DE112019005232T5

DE112019005232T5 - Kontaktreinigungssystem mit geringer statik

Info

Publication number: DE112019005232T5
Application number: DE112019005232.2T
Authority: DE
Inventors: Sheila Hamilton; Stephen Frank MITCHELL; Hunter Paterson
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-07-08
Also published as: GB2578134A; AT524303A2; WO2020081223A1; GB201816956D0; KR20210076052A; GB2578134B; JP2022511631A; CN113226577A; CN113226577B; JP7459080B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktreinigungswalze (100), umfassend eine Reinigungsoberflächenanordnung, die eine Elastomerschicht (110) mit Massenleitfähigkeit (z. B. elektrischer Leitfähigkeit) umfasst, einen elektrisch leitfähigen Kern (112), der zum Tragen der Reinigungsoberflächenanordnung und zum Vorsehen eines leitfähigen Pfades für die Ladungsextraktion von der Reinigungsoberflächenanordnung ausgebildet ist; und ein Ladungsextraktionselement (118), das zum Vorsehen eines Ladungsextraktionspfades weg von dem elektrisch leitfähigen Kern angeordnet ist.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Dieses Patent beansprucht die Priorität der am 18. Oktober 2018 eingereichten britischen Patentanmeldung Seriennr. GB1816956.5 aus Großbritannien mit dem Titel „Low Static Contact Cleaning System“ (Kontaktreinigungssystem mit geringer Statik). Die Gesamtheit der US-britischen Patentanmeldung Seriennr. GB1816956.5 ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktreinigungssystem, insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf ein Kontaktreinigungssystem, das zur Erzeugung einer geringen elektrischen Feldstärke und zum Transport statischer Elektrizität zur Masse während des Betriebs ausgebildet ist.
HINTERGRUND
Die Kontaktreinigung wird zur Reinigung von Substratoberflächen verwendet. Nach der Reinigung können die Substratoberflächen in einer Vielzahl von anspruchsvollen Prozessen eingesetzt werden, wie beispielsweise bei der Herstellung von Elektronik, Photovoltaik und Flachbildschirmen. Üblicherweise wird zur Entfernung kontaminierender Partikel von einer Substratoberfläche eine Reinigungswalze aus Gummi oder Elastomer verwendet, und anschließend können die kontaminierenden Partikel mit einer Klebwalze von der Reinigungswalze entfernt werden.
Im Betrieb berührt eine Kontaktreinigungswalze zumindest die Oberseite des Substrats und entfernt die Verunreinigungen durch Adhäsionsentfernungsmechanismen (z. B. Van-der-Waals-Kräfte und Adhäsionskräfte), wobei die inhärenten Eigenschaften des Materials, aus dem die Kontaktreinigungswalze gebildet ist, die Verunreinigungen anzieht und bewirkt, dass sie an der Oberfläche der Kontaktreinigungswalze haften. Es wird vermutet, dass die Kontaktreinigungswalze die kontaminierenden Partikel aufgrund der anziehenden Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Partikeln und der Walze auf diese Weise von der Substratoberfläche wegzieht. Folglich können vorhandene Kontaktreinigungswalzen die Effektivität bei der Entfernung von kontaminierenden Partikeln sicherstellen, indem sie den Kontakt mit der Substratoberfläche maximieren.
Neben den schwachen Van-der-Waals-Kräften, die dem Material der Kontaktreinigungswalze innewohnen, können weitere Ladungen auftreten. Der Kontaktreinigungsprozess, der auf dem Kontakt zwischen verschiedenen Oberflächen beruht, hat das Potenzial, eine Quelle elektrischer Ladung aus triboelektrischen Effekten und der Ansammlung elektrostatischer Ladungen zu sein. Daher muss jegliche Ausrüstung, die in einem Elektronikmontagewerk in unmittelbarer Nähe (z. B. innerhalb von 100 mm) eines Substrats verwendet wird, nicht isolierend sein und einen ausreichend niedrigen Oberflächenwiderstand aufweisen, um eine Beschädigung des Substrats durch elektrostatische Entladungen zu verhindern.
Gemäß eines bekannten Verfahrens zur Messung des Oberflächenwiderstands, das im American National Standard Institute (ANSI) ESD STM11.11-2015 vorgesehen ist, muss jede Ausrüstung für ein Elektronikmontagewerk, die innerhalb von 100 mm eines Substrats verwendet wird, einen Oberflächenwiderstand von weniger als 1×10⁹ Ω aufweisen.
Der Oberflächenwiderstand, Rs, ist definiert durch das Verhältnis einer Spannung zum Strom entlang der Oberfläche eines Materials. Es ist eine Eigenschaft des Materials, die in Ohm (Ω) gemessen wird und definiert ist als: $R_{s} = \frac{U}{I s}$
wobei U die Gleichspannung und der Oberflächenstrom I_s ist.
Daher ist es eine Bedingung für bestimmte Reinigungsanwendungen, dass der Oberflächenwiderstand der Reinigungsfläche kleiner als 1×10⁹ Ω ist. Dies setzt nicht nur voraus, dass eine Kontaktreinigungswalze einen Oberflächenwiderstand von weniger als 1×10⁹ Ω aufweist, sondern die Walze muss notwendigerweise in der Lage sein, elektrostatische Ladungen von der Reinigungsoberfläche weg zur Masse abzuleiten. Sie muss dies auch im Dauerbetrieb tun, das heißt, die Walze muss während der gesamten Zeit, in der sie sich dreht, Ladungen ableiten können.
Die Massenleitfähigkeit wird normalerweise durch Messung des Volumenwiderstandes ermittelt. Ein bekanntes Verfahren zur Messung des Volumenwiderstandes ist im American National Standard Institute (ANSI) ESD STM11.12-2015 vorgesehen.
Wenn die Kontaktreinigungswalze eine ausreichende Oberflächenhaftung zur Reinigung eines Substrats (d. h., eines zu reinigenden Teils) aufweist, werden während des Kontaktreinigungsprozesses wahrscheinlich elektrostatische Ladungen erzeugt. In einem Kontaktreinigungssystem entstehen in der Regel elektrostatische Aufladungen von bis zu 6000 Volt durch Reibung zwischen der Kontaktreinigungswalze und dem zu reinigenden Substrat, zwischen der Kontaktreinigungswalze und der Klebwalze sowie zwischen den Trägerbändern, die das zu reinigende Substrat tragen, und dem Substrat selbst.
Stabionisatoren, auch als Entladungsstäbe oder Antistatikstäbe bekannt, sehen eine Möglichkeit vor, die statische Elektrizität zu beseitigen, die an einem Teil entsteht, das ein solches Kontaktreinigungssystem während des Betriebs durchläuft. In Kontaktreinigungsvorrichtungen kann ein Stabionisator am Ausgang der Reinigungswalze vorgesehen werden, um einen ionisierten Luftstrom zur Neutralisierung der statischen Aufladung auf der gereinigten Substratoberfläche zu erzeugen. In bestimmten Systemen kann ein zweiter Stabionisator am Eingang der Reinigungswalze zur Abführung statischer Aufladung des zu reinigenden Substrats angebracht werden. Stabionisatoren können jedoch teuer sein und bei falscher Positionierung eine unerwünschte elektrostatische Aufladung der Oberflächen im Kontaktreinigungsprozess verursachen. Ein Stabionisator kann in einem zu reinigenden Substrat eine elektrische Überbeanspruchung induzieren, d. h., die an die Vorrichtung angelegten elektrischen Signale überschreiten die Toleranzparameter der Vorrichtung. Da elektronische Vorrichtungen immer kleiner werden, werden auch die Spannungen, die zur Ansteuerung der Vorrichtung erforderlich sind, immer kleiner (zum Beispiel 50 mV bis 500 mV). Ein Stabionisator, genauer gesagt die vom Stabionisator ausgehenden Ionen, induzieren einen Strom in den Leitern der Vorrichtung, was zu einem teilweisen Durchbruch und/oder Durchschlagen des Schaltkreises führt. Auf diese Weise kann der Stabionisator latente Defekte (Schwachstellen oder elektronische Ausfälle) in den Schaltkreisen der Vorrichtung induzieren, indem er ein elektrisches Feld und damit elektrische Ströme in den Schaltkreisen oberhalb der Spannungstoleranz für die Vorrichtung erzeugt.
In einem Kontaktreinigungssystem gibt es zumindest zwei Stellen, an denen elektrische Überlastungen auftreten können. Die erste befindet sich aufgrund des elektrischen Feldes, das während des Betriebs des Systems erzeugt wird, im Inneren der Maschine, dort wo die Kontaktreinigungswalze und die Klebwalze einander berühren und wo die Kontaktreinigungswalze das zu reinigende Substrat berührt. Die zweite befindet sich außerhalb der Maschine, da der Stabionisator ein elektrisches Feld induziert, das zu einer Überbeanspruchung des zu reinigenden Substrats führen kann.
Es ist ein Gegenstand der Erfindung, zumindest eines oder mehrere der vorgenannten Probleme zu mindern oder abzuschwächen.
Ein Gegenstand der Erfindung ist die Minderung oder Abschwächung des Problems des Aufbaus elektrostatischer Ladung und damit des Aufbaus elektrischer Feldstärke, das sich aus dem Betrieb eines Kontaktreinigungssystems ergibt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist, die elektrostatische Aufladung bei der Verwendung einer Kontaktreinigungswalze, die in einer geeigneten Kontaktreinigungsvorrichtung verwendet wird, abzuschwächen oder zu vermindern.
Ein noch weiterer Gegenstand ist das Vorsehen eines Kontaktreinigungssystems, das eine hohe Zuverlässigkeit und eine verringerte Neigung zur Induktion latenter Defekte in einem zu reinigenden Substrat aufweist.
Die vorliegende Erfindung sieht zumindest eine Alternative zu Kontaktreinigungssystemen des Standes der Technik vor.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung sehen ein Kontaktreinigungssystem vor, wie es in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird.
Der Begriff „zu reinigendes Substrat“ umfasst, wenn hierin Bezug genommen wird, gedruckte Leiterplatten (PCB), ein elektronisches Produkt, ein Bauteil, eine Folie oder eine Vorrichtung.
Gemäß einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Kontaktreinigungssystem vor, das eine Kontaktreinigungswalze umfasst, die zum Entfernen von Verunreinigungen von einem zu reinigenden Substrat angeordnet und betreibbar ist, sowie eine Klebwalze, die zum Entfernen von Verunreinigungen von der Oberfläche der Kontaktreinigungswalze angeordnet und betreibbar ist, wobei die während des Betriebs innerhalb des Systems erzeugte maximale elektrische Feldstärke 300 Volt beträgt.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Kontaktreinigungssystem zumindest einen Sensor, der zur Messung der statischen elektrischen Feldstärke, die im Betrieb innerhalb des Systems erzeugt wird, betreibbar und angeordnet ist.
In bestimmten Ausführungsformen werden das Material der Kontaktreinigungswalze und das Material der Klebwalze so gewählt, dass der triboelektrische Effekt zwischen ihnen minimiert wird. Während des Betriebs des Kontaktreinigungssystems sind der Reibungseingriff der Kontaktreinigungswalze und der Klebwalze die wichtigsten elektrischen Feldgeneratoren im System. Durch die Reduzierung des triboelektrischen Effekts zwischen der Kontaktreinigungswalze und der Klebwalze kann die während des Betriebs im System erzeugte elektrische Feldstärke deutlich reduziert werden.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Kontaktreinigungswalze eine elastomere Walze mit einer Massenleitfähigkeit. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Elastomerwalze eine Elastomerschicht mit einer leitfähigen Oberfläche mit einem Oberflächenwiderstand von weniger als 1 × 10⁹ Ω. Auf diese Weise kann die während des Betriebs im System erzeugte maximale elektrische Feldstärke durch Vorsehen eines elektrisch leitfähigen Ladungstransportpfades weg von der Oberfläche der Kontaktreinigungswalze zur elektrischen Masse reduziert werden.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Kontaktreinigungswalze eine Elastomerschicht, die einen elektrisch leitfähigen Modifikator umfasst.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst der elektrisch leitfähige Modifikator leitfähige Elemente.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst der elektrisch leitfähige Modifikator ein miteinander verbundenes Netzwerk aus leitfähigen Elementen.
In bestimmten Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente länglich. Auf diese Weise wird der Oberflächenbereich der leitfähigen Elemente in Kontakt mit dem Elastomer der Elastomerschicht vergrößert und der Halt der Elemente in der Elastomerschicht verbessert.
In bestimmten Ausführungsformen sind die länglichen leitfähigen Elemente hohl.
In bestimmten Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente Kohlenstoff.
In bestimmten Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente Nanoröhrchen.
In bestimmten Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
In bestimmten Ausführungsformen sind die Nanoröhrchen einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Auf diese Weise wird ein Gleichgewicht zwischen den Reinigungseigenschaften der Elastomerschicht und ihrer Massenleitfähigkeit aufrechterhalten. Der hohe Oberflächenbereich der Nanoröhrchen sieht im Vergleich zu partikelförmigem Kohlenstoff oder Kohlenstofffasern Verbesserungen bei der Einbindung des Kohlenstoffs in das Elastomer vor.
Insbesondere weisen die Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine Wandstärke von nur einem Kohlenstoffatom auf.
In bestimmten Ausführungsformen sind die länglichen leitfähigen Elemente gleichmäßig im Elastomermaterial verteilt.
In bestimmten Ausführungsformen sind leitfähige Elemente derart dispergiert, dass sie in das elastomere Material eingebettet und darin gehalten werden.
In bestimmten Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente im Elastomermaterial zufällig ausgerichtet.
In bestimmten Ausführungsformen weisen die leitfähigen Elemente eine Länge im Bereich von etwa 5 µm bis etwa 30 µm auf.
In bestimmten Ausführungsformen weisen die leitfähigen Elemente einen Durchmesser im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 200 nm auf.
In bestimmten Ausführungsformen beträgt die Konzentration der leitfähigen Elemente im Elastomer etwa 0,015 Gew.-% des Elastomers.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Elastomerschicht jedes geeignete Elastomermaterial. Insbesondere umfasst die Elastomerschicht eines von Silikonkautschuk oder Polyurethan.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Elastomer Silikon. Auf diese Weise kann eine leitfähige Silikonschicht ausgebildet werden, wenn Kohlenstoff-Nanoröhrchen im Silikonmaterial dispergiert sind. Die Nanoröhrchen werden durch kovalente Bindungen innerhalb der Silikonpolymer-Matrix gehalten. Andere Additive, wie beispielsweise partikelförmige Materialien, neigen aufgrund der Mobilität der Silikonmatrix dazu, aus der Silikonmatrix herauszuwandern. Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind also ein in der Silikonmatrix zurückgehaltenes Modifizierungsmittel.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Elastomerschicht aus einem zweiteiligen, bei Raumtemperatur härtenden Silikonkautschuk ausgebildet.
In bestimmten Ausführungsformen weist die Elastomerschicht eine Massenleitfähigkeit (z. B. elektrische Leitfähigkeit) auf. Insbesondere weist die Elastomerschicht eine leitfähige Oberfläche für den Kontakt mit einem zu reinigenden Teil und eine weitere leitfähige Oberfläche in elektrischem Kontakt mit einem leitfähigen Pfad für die Ladungsextraktion von der leitfähigen Schicht zu einem elektrisch leitfähigen Kern zu einem Ladungstransportelement in elektrischer Verbindung mit dem elektrisch leitfähigen Kern auf.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Oberflächenwiderstand der bzw. jeder leitfähigen Oberfläche kleiner als 1 x 10⁹ Ω. Insbesondere ist der Oberflächenwiderstand sowohl der leitfähigen Oberfläche als auch der weiteren leitfähigen Oberfläche der Elastomerschicht kleiner als 1 x 10⁹ Ω. Insbesondere ist der Oberflächenwiderstand sowohl der leitfähigen Oberfläche als auch der weiteren leitfähigen Oberfläche der Elastomerschicht im Wesentlichen gleich.
In bestimmten Ausführungsformen liegt der Oberflächenwiderstand der bzw. jeder leitfähigen Oberfläche im Bereich von etwa 1 × 10⁶ Ω bis etwa 1 x 10⁹ Ω. Insbesondere liegt der Oberflächenwiderstand sowohl der leitfähigen Oberfläche als auch der weiteren leitfähigen Oberfläche der Elastomerschicht im Bereich von etwa 1 × 10⁶ Ω bis etwa 1 x 10⁹ Ω. Insbesondere ist der Oberflächenwiderstand sowohl der leitfähigen Oberfläche als auch der weiteren leitfähigen Oberfläche der Elastomerschicht im Wesentlichen gleich.
Bei bestimmten Ausführungsformen steht die Elastomerschicht in elektrischem Kontakt mit dem leitfähigen Pfad. Auf diese Weise ist die Kontaktreinigungswalze dauerhaft elektrisch geerdet und statische Aufladung wird von der Kontaktreinigungswalze abtransportiert, ohne dass weitere Mittel zur Neutralisierung der Aufladung, wie z. B. ein Ionisationsstab, vorgesehen werden müssen.
In bestimmten Ausführungsformen steht die Elastomerschicht in engem mechanischen Kontakt mit dem leitfähigen Pfad. Hierdurch sowie durch die dauerhafte elektrische Erdung der Kontaktreinigungswalze wird jegliche statische Aufladung der kritischen Reinigungsoberfläche entlang des leitfähigen Pfades abgeführt, ohne dass ein physischer Kontakt zu ihr erforderlich ist, der sonst die Gefahr von Verschleiß oder Beschädigungen birgt, die die Reinigungsleistung beeinträchtigen würden.
In bestimmten Ausführungsformen sieht der leitfähige Pfad Ladungsextraktion von der Elastomerschicht zur Masse (d. h., eine elektrische Erde) vor.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Elastomerschicht mit dem elektrisch leitfähigen Kern verbunden.
In bestimmten Ausführungsformen steht die Elastomerschicht in engem Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Kern. Insbesondere steht die Elastomerschicht über die gesamte weitere leitfähige Oberfläche der Elastomerschicht in engem Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Kern. Auf diese Weise erfolgt die Ladungsextraktion von der Elastomerschicht zum elektrisch leitfähigen Kern über die gesamte weitere leitfähige Oberfläche der Elastomerschicht.
In bestimmten Ausführungsformen ist der elektrisch leitfähige Kern aus einem metallischen Leitermaterial ausgebildet. Insbesondere ist der metallische Leiterkern Edelstahl.
In bestimmten Ausführungsformen ist der elektrisch leitfähige Kern aus einem nichtmetallischen Leitermaterial ausgebildet. Insbesondere ist der nicht-metallische Leiterkern Kohlefaser.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst der elektrisch leitfähige Kern eine Welle.
In bestimmten Ausführungsformen besteht die Klebwalze aus einer Trägerschicht und einer Klebeschicht.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Klebeschicht einen Klebstoff, der elektrisch leitfähig ist. Auf diese Weise kann die maximale elektrische Feldstärke, die im Betrieb innerhalb des Systems erzeugt wird, reduziert werden, indem ein elektrisch leitfähiger Ladungstransportpfad weg von der Oberfläche der Klebwalze zur elektrischen Masse vorgesehen wird.
In bestimmten Ausführungsformen weist der Klebstoff eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 1 ×10^-6 und 1 ×10^-9 Sm^-1 auf.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Klebstoff ein silikonfreier Klebstoff.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Trägerschicht ein Papiersubstrat. Auf diese Weise wird die statische Elektrizität und damit die maximale elektrische Feldstärke, die während des Betriebs innerhalb des Systems erzeugt wird, reduziert, da sich die Papierträgerschicht der Klebwalze und das Elastomer der Kontaktreinigungswalze in der triboelektrischen Reihe viel näher beieinander befinden als beispielsweise das Elastomer der Kontaktreinigungswalze und eine Silikonkleber- und/oder Polymerfolienträgerschicht bei anderen Klebwalzen.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das System eine Klebwalze mit einer Papierträgerschicht und einem Klebstoff mit elektrischer Leitfähigkeit und eine Elastomerwalze mit einer Massenleitfähigkeit. Auf diese Weise wird die maximale elektrische Feldstärke, die während des Betriebs innerhalb des Systems erzeugt wird, aufgrund des geringen triboelektrischen Effekts zwischen den Materialien der Kontaktreinigungswalze und der Klebwalze begrenzt und auch, weil die während des Betriebs des Systems erzeugte elektrische Ladung von der Kontaktreinigungswalze und der Klebwalze abtransportiert werden kann.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das System Mittel zum Vorsehen eines elektrischen Ladungstransports, die zum Abführen der im System während des Betriebs erzeugten elektrischen Ladung zur elektrischen Masse ausgelegt sind. Auf diese Weise reduziert das System latente Defekte in einem zu reinigenden Substrat, ohne die erzeugte elektrische Ladung zu neutralisieren und/oder Ionen in das System und/oder auf das Substrat vorzusehen.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Mittel zum Vorsehen eines elektrischen Ladungstransports ein Ladungstransportelement, das zum Vorsehen eines Ladungstransportpfades weg von der Kontaktreinigungswalze und/oder der Klebwalze zu einer elektrischen Masse angeordnet ist.
In bestimmten Ausführungsformen, bei denen die Kontaktreinigungswalze eine Elastomerschicht mit Massenleitfähigkeit (z. B. elektrischer Leitfähigkeit) und einen elektrisch leitfähigen Kern umfasst, der zum Tragen der Elastomerschicht und zum Vorsehen eines leitfähigen Pfades für den Ladungstransport von der Kontaktreinigungswalze zu einer elektrischen Masse ausgebildet ist, ist das Ladungstransportelement mechanisch und elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Kern gekoppelt.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement koaxial mit dem elektrisch leitfähigen Kern der Kontaktreinigungswalze angeordnet.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement mechanisch und elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Kern durch ein Gehäuse gekoppelt, das das Ladungstransportelement hält.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Gehäuse einen Zapfen.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement metallisch.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement aus Edelstahl ausgebildet.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement aus vergoldetem Stahl ausgebildet.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Ladungstransportelement einen Stift.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Ladungstransportelement einen Stift und ein elastisches Vorspannmittel, das zum Vorspannen des Stifts von der Kontaktreinigungswalze nach außen ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der Stift in einer ausgefahrenen Position gehalten, sodass zumindest ein Ende des Stifts bei der Drehung der Walze aus dem Kern herausragt. Ferner können die Länge des Stifts und die Ausdehnung des elastischen Vorspannmittels modifiziert werden, um sicherzustellen, dass das vorstehende Ende des Stifts in geeigneter Weise angeordnet ist, um den Kontakt mit einem geeigneten elektrischen Erdungselement aufrechtzuerhalten.
In bestimmten Ausführungsformen ist das elastische Vorspannmittel ein Federmechanismus.
In bestimmten Ausführungsformen wird das elektrische Feld im System ausschließlich durch das Ladungstransportelement aus dem System abgeführt (übertragen, extrahiert).
In bestimmten Ausführungsformen wird während des Betriebs des Systems keine Ionisierungsenergie in das System und/oder das Substrat eingebracht.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Kontaktreinigungssystem ein elektrisches Erdungselement.
In bestimmten Ausführungsformen ist das elektrische Erdungselement planar.
In bestimmten Ausführungsformen ist das elektrische Erdungselement an einem Ende der Kontaktreinigungswalze angeordnet. Insbesondere ist das elektrische Erdungselement in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu einer Ebene liegt, die die Längsachse der Kontaktreinigungswalze beinhaltet.
In bestimmten Ausführungsformen ist das elektrische Erdungselement aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Insbesondere ist das elektrische Erdungselement metallisch. Insbesondere aber ist das elektrische Erdungselement aus Edelstahl ausgebildet. Auf diese Weise sieht das Erdungselement einen elektrischen Pfad zur Masse vor.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst ein Ladungstransportpfad aus dem System das Ladungstransportelement und das elektrische Erdungselement.
In bestimmten Ausführungsformen wird das Ladungstransportelement in Kontakt mit dem elektrischen Erdungselement gezwungen.
In bestimmten Ausführungsformen ist ein elastisches Vorspannmittel derart ausgebildet und angeordnet, dass es das Ladungsextraktionselement in Kontakt mit dem elektrischen Erdungselement zwingt.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Kontaktreinigungssystem ein Gehäuse. Insbesondere umschließt (enthält, umgibt, umhüllt) das Gehäuse zumindest die Kontaktreinigungswalze und die Klebwalze. Das heißt, zumindest die Kontaktreinigungswalze und die Klebwalze sind innerhalb des Gehäuses angeordnet.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Mittel zum Vorsehen eines elektrischen Ladungstransports innerhalb des durch das Gehäuse definierten Raums angeordnet.
In bestimmten Ausführungsformen befindet sich das Ladungstransportelement innerhalb des durch das Gehäuse definierten Raums.
In bestimmten Ausführungsformen sind das elektrische Erdungselement und zumindest eine Kontaktreinigungswalze gemäß einem Aspekt der Erfindung innerhalb des Gehäuses angebracht. Insbesondere ist das elektrische Erdungselement innerhalb des Gehäuses angebracht und die zumindest eine Kontaktreinigungswalze ist derart an dem Gehäuse angebracht, dass das Ladungsextraktionselement in Kontakt mit dem elektrischen Erdungselement steht (einen Ladungsextraktionspfad mit diesem ausbildet).
In bestimmten Ausführungsformen ist innerhalb des durch das Gehäuse definierten Raums zumindest ein Sensor angeordnet, der zur Messung des statischen elektrischen Feldes, das im Betrieb innerhalb des Systems erzeugt wird, betreibbar und angeordnet ist.
In bestimmten Ausführungsformen liegt das maximale elektrische Feld, das von dem zumindest einen Sensor innerhalb des Gehäuses gemessen wird, unter 300 Volt.
In bestimmten Ausführungsformen beträgt die maximale elektrische Feldstärke, die während des Betriebs im System erzeugt wird, 200 Volt. Insbesondere beträgt die maximale elektrische Feldstärke, die während des Betriebs im System erzeugt wird, 100 Volt.
In bestimmten Ausführungsformen beträgt die maximale elektrische Feldstärke, die während des Betriebs im System erzeugt wird, 30 Volt.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Kontaktreinigungssystem eine Vielzahl von Kontaktreinigungswalzen.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Kontaktreinigungssystem eine Vielzahl von Klebwalzen, die jeweils zum Entfernen von Verunreinigungen von der Oberfläche einer Kontaktreinigungswalze des Systems angeordnet und betreibbar sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Kontaktreinigungswalze vorgesehen, umfassend: eine Reinigungsoberflächenanordnung, umfassend eine Elastomerschicht mit Massenleitfähigkeit (z. B. elektrischer Leitfähigkeit), einen elektrisch leitfähigen Kern, der zum Tragen der Reinigungsoberflächenanordnung und zum Vorsehen eines leitfähigen Pfades für die Ladungsextraktion von der Reinigungsoberflächenanordnung ausgebildet ist; und ein Ladungstransportelement, das zum Vorsehen eines Ladungstransportpfades weg von dem elektrisch leitfähigen Kern angeordnet ist.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement mechanisch und elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Kern gekoppelt. Auf diese Weise ist die Kontaktreinigungswalze dauerhaft elektrisch geerdet und statische Elektrizität wird von der Anordnung abtransportiert, ohne dass weitere Mittel zur Neutralisierung der Ladung, wie z. B. ein Stabionisator, vorgesehen werden müssen. Darüber hinaus wird jegliche statische Aufladung der kritischen Reinigungsfläche abtransportiert, ohne dass ein physischer Kontakt mit der Reinigungsfläche erforderlich ist, der andernfalls die Gefahr von Verschleiß oder Beschädigungen mit sich bringen würde, die die Reinigungsleistung beeinträchtigen.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement mechanisch und elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Kern durch ein Gehäuse gekoppelt, das das Ladungstransportelement hält. Auf diese Weise wird das Gehäuse im Ende des elektrisch leitfähigen Kerns gehalten und das Ladungstransportelement wiederum wird im Gehäuse gehalten und ragt nach außen aus dem Gehäuse und dem Kern heraus.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Gehäuse einen Zapfen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Gehäuse einen Zapfen, der für den Eingriff und das Lösen eines mit dem Ladungstransportelement gekoppelten elastischen Vorspannmittels ausgelegt ist. In bestimmten Ausführungsformen kann der Zapfen in den elektrisch leitfähigen Kern eingesetzt werden, normalerweise an einem Ende des elektrisch leitfähigen Kerns. Auf diese Weise kann das Ladungstransportelement durch den Zapfen im Ende des elektrisch leitfähigen Kerns gehalten werden und aus dem Kern nach außen ragen.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Gehäuse integral mit dem Kern.
In bestimmten Ausführungsformen ist das elastische Vorspannmittel ein Federmechanismus.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Federmechanismus koaxial mit dem elektrisch leitfähigen Kern angeordnet.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Federmechanismus in einer Federkontaktaufnahme innerhalb des Gehäuses (z. B. Zapfen) aufgenommen. In bestimmten Ausführungsformen weist die Federkontaktaufnahme eine mit (elektrisch) leitfähigem Material beschichtete Oberfläche auf. Insbesondere ist das leitfähige Material goldbeschichtet.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst der elektrisch leitfähige Kern eine Welle. Auf diese Weise kann die Welle am Gehäuse eines Kontaktreinigungsgeräts angebracht werden, sodass sich die Walze relativ zum Gehäuse des Geräts drehen kann.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Welle hohl. Insbesondere ist die Hohlwelle aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungstransportelement (z. B. der Stift) am oder im Ende der Welle befestigt. In bestimmten Ausführungsformen ist das Ladungsextraktionselement (z. B. Stift) mechanisch und elektrisch direkt oder indirekt über die Welle mit dem elektrisch leitfähigen Kern gekoppelt.
In bestimmten Ausführungsformen nimmt die Welle einen Zapfen auf, der in jedem der Enden eines hohlen Kerns der Walze angebracht ist. Insbesondere kann jeder Zapfen eine Halterung zum Ankoppeln an das Gehäuse des Kontaktreinigungssystems aufweisen. Die Halterung ermöglicht eine Drehung der Walze relativ zum Gehäuse, wenn die Kontaktreinigungswalze am Gehäuse des Systems angebracht ist.
In bestimmten Ausführungsformen nimmt ein oder jeder Zapfen ein Ladungstransportelement (z. B. einen Stift) auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Kontaktreinigungssystem vor, das eine zum Entfernen von Verunreinigungen von einem zu reinigenden Substrat ausgebildete Kontaktreinigungswalze, eine zum Entfernen von Verunreinigungen von der Oberfläche der Kontaktreinigungswalze ausgebildete und angeordnete Klebwalze umfasst, wobei die Kontaktreinigungswalze eine Walze gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist und wobei ferner die im Betrieb innerhalb des Systems erzeugte maximale elektrische Feldstärke 300 Volt beträgt.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Kontaktreinigungssystem keinen Ionisierungsstab. Das System der vorliegenden Erfindung erfordert nicht das Vorhandensein eines Ionisationsstabs, um die während des Kontaktreinigungsprozesses erzeugte elektrostatische Ladung abzuführen (zu reduzieren). Das Kontaktreinigungssystem der Erfindung erfüllt die Anforderungen, ein System mit geringer Statik zu sein, ohne dass ein Ionisationsstab am Ausgang und/oder am Eingang der Kontaktreinigungswalze erforderlich ist.
Figurenliste
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen:

1 eine schematische Seitenansicht eines Kontaktreinigungssystems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Darstellung eines Kontaktreinigungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfassend eine Kontaktreinigungswalze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Kontakt mit einem elektrischen Erdungselement, ist;
3 ein schematischer Querschnitt des Kontaktreinigungssystems von 2 entlang der Linie A-A ist; und
4 eine schematische Darstellung eines Kontaktreinigungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, umfassend eine Kontaktreinigungswalze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei das elektrische Erdungselement von der Kontaktreinigungswalze getrennt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 ist eine schematische Seitenansicht eines Kontaktreinigungssystems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Kontaktreinigungssystem 1 umfasst eine Kontaktreinigungswalze 2 und eine Klebwalze 3, die oberhalb eines Förderers 4 angebracht sind, auf dem eine Vielzahl von zu reinigenden Substraten 5 transportiert werden. Die Kontaktreinigungswalze 2 ist länglich und im Allgemeinen zylindrisch geformt und an einem Halter (nicht dargestellt) angebracht, der eine Achse senkrecht zur Ansichtsebene aufweist, um die die Kontaktreinigungswalze 2 frei drehbar ist. Die Kontaktreinigungswalze 2 umfasst eine Silikonelastomerschicht, die eine elektrisch leitfähige Welle umgibt. Der spezifische Aufbau der Kontaktreinigungswalze 2 wird nachfolgend ausführlicher beschrieben. Die Klebwalze 3 ist allgemein zylindrisch in ihrer Form und umfasst einen Körper mit einer Oberfläche, auf der sich Klebstoff mit elektrischer Leitfähigkeit befindet, und ist außerdem an einem Halter (nicht dargestellt) angebracht, der eine Achse senkrecht zur Ansichtsebene und parallel zu der der Kontaktreinigungswalze 2 aufweist, um die die Klebwalze 3 frei drehbar ist. Die Klebwalze 3 umfasst einen Papierträger und einen Klebstoff auf der Trägerschicht, wobei der Klebstoff elektrisch leitfähig ist. Die Kontaktreinigungswalze 2 und die Klebwalze 3 sind derart in einem Gehäuse 25a, 25b angebracht, dass sie miteinander in Kontakt stehen, sodass eine Drehbewegung der Kontaktreinigungswalze 2 im Uhrzeigersinn eine Drehbewegung der Klebwalze 3 gegen den Uhrzeigersinn zur Folge hat und umgekehrt. Dass die Kontaktreinigungswalze 2 und die Klebwalze 3 in Kontakt sein müssen, wird aus der nachfolgenden Anwendungsbeschreibung ersichtlich. Die Kontaktreinigungswalze 2 ist ebenfalls zum Kontakt mit der Oberfläche eines zu reinigenden Substrats 5 angebracht, wenn dieses auf einem unterhalb der Achse des Förderers 4 befindlichen Förderer vorbeiläuft.
Da die Kontaktreinigungswalze 2 und die Klebwalze 3 gegeneinander drehen, liegen die Materialien der Kontaktreinigungswalze 2 und der Klebwalze 3 in der triboelektrischen Reihe so dicht beieinander, dass im Betrieb eine maximale elektrische Feldstärke von 300 Volt innerhalb des Systems erzeugt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist die Klebwalze aus einer blattförmigen Rolle mit einem Papierträger und einem silikonfreien Klebstoff mit elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet, und die Kontaktreinigungswalze 2 weist eine Elastomerschicht auf, die ein miteinander verbundenes Netzwerk aus einem leitfähigen Modifikator, wie z. B. einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen, umfasst, wodurch die Elastomerschicht eine Massenleitfähigkeit erhält. Auf diese Weise liegt die maximale Feldstärke, die während des Betriebs des Kontaktreinigungssystems 1 erzeugt wird, zwischen 1 Volt und 300 Volt.
Zu reinigende Substrate 5 werden wie folgt verarbeitet. Ein Substrat 5 wird auf der Oberseite 6 eines Förderers 4 positioniert, der sich in 1 von rechts nach links bewegt, wie durch Pfeil A angedeutet. Das zu reinigende Substrat 5 läuft unter der Kontaktreinigungswalze 2 hindurch, die sich im Uhrzeigersinn dreht, wie durch Pfeil B angedeutet. Bevor es mit der Kontaktreinigungswalze 2 in Kontakt kommt, ist die Oberseite des Substrats 5 mit zu entfernenden Verunreinigungen 7, wie beispielsweise Staub, bedeckt. Die Kontaktreinigungswalze 2 berührt die Oberseite des Substrats 5 und entfernt die Verunreinigungen 7 durch einen Entfernungsmechanismus, wobei die inhärente Polarität des Materials, aus dem die Kontaktreinigungswalze 2 gebildet ist, die Verunreinigungen 7 anzieht und bewirkt, dass sie an der Oberfläche der Kontaktreinigungswalze 2 haften. Die relative Anziehungskraft zwischen der Oberfläche der Kontaktreinigungswalze 2 und den Verunreinigungen 7 ist größer als die zwischen den Verunreinigungen 7 und der Oberfläche des Substrats 5, daher werden die Verunreinigungen 7 entfernt. Das nun saubere Substrat 5 wird entlang des Förderers 4 zu einer Entnahmestation (nicht dargestellt) weitergeführt, und die Unterseite 8 des Förderers läuft, eine Schleife ausbildend, in einer Links-Rechts-Richtung in 1 zurück, wie durch Pfeil D angedeutet. Um die Kontaktreinigungswalze 2 zu reinigen, berührt die Klebwalze, die sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, wie durch Pfeil C angedeutet, die Oberfläche der Kontaktreinigungswalze 2. Zu diesem Zeitpunkt ist die Adhäsionskraft zwischen den Verunreinigungen 7 und dem auf der Oberfläche der Klebwalze 3 vorhandenen Klebstoff größer als die Adhäsionskraft, die die Verunreinigungen 7 auf der Oberfläche der Kontaktreinigungswalze 2 hält, und die Verunreinigungen werden entfernt. Die Kontaktreinigungswalze 3 dreht sich dann, um dem nächsten zu reinigenden Substrat 5 eine saubere Oberfläche zu präsentieren.
2 stellt ein Kontaktreinigungssystem 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das Kontaktreinigungssystem 100, umfasst eine Kontaktreinigungswalze 102, die als Kontaktreinigungswalze 2 im Kontaktreinigungssystem 1 der 1 verwendet werden kann.
Die Kontaktreinigungswalze 102 weist eine längliche, im Allgemeinen zylindrische Form auf und besteht aus einer Silikonelastomerschicht 110 mit einer leitfähigen Oberfläche und einem hohlen Kern (siehe 3, 112), der eine elektrisch leitfähige Oberfläche und eine Bohrung durch ihn hindurch aufweist. Die Außenfläche der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Kerns steht in mechanischem und elektrischem Kontakt mit der Innenfläche der Silikonelastomerschicht 110 entlang ihrer Länge. Auf diese Weise ist die gesamte Oberfläche des Kerns und der Silikonelastomerschicht in Kontakt mit dem Kern ein elektrischer Ladungspfad vorgesehen.
Die Elastomerschicht 110 und der Kern 112 teilen sich eine gemeinsame Achse, die durch die Linie CA gekennzeichnet ist, um die sich die Kontaktreinigungswalze 102 frei drehen kann. Die Zapfen 118 und 118b sind in jedem Ende des Kerns 112 angebracht und sehen an jedem Ende eine Halterung 116 und 116b vor. Die Halterungen 116 und 116b können an einem Gehäuse (nicht dargestellt) des Systems 100 befestigt werden, sodass die Halterungen 116 und 116b und damit die Reinigungswalze 102 um die Achse CA drehen können. Jeder Zapfen 118, 118b ist aus leitfähigem Material aus Edelstahl (oder Aluminium) ausgebildet und steht in mechanischem und elektrischem Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Kerns 112 und liegt daran an. Der Zapfen 118 hält ein vergoldetes Edelstahl-Ladungsextraktionselement, Stift 120, in einer Aussparung 122, deren Oberfläche vergoldet ist, um die elektrische Ladungsübertragung von der Oberfläche des Kerns 112 zum Zapfen 118, zur Oberfläche der Aussparung 122 und in den Stift 120 zu unterstützen. Der Stift 120 ist in der Aussparung 122 federbelastet (nicht dargestellt), um den Stift 120 elastisch aus dem Zapfen 118 nach außen in Richtung eines Erdungselements 124, das als Edelstahlplatte ausgeführt ist, vorzuspannen. Anders ausgedrückt, der Stift 120 ist teilweise in der Aussparung 122 eingeschlossen, sodass ein Ende des Stifts derart angeordnet ist, dass er über die Aussparung 122 hinausragt und das Erdungselement 124 berührt. Das Erdungselement 124 steht in elektrischem Kontakt mit einer elektrischen Masse 126. In der dargestellten Ausführungsform ist das Erdungselement 124 mit einer Ebene positioniert, die im Wesentlichen senkrecht zur gemeinsamen Achse CA verläuft.
Der Stift 120 wird durch die Halterung 116 in den Zapfen 118 eingeführt und ist durch eine Feder (nicht dargestellt) entlang der gemeinsamen Achse CA zum Erdungselement 124 hin und von diesem weg verschiebbar. Auf diese Weise kann die Kontaktreinigungswalze 102 einfach in das Kontaktreinigungssystem 100 eingebaut und mit der elektrischen Masse 126 verbunden werden.
Die Feder (nicht dargestellt) innerhalb der Aussparung 122 ist zur Vorspannung des Stifts 120 nach außen von der Kontaktreinigungswalze 102 ausgebildet, sodass der Stift 120 in einer ausgefahrenen Position gehalten wird, die aus dem Kern 112 herausragt, sodass der Stift 120 in mechanischen und elektrischen Kontakt mit dem Erdungselement 124 gezwungen wird, während sich die Kontaktreinigungswalze 102 dreht. Somit besteht nach dem Einbau der Kontaktreinigungswalze dauerhaft ein Extraktionspfad für elektrische Ladung von der Oberfläche der Elastomerschicht 110, in den elektrisch leitfähigen Kern 112, in den metallischen Zapfen 118 und die vergoldete Oberfläche der Aussparung 122, in den metallischen Stift 120 und weiter in das Edelstahl-Erdungselement 124 und zur Masse 126. Auf diese Weise werden elektrostatische Aufladungen, die während des Kontaktreinigungsprozesses durch die Drehung der Kontaktreinigungswalze 102 und deren Kontakt mit einem zu reinigenden Substrat (nicht dargestellt) entstehen, über das Kontaktreinigungssystem 100 zur Masse 126 abgeleitet.
Es versteht sich auch, dass bei dieser Anordnung jede statische Aufladung nach der Installation aufgrund der dauerhaften mechanischen und elektrischen Kontakte zur Masse 126 automatisch von der Elastomerschicht 110 abgeleitet wird. Der Extraktionspfad für elektrische Ladung vom Kontaktreinigungssystem 100 zur Masse 126 toleriert auch leichte Relativbewegungen zwischen der Kontaktreinigungswalze 102 und dem Erdungselement 124, und die statische Ableitung ist nicht von der genauen Positionierung der Bauteilmerkmale abhängig, solange die mechanischen und elektrischen Kontakte erhalten bleiben.
Darüber hinaus stellt die elastische Vorspannung des Stifts sicher, dass der elektrische und mechanische Kontakt aufrechterhalten wird, ohne dass der Extraktionspfad für elektrische Ladung unterbrochen wird, falls Teile während des Gebrauchs leicht abgenutzt oder dejustiert werden.
Das Vorsehen eines Netzwerks aus einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen (nicht dargestellt) in der Elastomerschicht 110 stellt sicher, dass die Schicht 110 eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die wiederum sicherstellt, dass ein Ladungsextraktionspfad zur Masse 126 durch die Walze 102 vorgesehen ist.
Wie am besten in 3 zu sehen ist, wird der Zapfen 118 einschließlich der Halterung 116 mit dem Kern 112 gekoppelt, indem der Zapfen 118 in das Ende des elektrisch leitfähigen Kerns 112 eingeführt wird. Der Zapfen 118 weist eine Aussparung 122 auf, die koaxial mit der gemeinsamen Achse CA verläuft und sich teilweise durch die Länge des Zapfens 118 erstreckt. Zweckmäßigerweise ist der Zapfen 118 aus einem leitfähigen Material wie Aluminium oder Edelstahl ausgebildet.
Der Stift 120 und die Vorspannfeder (nicht dargestellt) sind in der Aussparung (z. B. Aufnahme) 122 angeordnet und stehen in mechanischem und elektrischem Kontakt mit der Innenfläche der Halterung 116 und dem die Aussparung 122 umgebenden Zapfen.
Der Kontaktstift 120 wird in die Aussparung 122 eingesetzt und ragt aus der Halterung 116 in elektrischen und mechanischen Kontakt mit dem Erdungselement 124 heraus. Zweckmäßigerweise ist der Kontaktstift 120 von einem Federmechanismus (nicht dargestellt) innerhalb der Aussparung 122 umgeben. Der Kontaktstift 120 und die Oberfläche der Aussparung 122 sind jeweils vergoldet.
Bei Verwendung der Kontaktreinigungswalze 102 (d. h., in Drehbewegung und in Kontakt mit dem zu reinigenden Substrat 5) baut sich eine elektrostatische Ladung auf der Oberfläche der Elastomerschicht 110 auf. Die Schicht 110, die einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen umfasst und eine Massenleitfähigkeit aufweist, sieht einen leitfähigen Pfad von der Außenfläche der Elastomerschicht 110 zum Kern 112, vom Kern 112 zum Zapfen 118 und zur Halterung 116 und Aussparung 122 vor. Wenn das elastische Vorspannmittel zur Vorspannung des Kontaktstifts 120 nach außen von der Walze 102 ausgebildet ist, um in mechanischem und elektrischem Kontakt mit dem Erdungselement 124 zu stehen, wird die elektrostatische Ladung in den leitfähigen Pfad vom Zapfen 118, der Halterung 116 und der Oberfläche der Aussparung 122 durch den Kontaktstift 120, auf das Erdungselement 124 und in die elektrische Masse 126 geleitet. In dieser Ausführungsform der Erfindung, wenn die Walze 102 in Gebrauch ist, umfasst der leitfähige Pfad von der Oberfläche der Elastomerschicht 110 (in der Reihenfolge der Ladungsableitung) die Elastomerschicht 110, den Kern 112, den Zapfen 118, die Oberfläche der Aussparung 122 und die Halterung 116, den Kontaktstift 120, das Erdungselement 124, zu einer elektrischen Masse 126. Der Gesamteffekt davon ist die Ableitung von elektrostatischer Ladung, die von der Außenfläche der Walze 102 weg in Richtung einer elektrischen Masse 126 gerichtet ist.
4 stellt das Kontaktreinigungssystem 100 dar, wenn der leitfähige Pfad zwischen der Außenfläche der Elastomerschicht 110 und der Masse 126 unterbrochen wird, indem der Kontaktstift 120 vom Erdungselement 124 entfernt wird. In 4 steht der Kontaktstift 120 nicht in mechanischem oder elektrischem Kontakt mit dem Erdungselement 124. Diese Konfiguration ist nützlich, wenn die Walze 102 gewechselt oder anderweitig aus dem System entfernt werden muss.
Es sind verschiedene Modifikationen des Kontaktreinigungssystems 1, 100 vorgesehen. Zum Beispiel kann eine weitere Kontaktreinigungswalze 102 und eine zugehörige Klebwalze vorgesehen sein, um die gegenüberliegende Seite eines Substrats 5 zu reinigen. In einer solchen Ausführungsform würden Kontaktreinigungswalzen und zugehörige Klebwalzen auf jeder Seite des Förderers 4 (1) angeordnet sein.
Eine zusätzliche Kontaktreinigungswalze 102 und eine zugehörige Klebwalze können in einer beabstandeten Beziehung auf einer oder beiden Seiten des Förderers 4 vorgesehen sein. Auf diese Weise kann eine zusätzliche einseitige und/oder zweiseitige Reinigung vorgesehen werden.
Der Kontaktstift, das Erdungselement und der Zapfen können aus jedem geeigneten Leitermaterial ausgebildet sein. Ein metallischer Leiter wie Aluminium oder Edelstahl wird in einer sauberen Arbeitsumgebung bevorzugt, da er leicht zu reinigen ist und sich nicht zersetzt oder Verunreinigungen bildet, wenn bei der Verwendung des Systems Reibungskräfte entstehen.
In bestimmten Ausführungsformen kann das Kontaktreinigungssystem an jedem Ende der Kontaktreinigungswalze einen Ladungsextraktionspfad umfassen. Ein solches System wird an jedem Ende der Walze ein Ladungsextraktionselement (z. B. einen Stift) aufweisen, das jeweils in Kontakt mit einem elektrischen Erdungselement gezwungen wird, das wiederum elektrisch mit einem elektrischen Erdungselement (elektrische Erde) verbunden ist.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Zapfen durch die Integration des Gehäuses in den Kern ersetzt werden. Beispielsweise kann eine ringförmige Wand oder ein anderes geeignetes Merkmal an der Innenfläche des Kerns vorgesehen sein, die das innere Ende eines elastischen Vorspannmittels unterstützt. Es kann jedes geeignete Merkmal gewählt werden, solange es einen mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen dem Kern und dem elastischen Vorspannmittel vorsieht und solange es das Ladungsextraktionselement, wie beispielsweise einen Stift, nach außen vom Kern vorspannt.
In bestimmten Ausführungsformen kann das Ladungsextraktionselement über das elektrische Erdungselement hinausragen. In dieser Anordnung kann sich das Ladungsextraktionselement zur Aufnahme innerhalb des Kerns oder innerhalb eines geeigneten, am Kern angebrachten Gehäuses erstrecken oder wiederum zur Aufnahme in einer beliebigen anderen geeigneten Aussparung, die innerhalb des Kerns angeordnet ist, sodass ein geeigneter mechanischer und elektrischer Kontakt vorgesehen ist und ein elektrischer Ladungstransportpfad aufrechterhalten wird.
In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen dieser Patentanmeldung bedeuten die Wörter „umfassen“ und „enthalten“ sowie deren Variationen „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“, und sollen andere Anteile, Zusätze, Komponenten, Ganzzahlen oder Schritte nicht ausschließen und schließen diese nicht aus. In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen dieser Patentanmeldung schließt der Singular den Plural ein, sofern der Kontext nichts anderes erfordert. Insbesondere, wenn der unbestimmte Artikel verwendet wird, ist die Patentanmeldung so zu verstehen, dass sie sowohl die Vielzahl als auch die Einzahl berücksichtigt, sofern der Kontext nichts anderes erfordert.
Merkmale, Ganzzahlen, Eigenschaften, Verbindungen, chemische Einheiten oder Gruppen, die in Verbindung mit einem bestimmten Aspekt, einer bestimmten Ausführungsform oder einem bestimmten Beispiel der Erfindung beschrieben werden, sind so zu verstehen, dass sie auf jeden anderen hierin beschriebenen Aspekt, jede andere Ausführungsform oder jedes andere Beispiel anwendbar sind, sofern sie nicht damit unvereinbar sind. Alle in dieser Patentanmeldung offenbarten Merkmale (einschließlich aller begleitenden Ansprüche, Zusammenfassungen und Zeichnungen) und/oder alle Schritte eines so offenbarten Verfahrens oder Prozesses können in jeder Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, bei denen sich zumindest einige dieser Merkmale und/oder Schritte gegenseitig ausschließen. Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der vorgenannten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung erstreckt sich auf jedes neuartige Merkmal oder jede neuartige Kombination der in dieser Patentanmeldung (einschließlich der beigefügten Ansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) offenbarten Merkmale oder auf jedes neuartige Merkmal oder jede neuartige Kombination der Schritte eines so offenbarten Verfahrens oder Prozesses.

Claims

Kontaktreinigungssystem, umfassend eine Kontaktreinigungswalze, die zum Entfernen von Verunreinigungen von einem zu reinigenden Substrat angeordnet und betreibbar ist, eine Klebwalze, die zum Entfernen von Verunreinigungen von der Oberfläche der Kontaktreinigungswalze angeordnet und betreibbar ist, wobei die während des Betriebs innerhalb des Systems erzeugte maximale elektrische Feldstärke 300 Volt beträgt.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 1, umfassend zumindest einen Sensor, der zum Messen der in dem System im Betrieb erzeugten elektrischen Feldstärke betreibbar und angeordnet ist.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Material der Kontaktreinigungswalze und das Material der Klebwalze derart sind, dass der triboelektrische Effekt zwischen ihnen minimiert wird.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktreinigungswalze eine Elastomerwalze ist, die eine Massenleitfähigkeit aufweist.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klebwalze einen Klebstoff mit elektrischer Leitfähigkeit aufweist.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend Mittel zum Vorsehen eines elektrischen Ladungstransports.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 6, wobei das Mittel zum Vorsehen eines elektrischen Ladungstransports ein Ladungstransportelement umfasst, das zum Vorsehen eines Ladungstransportpfades von der Kontaktreinigungswalze und/oder der Klebwalze zu einer elektrischen Masse angeordnet ist.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das im Betrieb des Systems erzeugte elektrische Feld ausschließlich durch Ladungstransport abgeführt wird.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem System während des Betriebs keine Ionisierungsenergie zugeführt wird.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktreinigungswalze eine Elastomerschicht mit Massenleitfähigkeit (z. B. elektrischer Leitfähigkeit) und einen elektrisch leitfähigen Kern umfasst, der zum Tragen der Elastomerschicht und zum Vorsehen eines leitfähigen Pfades für den Ladungstransport von der Kontaktreinigungswalze zu einer elektrischen Masse ausgebildet ist.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 10 in Abhängigkeit von einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Ladungstransportelement mechanisch und elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Kern gekoppelt ist.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 11, wobei das Ladungstransportelement mechanisch und elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Kern durch ein Gehäuse gekoppelt ist, das das Ladungsextraktionselement hält.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 12, wobei das Gehäuse einen Zapfen aufweist.
Kontaktreinigungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Ladungstransportelement aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet ist.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 14, wobei das Ladungstransportelement metallisch ist.
Kontaktreinigungswalze nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei das Ladungstransportelement einen Stift und ein elastisches Vorspannmittel umfasst, das zum Vorspannen des Stifts nach außen von der Kontaktreinigungswalze ausgebildet ist.
Kontaktreinigungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei das elektrische Feld im System ausschließlich durch das Ladungstransportelement aus dem System abgeführt (übertragen, extrahiert) wird.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein elektrisches Erdungselement.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 18, wobei das elektrische Erdungselement planar ist.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, wobei ein Ladungstransportpfad aus dem System das Ladungstransportelement und das elektrische Erdungselement umfasst.
Kontaktreinigungssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Ladungstransportelement in Kontakt mit dem elektrischen Erdungselement gezwungen wird.
Kontaktreinigungswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktreinigungswalze eine Elastomerschicht mit leitfähigen Elementen umfasst.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Gehäuse, wobei die Kontaktreinigungswalze und die Klebwalze innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 23, wobei die Mittel zum Vorsehen eines elektrischen Ladungstransports innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
Kontaktreinigungssystem nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, wobei sich das Ladungstransportelement innerhalb des durch das Gehäuse definierten Raums befindet.
Kontaktreinigungssystem nach einem der Ansprüche 23 bis 25, umfassend zumindest einen Sensor, wobei das maximale elektrische Feld, das von dem zumindest einen Sensor innerhalb des Gehäuses gemessen wird, unter 300 Volt liegt.
Kontaktreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von Kontaktreinigungswalzen.