截取的图2的接触式清洁系统的示意性横截面；以及
图4是根据本发明的实施例的接触式清洁系统的示意性表示，该接触式清洁系统包括根据本发明的实施例的接触式清洁辊，其中电接地元件与接触式清洁辊断开连接。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施例的接触式清洁系统的示意性侧视图。接触式清洁系统1包括接触式清洁辊2和粘附辊3，该接触式清洁辊和粘附辊安装在承载有用于清洁的多个基板5的传送机4上方。接触式清洁辊2是长形的并且大体是圆柱形形状，并且被安装在固持器(未示出)上，该固持器的轴线垂直于视图平面，接触式清洁辊2围绕该轴线自由旋转。接触式清洁辊2包括包围导电轴的硅酮弹性体层。下面更详细地描述接触式清洁辊2的具体结构。粘附辊3大体是圆柱形形状，并且包括主体，该主体的表面上存在具有电导率的粘合剂，并且粘附辊还安装在固持器(未示出)上，该固持器的轴线垂直于视图平面并且平行于接触式清洁辊2的轴线，粘附辊3围绕固持器的轴线自由旋转。粘附辊3包括纸基和位于基层上的粘合剂，该粘合剂具有电导率。接触式清洁辊2和粘附辊3以彼此接触的方式安装在壳体25a、25b中，使得接触式清洁辊2的顺时针旋转运动产生粘附辊3的逆时针旋转运动，反之亦然。根据下面的用途描述清楚的是将需要使接触式清洁辊2和粘附辊3接触。接触式清洁辊2还被安装为使得当其经过位于传送机4的轴线下方的传送机时，能够与要清洁的基板5的表面接触。
当接触式清洁辊2和粘附辊3彼此相反旋转时，接触式清洁辊2的材料和粘附辊3的材料在摩擦电序中足够接近，使得在操作中在系统内产生的最大电场强度为300伏。在描绘的实施例中，粘附辊由片状辊形成，片状辊具有纸基和具有电导率的无硅粘合剂，并且接触式清洁辊2具有包括导电改性剂的互连网络的弹性体层(比如单壁碳纳米管)，从而赋予弹性体层体电导率。以这种方式，在接触式清洁系统1的操作期间产生的最大场强在1伏和300伏之间。
要清洁的基板5被处理如下。基板5定位在传送机4的上表面6上，该传送机在图1中如箭头A所示从右向左移动。要清洁的基板5在接触式清洁辊2之下通过，该接触式清洁辊如箭头B所示沿顺时针方向旋转。在与接触式清洁辊2接触之前，基板5的上表面覆盖有需要移除的碎屑7，比如灰尘。接触式清洁辊2接触基板5的上表面，并通过移除机制移除碎屑7，其中用于形成接触式清洁辊2的材料的固有极性吸引碎屑7，并使碎屑粘到接触式清洁辊2的表面。接触式清洁辊2的表面和碎屑7之间的相对吸引力大于碎屑7和基板5的表面之间的相对吸引力，因此碎屑7被移除。现在洁净的基板5沿着传送机4继续前进到移除站(未示出)，传送机的下表面8沿图1中如箭头D所示的左右方向返回，从而形成环。为了清洁接触式清洁辊2，在沿如箭头C所示的逆时针方向旋转的粘附辊接触该接触式清洁辊2的表面。此时，碎屑7与存在于粘附辊3的表面上的粘合剂之间的粘合力大于将碎屑7固持到接触式清洁辊2的表面上的粘附力，碎屑被移除。然后，接触式清洁辊3旋转以将洁净表面呈现给要清洁的下一基板5。
图2描绘了根据本发明的实施例的接触式清洁系统100。接触式清洁系统100包括接触式清洁辊102，该接触式清洁辊可以用作图1的接触式清洁系统1中的接触式清洁辊2。
接触式清洁辊102是长形的、大体是圆柱形形状，包括具有导电表面的硅酮弹性体层110、和具有导电表面以及穿过其的孔的中空芯(参见图3，112)。芯的导电表面的外表面沿其长度与硅酮弹性体层110的内表面处于机械接触和电接触。以这种方式，芯的整个表面和与芯接触的硅酮弹性体层提供了电荷路径。
弹性体层110和芯112共享由线CA表示的公共轴线，接触式清洁辊102围绕该公共轴线自由旋转。插塞118和118b安装在芯112的每个端部中，并且在每个端部提供安装件116和116b。安装件116和116b可以附接到系统100的壳体(未示出)，这允许安装件116和116b并且因此允许清洁辊102围绕轴线CA旋转。每个插塞118、118b由不锈钢(或铝)导电材料形成，并且与芯112的导电表面处于机械接触和电接触并且邻接该导电表面。插塞118将镀金的不锈钢电荷提取元件(销120)固位在凹部122中，凹部的表面被镀金，以帮助电荷从芯112的表面转移到插塞118、转移到凹部122的表面并转移到销120中。销120被弹簧加载(未示出)在凹部122中，以便将销120从插塞118向外朝向被配置为不锈钢板的接地元件124弹性地偏置。换句话说，销120被部分地包封在凹部122内，使得销的一个端部被布置为突出超过凹部122并接触接地元件124。接地元件124与电接地126处于电接触。在所描绘的实施例中，接地元件124以与基本垂直于公共轴线CA的平面定位。
销120通过安装件116插入到插塞118中，并且可以通过弹簧(未示出)沿着公共轴线CA朝向和远离接地元件124移位。以这种方式，接触式清洁辊102容易地安装到接触式清洁系统100中并且连接到电接地126。
凹部122内的弹簧(未示出)被配置为将销120从接触式清洁辊102向外偏置，使得销120被固持在从芯112向外突出的伸出位置，从而在接触式清洁辊102旋转的同时促使销120与接地元件124处于机械接触和电接触。以这种方式，一旦安装了接触式清洁辊，电荷提取路径永久存在于从弹性体层110的表面进入导电芯112、进入金属插塞118和凹部122的镀金表面、进入金属销120并进入不锈钢接地元件124并到达接地126。以这种方式，在接触式清洁过程期间通过接触式清洁辊102的旋转及其与要清洁的基板(未示出)的接触而产生的静电荷通过接触式清洁系统100消散到接地126。
还应当认识到，一旦被安装，在此布置中，由于与接地126的永久性机械接触和电接触，任何静电荷将自动从弹性体层110消散。从接触式清洁系统100到接地126的电荷提取路径也可以承受接触式清洁辊102和接地元件124之间的微小相对运动，并且静电消散不依赖于部件特征的精确定位，只要保持机械接触和电接触即可。
此外，如果在使用期间任何零件变得轻微磨损或未对准，则销的弹性偏置确保将保持电接触和机械接触，而不会中断电荷提取路径。
在弹性体层110中提供单壁碳纳米管(未示出)的网络确保了层110具有体电导率，这进而确保了由辊102提供到接地126的电荷提取路径。
如在图3中最佳所见，通过将插塞118插入导电芯112的端部中，包括安装件116的插塞118联接到芯112。插塞118具有凹部122，该凹部与公共轴线CA同轴并且部分地延伸穿过插塞118的长度。适当地，插塞118由导电材料形成，比如铝或不锈钢。
销120和偏置弹簧(未示出)位于凹部(例如接纳部)122中，并且与安装件116的内表面和包围凹部122的插塞处于机械接触和电接触。
接触销120插入凹部122中，并从安装件116向外突出，以与接地元件124进入电接触和机械接触。适当地，接触销120被凹部122内的弹簧机构(未示出)包围。接触销120和凹部122的表面各自被镀金。
当接触式清洁辊102在使用中(即处于旋转运动并与要清洁的基板5接触)时，在弹性体层110的表面上积聚静电。包含单壁碳纳米管并具有体电导率的层110提供了从弹性体层110的外表面到芯112、从芯112到插塞118以及安装件116和凹部122的导电路径。当弹性偏置器件被配置为将接触销120从辊102向外偏置以与接地元件124处于机械接触和电接触时，静电荷在导电路径中从插塞118、安装件116和凹部122的表面穿过接触销120而被引导到接地元件124上并引导到电接地126。在本发明的此实施例中，当辊102在使用时，来自弹性体层110的表面的导电路径包括(以电荷消散的顺序)弹性体层110、芯112、插塞118、凹部122的表面和安装件116、接触销120、接地元件124到电接地126。这样的总体效果是静电荷被引导离开辊102的外表面朝向电接地126消散。
图4描绘了当通过使接触销120远离接地元件124移动而使弹性体层110的外表面与接地126之间的导电路径断开连接时的接触式清洁系统100。在图4中，接触销120不与接地元件124处于机械接触或电接触。当辊102需要更换或者否则从系统中移除时，此配置是有用的。
设想到接触式清洁系统1、100的各种修改。例如，可以提供另一接触式清洁辊102和相关联的粘附辊以清洁基板5的相反侧。在这样的实施例中，接触式清洁辊和相关联的粘附辊将被定位在传送机4的每一侧(图1)。
附加的接触式清洁辊102和相关联的粘附辊可以以间隔开的关系设置在传送机4的一侧或两侧。以这种方式，可以提供附加的单侧和/或双侧清洁。
接触销、接地元件和插塞可以由任何合适的导体材料形成。在洁净的工作环境中，优选的是比如铝或不锈钢等金属导体，因为它易于清洁，并且在系统使用期间产生摩擦力时不会劣化或产生碎屑。
在某些实施例中，接触式清洁系统可以在接触式清洁辊的每个端部包括电荷提取路径。这样的系统将在辊的每个端部具有电荷提取元件(例如销)，每个电荷提取元件被促使与电接地元件接触，该电接地元件进而电连接到电气接地元件(电地球)。
在某些实施例中，可以通过将壳体集成在芯中来替换插塞。例如，可以在芯的内表面上设置环形壁或另一合适的特征，该环形壁或另一合适的特征支撑弹性偏置器件的内端。可以选择任何适当的特征，只要其在芯和弹性偏置器件之间提供机械接触和电接触并且只要其将电荷提取元件(比如销)从芯向外偏置即可。
在某些实施例中，电荷提取元件可以从电接地元件突出。在这种布置中，电荷提取元件可以延伸以被接纳在芯内、或接纳在附接到芯的合适壳体内、或者再者接纳在布置在芯内的任何其他合适的凹部内，以提供合适的机械接触和电接触并保持电荷传输路径。
贯穿本说明书的说明书部分和权利要求，词语“包括”和“包含”以及它们的变体意味着“包括但不限于”，并且它们不旨在(并且不)排除其他部分、添加物、部件、整体或步骤。贯穿本说明书的说明书部分和权利要求，单数涵盖复数，除非上下文另有要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，说明书应被理解为考虑了复数形式以及单数形式，除非上下文另有要求。
结合本发明的特定方面、实施例或示例描述的特征、整体、特性、化合物、化学部分或基团应被理解为适用于本文描述的任何其它方面、实施例或示例，除非与其不相容。在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤都可以按任何组合方式进行组合，除非这些组合中的至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的。本发明不限于任何前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的这些特征中的任何新颖特征或任何新颖特征组合、或扩展到在如此公开的任何方法或过程的这些步骤中的任何新颖步骤或任何新颖步骤组合。
Claims (27)
1.一种接触式清洁系统，包括接触式清洁辊和粘附辊，所述接触式清洁辊定位为并可操作为从要清洁的基板移除碎屑，所述粘附辊定位为并可操作为从所述接触式清洁辊的表面移除碎屑，其中，在操作期间在所述系统内产生的最大电场强度为300伏。
2.根据权利要求1所述的接触式清洁系统，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器可操作为并定位为测量在操作中在所述系统内产生的电场强度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的接触式清洁系统，其中，所述接触式清洁辊的材料和所述粘附辊的材料使得它们之间的摩擦电效应最小化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，其中，所述接触式清洁辊是具有体电导率的弹性体辊。
5.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，其中，所述粘附辊包括具有电导率的粘合剂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，包括用于提供电荷传输的器件。
7.根据权利要求6所述的接触式清洁系统，其中，所述用于提供电荷传输的器件包括电荷传输元件，所述电荷传输元件被布置为提供从离开所述接触式清洁辊和/或所述粘附辊到电接地的电荷传输路径。
8.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，其中，在所述系统的操作期间产生的电场仅通过电荷传输来移除。
9.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，其中，在操作期间，没有电离能量输入到所述系统中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，其中，所述接触式清洁辊包括具有体电导率(例如电导率)的弹性体层、以及导电芯，所述导电芯被配置为支撑所述弹性体层并提供用于将电荷从所述接触式清洁辊传输到电接地的导电路径。
11.根据从属于权利要求6至9中的任一项的权利要求10所述的接触式清洁系统，其中，所述电荷传输元件机械地和电气地联接到所述导电芯。
12.根据权利要求11所述的接触式清洁系统，其中，所述电荷传输元件通过将所述电荷提取元件固位的壳体而机械地和电气地联接到所述导电芯。
13.根据权利要求12所述的接触式清洁系统，其中，所述壳体包括插塞。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的接触式清洁系统，其中，所述电荷传输元件由导电材料形成。
15.根据权利要求14所述的接触式清洁系统，其中，所述电荷传输元件是金属的。
16.根据权利要求7至15中任一项所述的接触式清洁系统，其中，所述电荷传输元件包括销和弹性偏置器件，所述弹性偏置器件被配置为将所述销从所述接触式清洁辊向外偏置。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的接触式清洁系统，其中，仅通过所述电荷传输元件从所述系统移除(转移、提取)所述系统中的电场。
18.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，包括电接地元件。
19.根据权利要求18所述的接触式清洁系统，其中，所述电接地元件是平面的。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的接触式清洁系统，其中，来自所述系统的电荷传输路径包括所述电荷传输元件和所述电接地元件。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的接触式清洁系统，其中，促使所述电荷传输元件与所述电接地元件接触。
22.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁辊，其中，所述接触式清洁辊包括弹性体层，所述弹性体层包含导电元件。
23.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，包括壳体，其中，所述接触式清洁辊和所述粘附辊设置在所述壳体内。
24.根据权利要求23所述的接触式清洁系统，其中，所述用于提供电荷传输的器件设置在所述壳体内。
25.根据权利要求23或权利要求24所述的接触式清洁系统，其中，所述电荷传输元件位于由所述壳体限定的空间内。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的接触式清洁系统，包括至少一个传感器，其中，由所述壳体内的所述至少一个传感器测量的最大电场低于300伏。
27.根据前述权利要求中任一项所述的接触式清洁系统，包括多个接触式清洁辊。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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