JP2002083700A - 交流式イオナイザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エミッタへの印加電圧に一律にオフセットを
加える等の手段によらずに、簡単な構造で個々のエミッ
タごとにイオンバランス制御を可能にする。 【解決手段】 交流電圧が印加されるエミッタの先端部
周辺に発生した正負イオンを、エアにより被除電物方向
へ噴射して被除電物を除電する交流式イオナイザであっ
て、エミッタとの間で交流電界を形成するための接地電
極部材を備えた交流式イオナイザに関する。接地リング
２００等の接地電極部材とエミッタ１００との間の距離
が変化するように、接地電極部材を移動または変形可能
に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、正負のイオンを発生さ
せて被除電物に噴射させることにより除電を行う交流式
イオナイザにおいて、被除電物周辺の正負イオンのバラ
ンスを好適に制御することができる交流式イオナイザに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】通常、
イオナイザでは正負イオンの量をバランスよく発生させ
ることが重要な課題となっている。従来のイオンバラン
ス制御方法としては、イオンを噴射するエミッタ（噴射
ノズル）から所定距離離れた被除電物の位置に静電モニ
タを設置し、この静電モニタにより検出した正負イオン
の量に基づいてエミッタへの印加電圧のオフセットをボ
リューム等によって手動調整したり、エミッタの前方に
配置したイオンセンサによる正負イオンの検出量を差動
増幅してエミッタへの印加電圧のオフセットを自動的に
調整する方法が知られている。

【０００３】しかしながら、多数のエミッタがバーに配
置されていてこれらのエミッタに共通の交流電圧を印加
する交流式イオナイザにおいては、各エミッタごとに劣
化の度合いやエミッタ先端部の形状、接地電極部材との
間の距離等が微妙に異なるため、正負イオンの発生量や
被除電物に到達する正負イオンの比率が均一にならな
い。言い換えれば、各エミッタごとに最適なイオンバラ
ンス制御が必要とされるにも関わらず、印加電圧に一律
のオフセットを与える方式では被除電物に到達する正負
イオンの量が部分的にアンバランスとなり、結果として
除電精度が悪くなるという問題があった。

【０００４】そこで本発明は、きわめて簡単な構成によ
り被除電物周辺の正負イオンのバランスを制御して除電
精度を向上させた交流式イオナイザを提供しようとする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、交流電圧が印加されるエミ
ッタの先端部周辺に発生した正負イオンを、エアにより
被除電物方向へ噴射して被除電物を除電する交流式イオ
ナイザであって、エミッタとの間で交流電界を形成する
ための接地電極部材を備えた交流式イオナイザにおい
て、接地電極とエミッタとの間の距離が変化するように
接地電極を移動または変形可能に形成したものである。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１の全体に
記載された交流式イオナイザにおいて、移動または変形
可能な接地電極部材は、エミッタの中心軸と同軸上に配
置されたリング状部材であり、このリング状部材がエミ
ッタの中心軸に沿って移動可能であることを特徴とす
る。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１の全体に
記載された交流式イオナイザにおいて、移動または変形
可能な接地電極部材は、エミッタの中心軸と同軸上に配
置された円筒状部材であり、この円筒状部材がエミッタ
の中心軸に沿って移動可能であることを特徴とする。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１の全体に
記載された交流式イオナイザにおいて、移動または変形
可能な接地電極部材は、エミッタの中心軸に直交する平
面内に配置され、かつ、自身の内周縁とエミッタとの間
の距離を可変とした絞り部材であることを特徴とする。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１の全体に
記載された交流式イオナイザにおいて、移動または変形
可能な接地電極部材は、エミッタの中心軸と同軸上に配
置され、かつ、通孔を有するプレート状部材であり、こ
のプレート部材がエミッタの中心軸に沿って移動可能で
あることを特徴とする。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれか１項の全体に記載された交流式イオナイザにおい
て、エミッタの先端部周辺に発生した正負イオンを被除
電物方向へ噴射させるエアが、エミッタの内部または外
部、もしくは、内部および外部を通過する構造であるこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図１は本発明の第１実施形態の構
成を原理的に示したものである。図１において、１００
は交流式イオナイザを構成する内部噴射型エミッタであ
り、先細かつ円筒状に形成されている。このエミッタ１
００は噴射エアが送られる円筒状のバー８００に多数、
並設されているが、図示例では便宜的に１本のみを示し
てある。また、エミッタ１００の下方には、液晶用ガラ
ス基板等の被除電物（図示せず）が存在する。なお、エ
ミッタ１００には交流の高電圧が印加されるが、そのた
めの回路構成は図示を省略してある。

【００１２】２００は接地電極部材としての接地リング
であり、エミッタ１００の中心軸と同軸上になるように
配置されていると共に、適宜な駆動機構９００によりエ
ミッタ１００の軸方向に沿って距離ａの範囲を移動可能
に形成されている。ここで、駆動機構９００としては、
たとえば図示するごとくラック−ピニオン機構が用いら
れるが、その他の機構であってもよい。接地リング２０
０の移動範囲としては、エミッタ１００の先端部を水平
位置の基準としてその上下各５ｍｍの範囲となってい
る。

【００１３】以下、この実施形態の動作を原理と共に説
明する。まず、周知のように正イオンと負イオンとは移
動度が異なり、負イオンの方が移動度が大きい。このた
め、エミッタ１００から同量の正イオン、負イオンを交
互に発生させて被除電物方向へ噴射させた場合、被除電
物の表面では負イオン濃度が正イオン濃度よりも高くな
る。すなわち、被除電物は負に帯電した状態となる。

【００１４】ここで、エミッタ１００の先端部近傍に接
地リング２００を配置すると、エミッタ１００から高速
で噴射されたイオンのうち移動度の大きい負イオンが、
エミッタ１００と接地リング２００との間に形成される
電界によって接地リング２００に吸着される比率が大き
くなり、その分、被除電物へ到達する負イオンの量が減
少する。なお、上述した「エミッタ１００から高速で噴
射されるイオン」における「高速」とは、正負イオンが
接地リング２００に到達する時点の速度よりも噴射速度
が速いことをいう。

【００１５】このように本実施形態では、接地リング２
００をエミッタ１００の軸方向に上下動させてエミッタ
１００と接地リング２００との間の距離（図１における
ｂ）を変化させることにより、発生イオンのうち接地リ
ング２００によって捕捉されるイオン量（特に負イオン
量）を調節することができ、結果として被除電物へ到達
する負イオンの量を調節してイオンバランスを制御する
ことができる。

【００１６】図２は、この実施形態によるイオンバラン
ス制御作用を確認するための装置構成を示すものであ
る。図２において、３００は高電圧電源、４００はコン
プレッサ、５００は流量計であり、図１のバー８００に
相当するパイプ８１０からエミッタ１００内部に高圧の
エアが供給される。また、６００は静電モニタ、７００
は被除電物を模擬した金属プレートであり、この金属プ
レート７００には帯電状態を模擬するための正負の電圧
を印加可能となっている。なお、図２では接地リング２
００の駆動機構の図示を省略してある。

【００１７】ここで、エミッタ１００は内径０．４５ｍ
ｍ、外径０．７５ｍｍのステンレス製パイプを針状に研
削して形成し、このエミッタ１００の先端から０ｌ／ｍ
ｉｎ〜４ｌ／ｍｉｎの流量でエアを噴射させると共に、
高電圧電源３００により１０ｋＨｚ，７ｋＶの交流電圧
を印加してイオナイザを動作させた。接地リング２００
としては半径５ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ刻みで用意
し、これらの接地リング２００をエミッタ１００の先端
部から上下５ｍｍの範囲で上下動可能とした。エミッタ
１００の先端部から金属プレート７００までの距離は、
０．３ｍである。

【００１８】図３は、図２の構成において噴射エアの流
量および接地リングの半径を変化させたときの金属プレ
ート電位を示している。なお、接地リング２００は、図
３の右上に示すようにエミッタ１００の先端部に直交す
る平面（上下動の基準となる水平面）上に配置した。

【００１９】図３から明らかなように、０ｌ／ｍｉｎ以
外の各エア流量値において、接地リング２００の半径を
変化させると金属プレート７００の電位が正から負まで
広範囲に変化することが確認された。このことは、接地
リング２００の半径の変化によって図１に示したエミッ
タ１００の先端部から接地リング２００までの距離ｂが
変化し、結果として金属プレート７００に到達する負イ
オンの量が変化するので、それが金属プレート７００の
電位変化をもたらすことを意味している。つまり、エミ
ッタ１００に対する上下位置を固定した状態で接地リン
グ２００の半径を種々変化させることは、前記距離ｂを
変化させるという点に着目すれば同一半径の接地リング
２００をエミッタ１００の軸方向に沿って上下動させる
ことに相当するため、図１のように接地リング２００を
上下動させることにより、被除電物表面に到達する正負
イオンの比率すなわちイオンバランスを広範囲に制御す
ることができる。

【００２０】次に、図４は本発明の第２実施形態を示す
原理的な構成図である。この実施形態は、接地電極部材
を円筒状の接地円筒２１０とし、この接地円筒２１０を
エミッタ１００の軸方向に沿って上下動させるようにし
たものである。なお、図４においても接地円筒２１０の
駆動機構の図示を省略してある。

【００２１】本実施形態の作用は基本的に図１と同様で
あるが、図４の実施形態では、接地円筒２１０の内周面
が軸方向にある程度の長さを有するので、接地円筒２１
０を上下動させることでエミッタ１００の先端部と接地
円筒２１０の内周面との間の平均的な距離を変化させる
ことになる。この実施形態でも、接地円筒２１０の上下
動により、被除電物表面のイオンバランスを広範囲に制
御することができる。

【００２２】図５は本発明の第３実施形態を示す原理的
な構成図であり、エミッタ１００を下方（被除電物側）
から見た場合のものである。図５において、２２０はエ
ミッタ１００に直交する平面内に配置された接地電極部
材としての接地絞り部材であり、カメラの絞り機構と同
様に複数枚の絞り羽２２５からなっている。この絞り部
材２２０を駆動すれば絞り羽２２５が開閉するため、エ
ミッタ１００と接地絞り部材２２０の内周縁との間の距
離ｂを変化させることができ、図１，図４の実施形態と
同様に被除電物表面のイオンバランスを制御可能とな
る。

【００２３】なお、上記各実施形態では、エミッタとし
て内部噴射型のものを用いているが、エミッタを中実の
針状とし、その周囲を包囲するように配置したパイプ内
をエアが噴射する外部噴射型としてもよい。さらに、内
部噴射型エミッタの周囲からもエアが噴射する内部・外
部噴射型に形成してもよい。

【００２４】次に、図６は本発明の第４実施形態を示し
ている。この実施形態では、内部噴射型エミッタ１００
の周囲に保持円筒２８０を配置し、その内側に送りねじ
構造によって進退自在とした接地電極部材としての接地
円筒２３０が取り付けられている。このような構造によ
り、接地円筒２３０を回転させれば接地円筒２３０が矢
印ａ方向に進退するため、図４の実施形態と同様にエミ
ッタ１００と接地円筒２３０との間の距離を変化させて
被除電物表面のイオンバランスを制御することができ
る。図示されていないが、図６の実施形態の変形例とし
て、接地円筒２３０に相当する部材を絶縁材料により形
成し、その内周面に図１のような接地リングを固定する
構造とすることもできる。

【００２５】図７は本発明の第５実施形態を示してい
る。この実施形態では接地電極部材としての接地円筒２
４０が有底円筒状に形成されており、その底板２４１の
内周縁とエミッタ１００との間の距離が接地円筒２４０
の進退によって変化する。なお、２４２は通孔である。

【００２６】上述した図６，図７の実施形態では、エミ
ッタ１００の基端部周辺に通孔（図示せず）を形成して
この通孔によりエミッタ１００の外部からもエアが噴射
可能な内部・外部噴射型とした例を示してあるが、前述
のように内部噴射のみまたは外部噴射のみとすることも
可能である。

【００２７】図８は本発明の第６実施形態を示してい
る。この実施形態は、通孔２５１を有する接地電極部材
としての接地プレート２５０を調節ネジ２５２によりバ
ー８００側の支持部２５３に取り付けたものである。２
５４は支持部２５３と接地プレート２５０との間に介挿
されるバネを示す。

【００２８】本実施形態においては、調節ネジ２５２の
進退により接地プレート２５０を上下動させ、エミッタ
１００の先端部と通孔２５１の内周縁との間の距離を変
化させることで被除電物表面のイオンバランスを制御す
る。また、エミッタとしては内部噴射型、外部噴射型、
内部・外部噴射型のいずれでもよい。

【００２９】ここで、図９は上記各実施形態の使用状態
を示すものである。図９において、Ａは第１〜第６実施
形態のいずれかによって構成された除電ユニットであ
り、バー８００の長さ方向に沿って適宜な間隔をおいて
多数配置されている。また、Ｐは液晶用ガラス基板等の
被除電物である。

【００３０】先に述べたように、個々のエミッタは静電
吸着される微粒子の量や劣化の度合いが異なり、また、
先端部の形状や接地電極との間の距離等も微妙に異なっ
ている。このため、すべてのエミッタに共通する印加電
圧に一律にオフセットを持たせたとしても、各エミッタ
から発生するイオン量や被除電物の表面に到達するイオ
ン量並びに正負イオンの比率は必ずしも均一ではない。

【００３１】この点、図９に示すごとく本発明による多
数の除電ユニットＡで個別にエミッタと接地電極部材と
の間の距離を調節できるようにすれば、被除電物Ｐの表
面におけるイオンバランスをきめ細かく制御することが
でき、被除電物Ｐに対する高精度な除電が可能になる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、きわ
めて簡単な構造により被除電物に到達する正負イオンの
量や比率を制御することができ、イオンバランスを最適
かつ広範囲に制御して除電精度を大幅に高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す原理的な構成図で
ある。

【図２】第１実施形態の作用を確認するための装置構成
の説明図である。

【図３】図２の構成により噴射エアの流量および接地リ
ングの半径を変化させたときの金属プレートの電位を示
すグラフである。

【図４】本発明の第２実施形態を示す原理的な構成図で
ある。

【図５】本発明の第３実施形態を示す原理的な構成図で
ある。

【図６】本発明の第４実施形態を示す原理的な構成図で
ある。

【図７】本発明の第５実施形態を示す原理的な構成図で
ある。

【図８】本発明の第６実施形態を示す原理的な構成図で
ある。

【図９】各実施形態の使用状態を示す構成図である。

【符号の説明】

１００ 内部噴射型エミッタ ２００ 接地リング ２１０ 接地円筒 ２２０ 接地絞り部材 ２２５ 絞り羽 ２３０，２４０ 接地円筒 ２４１ 底板 ２４２ 通孔 ２５０ 接地プレート ２５１ 通孔 ２５２ 調節ネジ ２５３ 支持部 ２５４ バネ ２８０ 保持円筒 ３００ 高電圧電源 ４００ コンプレッサ ５００ 流量計 ６００ 静電モニタ ７００ 金属プレート ８００ バー ８１０ パイプ ９００ 駆動機構 Ａ 除電ユニット Ｐ 被除電物

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧が印加されるエミッタの先端部
   周辺に発生した正負イオンを、エアにより被除電物方向
   へ噴射して被除電物を除電する交流式イオナイザであっ
   て、エミッタとの間で交流電界を形成するための接地電
   極部材を備えた交流式イオナイザにおいて、 接地電極部材とエミッタとの間の距離が変化するように
   接地電極部材を移動または変形可能に形成したことを特
   徴とする交流式イオナイザ。
2. 【請求項２】 請求項１の全体に記載された交流式イオ
   ナイザにおいて、 移動または変形可能な接地電極部材はエミッタの中心軸
   と同軸上に配置されたリング状部材であり、このリング
   状部材がエミッタの中心軸に沿って移動可能であること
   を特徴とする交流式イオナイザ。
3. 【請求項３】 請求項１の全体に記載された交流式イオ
   ナイザにおいて、 移動または変形可能な接地電極部材は、エミッタの中心
   軸と同軸上に配置された円筒状部材であり、この円筒状
   部材がエミッタの中心軸に沿って移動可能であることを
   特徴とする交流式イオナイザ。
4. 【請求項４】 請求項１の全体に記載された交流式イオ
   ナイザにおいて、 移動または変形可能な接地電極部材は、エミッタの中心
   軸に直交する平面内に配置され、かつ、自身の内周縁と
   エミッタとの間の距離を可変とした絞り部材であること
   を特徴とする交流式イオナイザ。
5. 【請求項５】 請求項１の全体に記載された交流式イオ
   ナイザにおいて、 移動または変形可能な接地電極部材は、エミッタの中心
   軸と同軸上に配置され、かつ、通孔を有するプレート状
   部材であり、このプレート部材がエミッタの中心軸に沿
   って移動可能であることを特徴とする交流式イオナイ
   ザ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項の全体に記
   載された交流式イオナイザにおいて、 エミッタの先端部周辺に発生した正負イオンを被除電物
   方向へ噴射させるエアが、エミッタの内部または外部、
   もしくは、内部および外部を通過する構造であることを
   特徴とする交流式イオナイザ。