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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur statischen
Entladung verschiedener geladener Gegenstände, die durch Ladungen mit einer
positiven oder negativen Polarität
aufgeladen sind, d. h. beispielsweise auf Halbleiter bezogene Gegenstände, die
statisch entladen werden sollen. Die Erfindung betrifft auch eine
dafür geeignete
Vorrichtung.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Herkömmlicher
Weise sind Mittel zum Annähern
des Ladungsbetrags eines statisch zu entladenden Gegenstandes gegen
Null bekannt, bei denen einer Elektrodennadel eine hohe DC-Spannung
oder eine hohe AC-Spannung von einem eine hohe Spannung erzeugenden
Abschnitt zugeführt
wird, um eine Koronaentladung zu erzeugen, welche die Elektrodennadel
veranlasst, negative oder positive Ionen auszugeben, die auf den
geladenen Gegenstand gesprüht
werden.
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Wenn
der Elektrodennadel hohe positive und negative Spannungen zugeführt werden,
um positive und negative Ionen für
die statische Entladung zu erzeugen, wird typischerweise in der
Nähe der
Elektrodennadel eine geerdete Grundplatte vorgesehen, um die lonenentladung
zu fördern
(vgl. bspw. japanische Offenlegungsschrift Nr. 2002-216995). Wenn
die Grundplatte vorgesehen ist, sind jedoch die Freiheitsgrade im
Vorrichtungsdesign in Bezug auf deren Anordnung verringert, erfordert
die Instandhaltung viele Schritte und muss ein großes Gewicht
auf die Instandhaltung gelegt werden, weil die Abnutzung der Elektrodennadel
erheblich ist, insbesondere wenn abwechselnd hohe positive und negative
Spannungen der einzelnen Elektrodennadel zugeführt werden.
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Wenn
die Elektrodennadeln, denen eine hohe positive und negative Spannung
zugeführt
wird, in einem gewissen Abstand voneinander vorgesehen sind, tritt
darüber
hinaus das Problem einer ungleichmäßigen statischen Entladung
auf, weil eine Positionsabweichung in den Gebieten entsteht, in
denen die um die Elektrodennadeln erzeugten Ionen versprüht und entladen
werden.
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Es
wurde ferner eine Technik zur statischen Entladung vorgeschlagen,
bei der ein Oberflächenpotential
des statisch zu entladenden Gegenstandes durch die Menge der von
dem Gegenstand entladenen Ionen detektiert wird und eine der Elektrodennadel
zuzuführende
Spannung auf Basis der detektierten Ladungspolarität und des
detektierten Ladungsbetrags des Gegenstandes gesteuert wird (vgl.
bspw. japanische Offenlegungsschrift Nr. 11-345697).
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In
vielen Fällen
ist jedoch ein Sensor zum Detektieren der Ladungspolarität oder des
Ladungsbetrags des statisch zu entladenden Gegenstands in einer
herkömmlichen
statischen Entladungsvorrichtung weit von dem Gegenstand entfernt
angeordnet. In diesem Fall ist es schwierig, die Ladungspolarität und den
Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes genau zu
messen. Dabei tritt das Problem auf, dass die Ionen in der Elektrodennadel
nicht entsprechend der Ladungspolarität und des Ladungsbetrags des
statisch zu entladenden Gegenstandes erzeugt werden können, so
dass es einer Lösung
dieses Problems bedarf.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur statischen Entladung vorzusehen, bei der
die Anordnung einer geerdeten Grundplatte in der Nähe der Elektrodennadel
nicht mehr notwendig ist, um dadurch einen größeren Freiheitsgrad bei dem
Design der Vorrichtung zur statischen Entladung zu erreichen und
dessen Herstellung und Instandhaltung zu vereinfachen. Eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur statischen Entladung vorzusehen, bei der keine
Positionsabweichung in Bereichen auftritt, in denen die erzeugten
Ionen versprüht
und entladen werden, um eine ungleichmäßige statische Entladung zu
vermeiden, obwohl Elektrodennadeln verwendet werden, denen eine
hohe positive und negative Spannung zugeführt wird.
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Gemäß einem
weiteren Ziel der vorliegenden Erfindung sollen ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur statischen Entladung vorgesehen werden, welche
eine Aufladung ignoriert, die einen vorgegebenen Schwellenwert bei
dem statisch zu entladenden Gegenstand nicht erreicht oder die durch
eine statische Entladung auf den Schwellenwert oder darunter vermindert
wurde, um die Zeit für
den statischen Entladungsprozess möglichst zu verkürzen.
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Gemäß einem
weiteren Ziel der vorliegenden Erfindung sollen ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur statischen Entladung vorgesehen werden, bei
welchen der Energieverlust in einem Hochspannungskreis und die Abnutzung
der Elektroden vermindert werden, um Energie zu sparen, die Instandhaltungsintervalle
zu verlängern
und dabei die Anzahl der Instandhaltungsschritte durch Benutzung
eines Paares von Elektrodennadeln zu verringern, auf welche individuell
nur positive bzw. nur negative Spannungen aufgebracht werden im
Vergleich zu dem Fall, bei dem nur eine Elektrodennadel verwendet
wird, um sowohl positive als auch negative Spannungen aufzubringen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur statischen Entladung vorzusehen, bei denen ein Sensor zum Detektieren
der Ladungspolarität
oder der Ladungsmenge des statisch zu entladenden Gegenstandes nahe
bei dem Gegenstand angeordnet ist, um die Ladungspolarität und den
Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes genau zu
messen.
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Ein
erstes Verfahren zur statischen Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung
zur Lösung der
vorbeschriebenen Aufgaben weist eine oder mehrere Elektroden auf,
wobei ein Paar von Elektrodennadeln, welche individuell mit hohen
positiven bzw. negativen Spannungen versorgt werden, d.h. wobei
einer Elektrodennadel entweder nur positive oder nur negative Spannungen
zugeführt
werden, einander gegenüberliegend
angeordnet in einem Halteelement aus isolierendem Material vorgesehen ist;
wobei in einem kurzen Zeitabstand eine Umschaltung durchgeführt wird
zwischen einem Zufuhrstatus, in dem einer der Elektrodennadeln eine
positive oder negative hohe Spannung zugeführt wird und die andere Elektrodennadel
mit der Erde verbunden ist, und einem Zufuhrstatus, in dem die Elektrodennadel,
die mit der hohen Spannung versorgt ist, an die Erde angeschlossen
wird und der Elektrodennadel, die an die Erde angeschlossen ist,
eine hohe Spannung mit einer der hohen Spannung der anderen Elektrode
entgegengesetzten Polarität
zugeführt
wird; und wobei positive und negative Ionen, die durch die hohe Spannung
an der Elektrodennadel erzeugt werden, auf einen statisch zu entladenden
Gegenstand einwirken, um eine statische Entladung durchzuführen.
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Um
die vorgenannten Aufgaben zu lösen, wird
ein zweites Verfahren zur statischen Entladung mit einer oder mehreren
Elektroden vorgeschlagen, bei dem ein Paar von Elektrodennadeln,
welche individuell mit hohen positiven bzw. negativen Spannungen
versorgt werden, d.h. wobei einer Elektrodennadel entweder nur positive
oder nur negative Spannungen zugeführt werden, einander gegenüberliegend
angeordnet in einem Halteelement aus isolierendem Material vorgesehen
ist, wobei ein in der Nähe
des statisch zu entladenden Gegenstands angeordneter Sensor die
Ladungspolarität
und den Ladungsbetrag des Gegenstandes detektiert, und wobei der
Elektrodennadel eine hohe Spannung zugeführt wird, welche mit einer
hohen Spannung mit einer der Ladungspolarität des Gegenstandes entgegengesetzten
Polarität
versorgt wird, und die andere Elektrodennadel mit der Erde verbunden
wird, wenn der Ladungsbetrag einen voreingestellten Schwellenwert übersteigt,
so dass durch die hohe Spannung der Elektrodennadel positive oder
negative Ionen erzeugt werden, um den Gegenstand statisch zu entladen,
und wobei, wenn der Sensor detektiert, dass der Ladungsbetrag den
Schwellenwert erreicht oder darunter liegt, die Zufuhr der hohen
Spannung unterbrochen oder der Ladungsbetrag des Gegenstandes durch
Steuerung der der Elektrodennadel zuzuführenden Spannung verringert
wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des zweiten Verfahrens zur statischen Entladung wird ein Verfahren
vorgeschlagen, bei dem einer der mit einer hohen Spannung versorgten
Elektrodennadel entgegengesetzten Elektrodennadel eine kontrollierte Spannung
zur Begrenzung einer Gegenladung zugeführt wird, wenn der Sensor detektiert,
dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert erreicht oder darunter
liegt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
ersten oder zweiten Verfahrens zur statischen Entladung ist eine
Luftaustrittsöffnung,
bspw. eine Luftaustrittsbohrung, zwischen einem Paar von einander
gegenüberliegenden
Elektrodennadeln vorgesehen, um einen Luftstrom gegen den statisch
zu entladenden Gegenstand auszublasen, so dass der Elektrodennadel
eine hohe Spannung zugeführt
wird, während
der Luftstrom aus der Luftaustrittsöffnung ausgeblasen wird, um
eine statische Entladung durchzuführen, indem der Luftstrom die
Ionen verteilt.
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Eine
erste Vorrichtung zur statischen Entladung weist zur Lösung der
vorgenannten Aufgaben eine oder mehrere Elektroden auf, wobei ein
Paar von Elektrodennadeln, welche individuell mit hohen positiven
bzw. negativen Spannungen versorgt werden, d.h. wobei einer Elektrodennadel
entweder nur positive oder nur negative Spannungen zugeführt werden,
einander gegenüberliegend
angeordnet in einem Halteelement aus isolierendem Material vorgesehen
ist, und eine Steuerung zum Steuern einer den Elektrodennadeln zuzuführenden
Spannung; wobei die Steuerung in einem kurzen Zeitabstand eine Umschaltung
steuert zwischen einem Zufuhrstatus, in dem einer der Elektrodennadeln
eine hohe positive oder negative Spannung zugeführt wird und die andere Elektrodennadel
mit der Erde verbunden ist, und einem Zufuhrstatus, in dem die Elektrodennadel, die
mit der hohen Spannung versorgt ist, mit der Erde verbunden wird
und der Elektrodennadel, die an die Erde abgeschlossen ist, eine
hohe Spannung mit einer der hohen Spannung der anderen Elektrodennadel
entgegengesetzten Polarität
zugeführt
wird.
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Ferner
wird zur Lösung
der vorgenannten Aufgaben eine zweite Vorrichtung zur statischen
Entladung mit einer und mehreren Elektroden vorgeschlagen, wobei
ein Paar von Elektrodennadeln, welche individuell mit hohen positiven
bzw. negativen Spannungen versorgt werden, d.h. wobei einer Elektrodennadel
entweder nur positive oder nur negative Spannungen zugeführt werden,
einander gegenüberliegend
angeordnet in einem Halteelement aus isolierendem Material vorgesehen
ist. Ferner weist die Vorrichtung einen in der Nähe des statisch zu entladenden
Gegenstandes angeordneten Sensor zum Detektieren der Ladungspolarität und des
Ladungsbetrages des Gegenstandes und eine Steuerung zum Steuern
einer einer Elektrodennadel auf Basis des Ausgangswerts des Sensors
zuzuführenden Spannung
auf, wobei die Steuerung derart steuert, dass die Steuerung der
Elektrodennadel eine hohe Spannung zuführt, welche mit einer hohen
Spannung mit einer der Ladungspolarität des Gegenstandes entgegengesetzten
Polarität
versorgt wird, und die andere Elektrodennadel mit der Erde verbindet, wenn
der Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes, der
durch den Sensor detektiert wird, einen voreingestellten Schwellenwert übersteigt,
um durch die hohe Spannung der Elektrodennadel positive oder negative
Ionen für
die statische Entladung zu erzeugen, und wobei, wenn der Sensor detektiert,
dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert erreicht oder darunter
liegt, die Steuerung die Zufuhr der hohen Spannung unterbricht oder
eine der Elektrodennadel zuzuführende
Spannung kontrolliert, um den Ladungsbetrag zu reduzieren.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der ersten oder zweiten Vorrichtung zur statischen Entladung wird
eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der zwischen einem Paar von
gegenüberliegenden
Elektrodennadeln eine Luftaustrittsöffnung, bspw. eine Luftaustrittsbohrung,
zum Ausblasen eines Luftstroms gegen den statisch zu entladenden
Gegenstand vorgesehen ist.
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Da
bei dem ersten und dem zweiten Verfahren zur statischen Entladung
und den entsprechenden Vorrichtungen mit dem vorbeschriebenen Aufbau,
bei dem ein Paar von positiven und negativen Elektrodennadeln einander
gegenüberliegend
angeordnet ist, eine hohe Spannung einer der Elektrodennadeln zugeführt wird
und die andere Elektrodennadel mit der Erde verbunden ist, um als
Erde verwendet zu werden, wird der Elektrodennadel eine hohe Spannung
zugeführt
um auf effiziente Weise positive oder negative Ionen zu erzeugen,
während
die Notwendigkeit wegfällt,
eine geerdete Grundplatte vorzusehen, um eine statische Entladung
durchzuführen.
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Daher
wird der Freiheitsgrad im Design der Vorrichtung im Hinblick auf
die Anordnung der Elektrodennadeln und dergleichen erhöht. Weil
ferner die hohen positiven und negativen Ladungen jeweils nur den
positiven und negativen Elektrodennadeln individuell, d.h. einer
Elektrodennadel entweder nur positive oder nur negative Spannungen,
zugeführt
werden, wird die Abnutzung der Elektroden verringert, das Instandhaltungsintervall
verlängert
und die Grundplatte überflüssig, so
dass die Anzahl der Instandhaltungsschritte erheblich vermindert
werden kann.
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Da
für die
Zufuhr der hohen positiven und negativen Spannungen ein Paar von
Elektrodennadeln verwendet wird, wird auch der Energieverlust in
dem Hochspannungskreis verbessert und eine Energieeinsparung kann
im Vergleich zu dem Fall erreicht werden, in dem nur eine Elektrodennadel
verwendet wird, um sowohl hohe positive als auch hohe negative Spannungen
zuzuführen.
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Obwohl
Elektrodennadeln verwendet werden, denen hohe positive und negative
Spannungen zugeführt
werden, tritt dennoch eine Positionsabweichung in den Bereichen
nicht auf, in denen die erzeugten Ionen versprüht und entladen werden, weil die
positiven und negativen Ionen immer zwischen den Elektrodennadeln
erzeugt werden. Dadurch wird eine ungleichmäßige statische Entladung vermieden.
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Ferner
wird bei dem zweiten Verfahren zur statischen Entladung und der
dafür vorgesehenen Vorrichtung
mit der obigen Struktur der Ladungsbetrag durch einen Sensor gemessen.
Wenn der Ladungsbetrag des Gegenstandes einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet,
führt eine
Steuerung der ersten Elektrodennadel des Paares der einander gegenüberliegenden
Elektrodennadeln einen hohen Schwellenwert mit einer zu der gemessenen Ladungspolarität (bspw.
negativ) entgegensetzten Polarität
(bspw. positiv) zu und verbindet eine zweite Elektrodennadel mit
der Erde. Wenn die detektierte Ladungspolarität umgekehrt (positiv) zu der
vorgenannten Polarität
ist, führt
die Steuerung der zweiten Elektrodennadel eine hohe negative Spannung
zu und verbindet die erste Elektrodennadel mit der Erde, so dass
positive oder negative Ionen durch die hohe Spannung der Elektrodennadel
erzeugt werden, um eine statische Entladung auf dem Gegenstand durchzuführen. Wenn
der Sensor feststellt, dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert
erreicht oder darunter liegt, wird die Zufuhr der hohen Spannung
unterbrochen, oder es wird der zu der mit einer hohen Spannung beaufschlagten
Elektrodennadel gegenüberliegenden
Elektrodennadel eine kontrollierte Spannung zum Beschränken der
entgegengesetzten Ladung zugeführt,
so dass der Ladungsbetrag des Gegenstands reduziert wird, ohne entgegengesetzt aufgeladen
zu werden.
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Bei
der statischen Entladung wird der Schwellenwert auf einen geeigneten
Wert gesetzt, der benötigt
wird, damit der Gegenstand statisch entladen wird, so dass eine
Ladung, die den Schwellenwert des statisch zu entladenden Gegenstandes nicht
erreicht, oder eine Ladung, die durch statische Entladung auf den
Schwellenwert oder darunter verringert wurde, ignoriert wird, um
die Zeit für
den statischen Entladungsprozess möglichst zu verkürzen.
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Weil
der Sensor zum Detektieren der Ladungspolarität oder des Ladungsbetrags nahe
bei dem statisch zu entladenden Gegenstand angeordnet ist, so dass
die Ladungspolarität
und der Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes genau
gemessen werden kann, wird durch das Feedback des Ausgangssignals
des Sensors eine hohe Ladung mit einer dem geladenen Gegenstand
entgegengesetzten Polarität
auf eine ausgewählte
Elektrodennadel aufgebracht, die eine schnelle und genaue statische
Entladung ermöglicht.
Da zusätzlich
nur entweder positive oder negative Ionen entladen werden, erreichen
die Ionen leicht auch große
Entfernungen, so dass ein großer
Freiheitsgrad bei der Installation der Elektrodennadeln erreicht werden
kann.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungen
der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Konfigurationsdiagramm mit einer Ausführungsform einer Vorrichtung
zur statischen Entladung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
einen vergrößerten Querschnitt mit
der Struktur einer Elektrodennadel gemäß der Ausführungsform gemäß 1;
und
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3 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung
der Steuerung der statischen Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Die 1 und 2 zeigen
die Struktur einer Vorrichtung zur statischen Entladung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Vorrichtung zur statischen Entladung weist eine Elektrodeneinheit 2 auf,
in der eine Vielzahl von Elektroden 3 gegenüber einem
statisch zu entladenden Gegenstand 1 angeordnet sind, der
entlang einer Laufrichtung bewegt wird. Die Elektroden 3 können Einzelelektroden
sein. Wie dargestellt können
jedoch mehrere Elektroden 3 in der Laufrichtung des statisch
zu entladenden Gegenstnades oder in einer Richtung senkrecht dazu
angeordnet sein.
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Die
Elektrode 3 ist so aufgebaut, dass ein Paar von Elektrodennadeln 6a und 6b einander
in einem Halteelement 5 aus isolierendem Material, wie
in 2 gezeigt, gegenüberliegen, wobei den Elektrodennadeln 6a und 6b individuell
hohe positive und negative Spannungen zugeführt werden. Die Elektrodennadeln 6a und 6b sind
dazu jeweils an eine Spannungsversorgung angeschlossen. Eine später zu beschreibende
Steuerung steuert derart, dass bspw. eine hohe positive Spannung
einer ersten Elektrodennadel 6a der Elektrodennadeln zugeführt wird, und
eine hohe negative Spannung mit dazu umgekehrter Polarität einer
zweiten Elektrodennadel 6b zugeführt wird. Üblicherweise wird einer der
Elektrodennadeln 6a, 6b eine hohe Spannung zugeführt und die
jeweils andere Elektrodenadel 6b, 6a mit der Erde verbunden.
Die mit der Erde verbundene Elektrodennadel 6b, 6a wird
mit dem selben Erdniveau wie der Rahmen verbunden, auf dem der statisch
zu entladende Gegenstand 1 angeordnet ist.
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Zwischen
dem Paar der Elektrodennadeln 6a, 6b die einander
gegenüber
liegend in dem Halteelement 5 angeordnet sind, ist eine
Luftaustrittsöffnung
bzw. -bohrung 7 vorgesehen, um einen Luftstrom gegen den
statisch zu entladenden Gegenstand 1 auszublasen. Die Luftaustrittsöffnung 7 ist zum
Ausblasen des Luftstroms mit einem nicht dargestellten Gebläse oder
dergleichen verbunden. Wenn eine solche Luftaustrittsöffnung 7 vorgesehen ist,
können
die zwischen dem Paar der Elektrodennadeln 6a, 6b erzeugten
positiven oder negativen Ionen durch den Luftstrom aus der einen
Luftaustrittsöffnung 7 in
die Nähe
des statisch zu entladenden Gegenstandes geführt werden, wodurch eine statische Entladung
mit einer hohen Effizienz erreicht wird.
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Die
Vorrichtung zur statischen Entladung kann auch mit beliebigen anderen
Mitteln als einer Luftaustrittsöffnung 7 versehen
werden, um die durch die Anwendung der hohen Spannung an der Elektrodennadel
erzeugten Ionen effizient in die Nähe des statisch zu entladenden
Gegenstandes 1 zu bringen.
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Die
Vorrichtung zur statischen Entladung weist einen Sensor 8 auf,
der in der Nähe
des statisch zu entladenden Gegenstandes 1 zum Detektieren
der Ladungspolarität
und des Ladungsbetrags auf Basis eines Oberflächenpotentials des statisch zu
entladenden Gegenstandes 1 dient. Der Sensor 8 ist
an die Steuerung angeschlossen, um die den Elektrodennadeln 6a und 6b zugeführten Spannungen
auf Basis des Ausgangssignals des Sensors 8 zu steuern.
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In
der ersten Vorrichtung zur statischen Entladung gemäß der vorliegenden
Erfindung steuert die Steuerung 1 eine in einem kurzen
Zeitabstand auszuführendes
Umschaltung zwischen einem Zufuhrstatus, in dem einer der Elektrodennadeln 6a, 6b eine hohe
positive oder negative Spannung zugeführt wird und die andere Elektrodennadel 6b, 6a mit
der Erde verbunden ist, und einem Zufuhrstatus, in dem die Elektrodennadel 6a, 6b,
die mit der hohen Spannung versorgt ist, an die Erde angeschlossen
wird und der Elektrodennadel 6b, 6a, die an die
Erde angeschlossen ist, eine hohe Spannung mit einer entgegengesetzten
Polarität
zu der hohen Spannung der anderen Elektrodennadel 6a, 6b zugeführt wird.
Das Umschalten kann beispielsweise im Bereich von mehreren 10 Hertz,
wie bspw. 33 Hertz oder 22 Hertz erfolgen. In diesem Fall ist der
Sensor 8 nicht notwendig.
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Wenn
die den Elektrodennadeln 6a, 6b zuzuführende hohe
Spannung durch Verwendung der Steuerung 8 gesteuert wird,
wirken die positiven und negativen Ionen auf den statisch zu entladenden
Gegenstand 1. Von diesen Ionen werden nur die Ionen mit
entgegengesetzter Polarität
zu der Ladungspolarität
des statisch zu entladenden Gegenstandes 1 von dem Gegenstand 1 absorbiert,
um effizient für die
statische Entladung zu sorgen. Obwohl die statische Entladungsgeschwindigkeit
geringfügig
langsamer ist als in dem Fall der zweiten, nachfolgend zu beschreibenden
Vorrichtung zur statischen Entladung, kann eine effiziente statische
Entladung ohne eine Aufladung mit entgegengesetzter Polarität erreicht
werden.
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Wenn
dagegen bei der Steuerung der zweiten Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zur statischen Entladung der Ladungsbetrag des statisch
zu entladenden Gegenstandes 1, welcher durch den Sensor 8 detektiert
wird, den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, führt die
Steuerung der Elektrodennadel 6a, 6b, welche mit
einer hohen Spannung mit einer der Ladungspolarität des Gegenstandes 1 entgegengesetzten
Polarität
versorgt wird, eine hohe Spannung zu und verbindet die andere Elektrodennadel 6b, 6a mit
der Erde, um positive oder negative Ionen zur statischen Entladung
auf Basis der hohen Spannung der Elektrodennadel 6a oder 6b zu
erzeugen. Wenn im Ergebnis der statischen Entladung durch Ionen
der Sensor 8 detektiert, dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert
erreicht oder darunter liegt, steuert die Steuerung die Spannungszufuhr
so, dass die Zufuhr der hohen Spannung unterbrochen wird.
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Genauer
erläutert
führt die
Steuerung, wenn der Ladungsbetrag des Gegenstandes 1, der
durch den Sensor 8 detektiert wird, den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet,
der ersten Elektrodennadel 6a eine hohe Spannung mit einer
der detektierten Ladungspolarität
(bspw. negativ) entgegengesetzten Polarität (positiv) zu und verbindet
die zweite Elektrodennadel 6b mit der Erde. Wenn dagegen
die detektierte Ladungspolarität
umgekehrt zu dem obigen Fall ist (positiv), steuert die Steuerung
so, dass eine negative hohe Spannung der zweiten Elektrodennadel 6b zugeführt wird
und die erste Elektrodennadel 6a mit der Erde verbunden
ist, um dadurch positive oder negative Ionen entsprechend der hohen Spannung
der Elektrodennadeln 6a oder 6b zu erzeugen, um
eine statische Entladung des Gegenstandes 1 durchzuführen.
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Wenn
der Sensor 8 als Ergebnis der statischen Entladung durch
die Erzeugung von Ionen detektiert, dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert erreicht
oder darunter liegt, steuert die Steuerung derart, dass sie die
Zufuhr der hohen Spannung unterbricht. Das Timing dafür muss so
gesetzt werden, dass in dem statisch zu entladenden Gegenstand 1 als
Ergebnis der statischen Entladung durch die der Elektrodennadel 6a oder 6b zugeführte hohe
Spannung keine Gegenladung auf dem Gegenstand 1 erzeugt
wird, so dass die Kontrolle der Hochspannungszufuhr in der Steuerung
vereinfacht werden kann, was im Hinblick auf eine Energieeinsparung von
Vorteil ist.
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Es
wurde beschrieben, dass die Steuerung das Zuführen von Strom unterbricht,
wenn der Ladungsbetrag den Schwellenwert erreicht oder darunter
liegt. Es ist jedoch auch möglich,
dass die Steuerung in geeigneter Weise eine der Elektrodennadel 6a oder 6b zuzuführende Spannung
steuert, um den Ladungsbetrag zu reduzieren.
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Bspw.
kann eine zugeführte
Spannung PWM-gesteuert sein, sobald der Sensor 8 einen
bestimmten Schwellenwert erreicht, um eine entgegengesetzte Aufladung über das
Beenden der statischen Entladung hinaus zu vermeiden. Es ist auch
möglich, den
statisch zu entladenden Gegenstand näher an das Erdpotential zu
bringen, indem die Steuerung die zugeführte Spannung erniedrigt. Alternativ
kann auch eine kontrollierte Spannung zur Beschränkung der entgegengesetzten
Aufladung der zu der bisher versorgten Elektrodennadel gegenüberliegenden Elektrodennadel
erfolgen.
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Der
Schwellenwert, der für
die Steuerung voreingestellt ist, kann frei angepasst werden.
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Das
Ablaufdiagramm in 3 zeigt, wie die zweite Steuerung
die statische Entladung steuert. Wenn der Sensor 8 in der
Nähe des
statisch zu entladenden Gegenstandes 1 die Ladungspolarität und den
Ladungsbetrag des Gegenstandes 1 detektiert, bestimmt die
Steuerung 8 wie in der Zeichnung erläutert, ob der Ladungsbetrag
einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder nicht. Wenn
dieser Schwellenwert nicht überschritten
ist, wird die statische Entladung beendet. Wenn andererseits der
Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes den Schwellenwert überschreitet,
bestimmt die Steuerung die Ladungspolarität, führt der Elektrodennadel 6a oder 6b eine
hohe Spannung mit einer der detektierten Ladungspolarität entgegengesetzten Polarität zu und
verbindet die andere Elektrodennadel mit der Erde. So werden aufgrund
der hohen Spannung der Elektrodennadel positive oder negative Ionen
erzeugt, um die statische Entladung des Gegenstands 1 durchzuführen.
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Der
Sensor 8 detektiert immer die Ladungspolarität und den
Ladungsbetrag, um der Steuerung das Ergebnis zuzuführen. Wenn
durch die Detektion festgestellt wird, dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert
erreicht hat oder darunter liegt, fährt die Steuerung die Spannungsversorgung
herunter, welche die hohe Spannung zuführt, und beendet die statische
Entladung.
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In
der zweiten Ausführungsform
des Verfahrens und der Vorrichtung zur statischen Entladung wird
ein Schwellenwert auf einen geeigneten Wert gesetzt, der für den statisch
zu entladenden Gegenstand 1 benötigt wird, so dass eine Ladung,
welche den Schwellenwert bei dem statisch zu entladenden Gegenstand
nicht erreicht, oder eine Ladung, welche durch eine statische Entladung
auf den Schwellenwert oder darunter vermindert wurde, ignoriert
wird, um dadurch die Zeit für
den statischen Entladungsprozess möglichst zu verkürzen.
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Weil
der Sensor 8 zum Detektieren der Ladungspolarität und des
Ladungsbetrags des statisch zu entladenden Gegenstands 1 in
der Nähe
des Gegenstandes 1 angeordnet ist, um die Ladungspolarität und den
Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes genau zu
messen, wird durch das Feedback des Ausgangswert des Sensors 8 der Elektrodennadel 6a, 6b eine
hohe Spannung mit einer dem geladenen Objekt entgegengesetzten Polarität zugeführt, so
dass eine schnelle und genaue statische Entladung ermöglicht wird.
Da dazu nur entweder positive oder negative Ionen entladen werden, können die
Ionen einfach auch lange Abstände
erreichen, so dass bei der Installation der Elektrodennadeln ein
großer
Freiheitsgrad besteht.
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Da
bei dem ersten und dem zweiten Verfahren zur statischen Entladung
und den entsprechenden Vorrichtungen ein Paar positive und negative Elektrodennadeln 6a und 6b einander
gegenüberliegend
angeordnet sind und eine hohe Spannung jeweils genau einer der Elektrodennadeln 6a und 6b zugeführt wird,
während
die andere Elektrodennadel 6a oder 6b mit der
Erde verbunden ist, wobei die Elektrodennadel, an welche die hohe
Spannung nicht angeschlossen wird, als Erde verwendet wird, können die
positiven und negativen Ionen effizient durch das Anlegen der hohen
Spannung an die Elektrodennadeln 6a oder 6b erzeugt
werden, wobei keine Notwendigkeit besteht, eine geerdete Grundplatte
vorzusehen, um die statische Entladung durchzuführen.
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Im
Ergebnis wird der Freiheitsgrad im Vorrichtungsdesign in Bezug auf
die Elektroden 3 mit den Elektrodennadeln 6a und 6b vergrößert. Da
ferner hohe positive und negative Spannungen individuell den positiven
und negativen Elektrodennadeln 6a und 6b zugeführt werden,
können
die Abnutzung der Elektrodennadeln minimiert, die Wartungsintervalle verlängert und
die Grundplatte eliminiert werden, so dass die Anzahl der Instandhaltungsschritte
spürbar verringert
wird.
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Da
das eine Paar von Elektrodennadeln 6a und 6b,
an die positive bzw. negative Spannungen angelegt werden, verwendet
wird, ist der Energieverlust in dem Hochspannungsschaltkreis ebenso
vermindert, wodurch im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Elektrodennadel
für die
Zufuhr sowohl der hohen positiven als auch der hohen negativen Spannungen
verwendet wird, eine Energieeinsparung erreicht werden kann.
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Obwohl
Elektrodennadeln verwendet werden, denen hohe positive und negative
Spannungen zugeführt
werden, tritt darüber
hinaus eine Positionsabweichung in den Bereichen, in denen die erzeugten
Ionen verteilt und entladen werden, nicht auf, wodurch eine ungleichmäßige statische
Entladung vermieden wird.