JP2012008052A

JP2012008052A - 帯電量測定装置

Info

Publication number: JP2012008052A
Application number: JP2010145442A
Authority: JP
Inventors: Teruo Suzuki; 輝夫鈴木; Tomofumi Mogami; 智史最上; Gwan-Sok Choe; 光石崔
Original assignee: Nat Inst Of Occupation Safety & Health Japan; National Institute Of Occupation Safety & Health Japan; Kasuga Denki Inc
Current assignee: Nat Inst Of Occupation Safety & Health Japan; National Institute Of Occupation Safety & Health Japan; Kasuga Denki Inc
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-01-12

Abstract

【課題】測定時間を短くできるとともに、電気ノイズの影響を受けることなく正確な測定が可能な帯電量測定装置を提供することである。
【解決手段】筒状の検出電極１を設けるとともに、この検出電極１であって、少なくとも帯電物体４が進入する側に、絶縁帯５を介して筒状の接地電極３を連続させ、検出電極１に進入する帯電物体４の電荷によって誘導される電荷に応じた誘導電流の波形を短時間に上がり、かつピーク値の高いものにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば帯電物体の帯電量を測定するのに適した装置に関する。

この種の装置として、例えば図３に示したものが従来から知られている。この従来の装置は、円筒状の検出電極１１に帯電物体１４を通過させるとともに、そのときに検出電極１１に誘起される電荷による電流あるいは電圧を測定するエレクトロメータ１２を設け、このエレクトロメータ１２にオシロスコープ１３を接続している。そして、このオシロスコープ１３をコンピュータＰＣに接続している。

そして、マイナスの電極を帯電したフッ素樹脂からなる帯電物体１４を矢印方向に移動させ、筒状の検出電極１１内を通過させながら、検出電極１１に誘起される電荷による電流あるいはその電圧をエレクトロメータ１２で測定し、その測定結果をオシロスコープ１３に表示するとともに、コンピュータＰＣに入力するようにしている。

上記の装置で検出される誘導電流を経過時間との関係でオシロスコープ１３に表示された結果が図４である。この図４からも明らかなように、帯電物体１４が検出電極１１からかなり離れた段階から微小な誘導電流を検出し始める。その段階から、その帯電物体１４が検出電極１１に完全に入るまでの間、誘導電流を検出し続け、検出された誘導電流をコンピュータＰＣで積分することによって、帯電物体１４の帯電量を測定することができる。
また、例えば、帯電物体の総帯電量に変化がなく、しかも上記のようにかなり離れた段階から誘導電流を測定して、それを積分するとなると、時間ごとの誘導電流値は小さくならざるをえない。

特開２００１−１２４７３８号公報

上記のようにした従来の装置では、検出電極１１からかなり離れた段階からの微小な誘導電流を検出しなければならないので、エレクトロメータ１２が電気ノイズの影響を受けやすく正確な測定ができないという問題があった。
また、エレクトロメータ１２が検出する電流値が上記のように微小であるが、そのような微小電流を検出するためには検出精度を上げる必要があり、現状のエレクトロメータ１２では十分な測定ができないという問題もあった。

さらに、検出電極１１から離れた帯電物体１４がその位置から、それが検出電極１１内に入るまでの長い時間測定し続けなければならないので、測定速度が遅くなるという問題もあった。
また、例えば、所定の間隔を保持して連続的に搬送されてくる半導体チップのような場合には、その搬送間隔を大きくとらなければ、後続のチップの影響を受けるので、個々のチップの帯電量を測定できないという問題もあった。

この発明の目的は、測定時間を短くできるとともに、電気ノイズの影響を受けることなく正確な測定が可能な帯電量測定装置を提供することである。

第１の発明は、測定対象である帯電物体の移動経路中で、上記帯電物体を覆う検出電極を設けるとともに、この検出電極であって、少なくとも帯電物体が進入する側に、絶縁帯を介して接地電極を連続させた点に特徴を有する。
なお、上記帯電物体を覆う検出電極は、上記帯電物体の全周囲を覆うものに限らない。例えば、断面形状が半円形の樋状の検出電極であって、移動中の帯電物体の上部だけを覆う検出電極など、上記帯電物体の一部だけを覆うものも含むものとする。

第２の発明は、上記検出電極の両側に上記接地電極を設けた点に特徴を有する。
第３の発明は、上記絶縁帯が空間である点に特徴を有する。
第４の発明は、上記検出電極の外側を絶縁体で絶縁するとともに、この絶縁体の外側には導電性シールド部材を設けた点に特徴を有する。
なお、上記検出電極の外側とは、移動する帯電物体が上記検出電極と対向しているとき、検出電極を境にして帯電物体とは反対側のことである。

第１〜第４の発明によれば、絶縁帯を介して接地電極を検出電極と連続させたので、帯電物体が検出電極に覆われるエリアに入った瞬間に大きなピークができるとともに、瞬間的に大きなピークを持った波を積分することによって、帯電物体の帯電量を測定することができ、測定時間を短くできる。
さらに、上記のように瞬間的に大きなピークを持った波が形成され、それを積分すれば帯電物体の帯電量を測定できるので、例えば、半導体チップのように所定の間隔を保って連続的に搬送される帯電物体の帯電量も正確に測定できる。

第２の発明では、検出電極の両側に設置電極を設けたので、両側からのノイズの影響を排除できる。また、検出電極における帯電物体の進入側と、退出側の両側で検出される誘導電流値のぞれぞれの波形のピークを立ち上がりが早く高いものにすることができる。
第３の発明では、絶縁帯を通過する帯電物質が絶縁帯に接触することによって帯電量が変化するようなことがなく、正確な帯電量の測定ができる。
第４の発明によれば、検出電極の周辺にある他の機器が原因となる電気ノイズなど、検出電極の外部における帯電物体の影響を受けず、その分より正確な測定が可能になる。

図１は装置の説明図である。図２は経過時間と誘導電流との関係を示したグラフである。図３は従来の装置の説明図である。図４は経過時間と誘導電流との関係を示したグラフである。

図１に示した実施形態は、筒状の検出電極１の両側に、絶縁帯としての空間２，２を設けて円筒状の接地電極３，３を設けている。
そして、上記検出電極１は従来の検出電極１１と全く同様で、この検出電極１に帯電物体４を通過させるとともに、そのときに検出電極１に誘起される電荷による電流あるいは電圧を測定するエレクトロメータ１２を設け、このエレクトロメータ１２にオシロスコープ１３を接続している。そして、このオシロスコープ１３をコンピュータＰＣに接続している。
上記検出電極１の外周は絶縁体５で絶縁するとともに、この絶縁体５の外周には導電性シールド部材６を設けている。

なお、この実施形態においても、プラスの電荷を帯電した帯電物体４を用い、それを矢印方向に移動させながら、検出電極１の進入側に誘起される電荷による電流をエレクトロメータ１２で測定し、その測定結果を、オシロスコープ１３に表示するとともにコンピュータＰＣに入力するようにしている。
また、検出電極１の、帯電物体４が退出する側においても、誘起される電荷による電流をエレクトロメータ１２で測定し、その測定結果を、オシロスコープ１３に表示するとともにコンピュータＰＣに入力するようにしている。
つまり、この実施形態では、上記進入側と退出側の両方において誘導電流を測定するようにしている。

上記のようにした実施形態では、検出電極１の両側に接地電極３，３を設けたので、検出電極１の誘導電流は、図２に示すように、接地電極３，３より離れた位置にある帯電物体４の影響を受けることがなく、ゼロを維持する。
そのため、帯電物体４による誘導電流は、帯電物体４が進入側の接地電極３を通過してから検出電極１内に完全に入るまでの短い間で検出されるので、誘導電流の立ち上がりが速くしかもそのピークの値が大きくなる。
また、図２に示すように、退出側においても、進入側と同様に誘導電流の立ち上がりが速くしかもそのピークの値が大きくなる。
このように、誘導電流の立ち上がりが速くしかもそのピークの値が大きくなれば、既存のエレクトロメータ１２によって帯電物体４の帯電量を正確に測定できる。

また、上記のように誘導電流は短時間で高いピーク値を示すので、この高いピークの波形を積分することによって、帯電物体４の帯電量を測定することができる。したがって、従来に比べてその測定時間を短縮できる。
さらに、この検出電極１の両端に接地電極３，３を設けたので、周辺にある他の機器からの電界の影響を一切受けない。したがって、検出される誘導電流が、電気ノイズの影響を受けない。

いずれにしても、この実施形態によれば、検出電極１の両側に接地電極３、３を設けたので、帯電物体４の帯電量を短時間で測定できるとともに、周辺にある他の機器による電気ノイズの影響を受けることなく正確な測定が可能になる。
また、この実施形態では、上記検出電極１の進入側と退出側の両方において誘導電流を測定できるようにしたので、進入側と退出側の電流値の波形が対称であれば、それらが正確に測定されていることが確認できる。
さらに、検出電極１の長さに対して帯電物体４の長さが長い場合には、進入側の波形のピークだけでは、帯電物体４の総電荷量を測定できないが、この実施形態では、進入側と退出側の波形を測るようにしているので両波形のピーク間の時間長さによって当該帯電物体４の総電荷量を測定することができる。

なお、上記実施形態では、検出電極１と接地電極３，３との間の絶縁帯を空間２，２としたが、空間以外に絶縁物を介在させてもよい。上記絶縁帯を空間にするか、絶縁物で構成するかは、用途に応じて決めることができる。
ただし、絶縁物を介して検出電極１と接地電極３，３とを面一に連続させると、そこを通る粉流体などの帯電物体によって、当該絶縁物が帯電することも考えられる。このようなことを避けるために、絶縁物を検出電極１および接地電極３，３の面から外側に大きく退避させるようにしてもよい。
また、上記絶縁帯として空間の代わりに、絶縁物を設けた場合には、検出電極１と接地電極３，３とを絶縁物を介して接続し、一体的に取り扱うこともできる。

さらに、上記実施形態では、筒状の検出電極１を用い、帯電物体４をこの検出電極１内を通過させる例を説明しているが、検出電極は筒状にかぎらない。
例えば、検出電極の形状は、筒状の検出電極１の軸を通る平面で分割し、断面形状を半円形にした樋状や平板状でもよい。このような形状の検出電極の場合には、帯電体の測定時に、検出電極が帯電物体４を全周にわたって覆うことにならないが、例えば、樋状の検出電極を、電子部品などの帯電物体を搬送する搬送ライン上に被せて用い、帯電物体の移動を妨げずに帯電物体の上面及び側面を覆うことができる。

上記のように検出電極が帯電物体の全周ではなく、一部分しか覆わない構成では、覆われていない部分から帯電物体の電気力線の逃げがあって、実際の検出値が小さくなってしまうことがあるが、その分は演算によって補正することができる。
また、検出電極で覆われていない部分から、外部のノイズが入り込んで、測定電荷がその影響を受けてしまうこともある。
しかし、帯電物体が進入する側に設置電極を連続させれば、測定対象である帯電物体が上記接地電極のエリアから検出電極に覆われるエリアに進入したときに、測定電荷が素早く立ち上がるようにすることができ、測定時間を短くできるとともに電気ノイズの影響を少なくして正確な測定を可能にするというこの発明の目的は達成できる。

一方、上記実施形態のように、筒状の検出電極を用いる場合には、検出電極の内側に帯電物体の搬送手段などを貫通させなくてはならず、構造上適用できない場合もあるが、帯電物体の全周を覆うことになるので、一部のみを覆う構成と比べて、より正確で効率的な帯電量測定が可能である。

連続して搬送される帯電物体などの帯電量を測定する装置に最適である。

１検出電極
２絶縁帯である空間
３，３接地電極
４帯電物体
５絶縁体
６シールド部材

Claims

測定対象である帯電物体の移動経路中で、上記帯電物体を覆う検出電極を設けるとともに、この検出電極であって、少なくとも帯電物体が進入する側に、絶縁帯を介して接地電極を連続させた帯電量測定装置。
上記検出電極の両側に上記接地電極を設けた請求項１に記載の帯電量測定装置。
上記絶縁帯が空間である請求項１または２に記載の帯電量測定装置。
上記検出電極の外側を絶縁体で絶縁するとともに、この絶縁体の外側には導電性シールド部材を設けた請求項１〜３のいずれか１に記載の帯電量測定装置。