JP4238804B2 - 除電方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、正極性若しくは負極性の電荷により帯電している各種帯電物、例えば半導体関連の即ち除電対象物についての除電を行うための除電方法及びその装置に関するものである。

従来から、除電対象物の帯電量をゼロに近づけるための手段として、電極針に高電圧発生部からの直流高電圧又は交流高電圧を印加して、コロナ放電を生じさせ、該電極針により正または負のイオンを出力させて、このイオンを帯電体に吹き付けるようにしたものが知られている。
また、電極針に正負の高電圧を印加することによって除電のための正負のイオンを発生させる際、電極針の近傍にアースされたグランドプレートを設けておき、イオンの放出を促進させるのが通例である（例えば、特許文献１参照）が、かかるグランドプレートを設けると、それらの配置に関連する装置の設計において自由度が低下して、メンテナンスにも手数を要し、特に単一の電極針に正及び負の高電圧を印加する場合には電極針の損耗も著しいので、メンテナンスに負担を掛けることになる。
しかも、正負の高電圧を印加する電極針がある程度離れた位置にあると、それらの電極針の周囲で生成されたイオンが拡散放出されるそれぞれの領域に位置的なずれが生じるため、除電むらが生じるという問題がある。

また、除電対象物の表面電位を該対象物から放出されるイオン量等によって検出し、検出した対象物の帯電極性と帯電量に基づいて電極針に印加する電圧を制御する除電技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、上記従来の除電装置においては、除電対象物に対し、その帯電極性や帯電量を検知するセンサーが距離的に離れた位置に配置されることが多く、その場合には除電対象物の帯電極性及び帯電量を正確に検知するのが困難になり、電極針において除電対象物の帯電極性並びに帯電量に応じたイオン発生ができなくなるという問題が生じ、その解決が望まれている。

特開２００２−２１６９９５号公報 特開平１１−３４５６９７号公報

本発明の技術的課題は、上記電極針の近傍にアースされたグランドプレートを配置する必要をなくし、それによって除電装置の設計に自由度を持たせ、製造及びメンテナンスを容易にした除電方法及びその装置を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、正負の高電圧を印加する電極針を用いながらも、生成されたイオンが拡散放出される領域に位置的なずれが生じることがなく、それによって除電むらが生じないようにした除電方法及びその装置を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、除電対象物における閾値に達しない帯電や、除電により閾値よりも低下した帯電を無視し、除電処理のための時間を可及的に短縮するようにした除電方法及びその装置を提供することにある。

本発明の他の技術的課題は、正負の高電圧を印加する一対の電極針を用いることで、一つの電極針を正及び負の高電圧印加用に供用する場合に比して、電極針の損耗を最小限にとどめると同時に、高電圧回路のエネルギー損失を改善して、省エネルギー化を図り、しかもメンテナンス期間を延ばして、メンテナンスの手数をも低減させるようにした除電方法及びその装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、除電対象物に対し、その帯電極性や帯電量を検知するセンサーを距離的に近接した位置に配置し、除電対象物の帯電極性及び帯電量を正確に検知できるようにした除電方法及びその装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の除電方法は、絶縁材料からなる保持部材内に、正及び負の高電圧が個別的に印加される一対の電極針を対向配置した単一または複数の電極を備え、上記除電対象物の近傍に配置したセンサーにより該対象物の帯電極性と帯電量を検出して、その帯電量が予め設定した閾値を超えている場合に、上記帯電極性とは逆極性の高電圧を印加する電極針に当該高電圧を印加すると同時に、他方の電極針をアースに接続することにより、上記電極針の高電圧に基づいて正または負のイオンを生成させて対象物の除電を行い、上記センサーにより帯電量が閾値以下に達したことが検出されたとき、上記高電圧の印加を断つことを特徴とするものである。

上記除電方法の好ましい実施形態においては、センサーにより帯電量が閾値以下に達したことが検出されたとき、高電圧を印加していた電極針とは逆の電極針に、逆帯電を抑止するための制御された電圧が印加される。
また、上記除電方法の好ましい実施形態においては、対向配置した一対の電極針間に、除電対象物に向けて空気流を噴出する空気吹出し口を開口させ、電極針に高電圧を印加すると同時に上記空気吹出し口から空気流を噴出させて除電が行われる。

更に、上記課題を解決するための本発明の除電装置は、絶縁材料からなる保持部材内に、正及び負の高電圧が個別的に印加される一対の電極針を対向配置した単一または複数の電極と、上記除電対象物の配設位置の近傍に配置され、該対象物の帯電極性と帯電量を検出するセンサーと、上記センサーの出力に基づいて電極針に印加する電圧を制御する制御装置とを備え、上記制御装置は、センサーで検出した除電対象物の帯電量が予め設定した閾値を超えている場合に、上記帯電極性とは逆極性の高電圧を印加する電極針に当該高電圧を印加すると同時に、他方の電極針をアースに接続して、上記電極針の高電圧に基づいて除電のための正または負のイオンを生成させ、上記センサーにより帯電量が閾値以下に達したことが検出されたとき、上記高電圧の印加を断つ制御をするものとしたことを特徴とするものである。

上記除電装置の好ましい実施形態においては、対向配置した一対の電極針間に、除電対象物に向けて空気流を噴出する空気吹出し口を開口させ、そこから空気流が噴出される。

上記構成を有する除電方法及びその装置のように、一対の正負の電極針を対向配置して設置し、一方の電極針に高電圧を印加しているときに、他方の電極針をアースに接続し、それにより該他方の電極針をアースとして利用すると、前述のアースしたグランドプレートを設置する必要をなくしながら、上記電極針への高電圧の印加により、正または負のイオンを効率的に生成させ、除電を行うことができる。
その結果、電極針の配置等に関する装置設計の自由度が拡大し、また、正負電極針に個別的に正及び負の高電圧を印加するため、電極針の損耗を最小限にとどめ、メンテナンス期間を延ばすことができ、上記グランドプレートを排除したことと相俟って、メンテナンスの手数を著しく低減させることができる。

更に、正負の高電圧を印加する一対の電極針を用いているので、一つの電極針を正及び負の高電圧印加用に供用する場合に比して、高電圧回路のエネルギー損失も改善され、省エネルギー化を図ることができる。
しかも、正負の高電圧を印加する電極針を用いながらも、常にそれらの電極針間で正または負のイオンを生成させるので、生成されたイオンが拡散放出される領域に位置的なずれが生じることがなく、それによって除電むらが生じるのを抑制することができる。

また、上記構成を有する除電方法及びその装置においては、センサーで検出した対象物の帯電量が予め設定した閾値を超えている場合には、制御装置において、対向配置した一対の電極針に、検出した帯電極性（例えばマイナス）とは逆極性（プラス）の高電圧を第１の電極針に印加すると同時に、第２の電極針をアースに接続し、また、検出した帯電極性が上記と逆（プラス）の場合には、第２の電極針にマイナスの高電圧を印加すると同時に第１の電極針をアースに接続し、それにより、上記電極針の高電圧に基づいて正または負のイオンを生成させて対象物の除電が行われる。そして、上記センサーにより帯電量が閾値以下に達したことが検出されたとき、上記高電圧の印加を断つか、高電圧を印加していた電極針とは逆の電極針に、逆帯電を抑止するための制御された電圧が印加され、対象物における帯電量が逆帯電することなく低減させる。

この除電においては、上記閾値を除電対象物に要求される適切な値に設定することにより、除電対象物における閾値に達しない帯電や、除電により閾値よりも低下した帯電を無視し、除電処理のための時間を可及的に短縮することができる。

また、除電対象物に対し、その帯電極性や帯電量を検知するセンサーを距離的に近接した位置に配置し、除電対象物の帯電極性及び帯電量を正確に検知できるようにしているので、該センサーの出力のフィードバックにより、帯電物と逆極性の高電圧を専用の電極針に印加して、速やかで確実な除電が可能になる。しかも、正負いずれかのイオンのみを放出するため、長距離においてもイオンが到達しやすく、電極針の設置にも自由度が与えられる。

図１及び図２は、本発明に係る除電装置の構成を示している。
この除電装置は、搬送ラインに沿って移送される除電対象物１に対して、複数の電極３を対向するように配設した電極ユニット２を備えている。上記電極３は、単一のものとすることができるが、図示したように、除電対象物１の搬送方向或いはそれと直交する方向にその複数を配列設置することができる。
上記電極３は、図２に示すように絶縁材料からなる保持部材５に正及び負の高電圧が個別的に印加される一対の電極針６ａ，６ｂが対向配置されたものであり、これらの電極針６ａ，６ｂはそれぞれ電源装置に接続されている。後述する制御装置においては、これらの電極針のうち、第１の電極針６ａには例えばプラスの高電圧を印加し、第２の電極針６ｂにはそれと逆極性のマイナスの高電圧を印加するように制御され、原則的には、いずれか一方の電極針に高電圧を印加して、他方の電極針はアースに接続される。
なお、上記アースに接続される電極針は除電対象物１が置かれているフレームと同じグランドレベルに保たれる。

そして、保持部材５内において対向配置した一対の電極針６ａ，６ｂ間には、除電対象物１に向けて空気流を噴出する空気吹出し口７を開口させ、それを図示しない送風機等に接続して空気流を噴出できるようにしている。このような空気吹出し口７を設けると、一対の電極針６ａ，６ｂ間で生成された正または負のイオンを単一の空気吹出し口７からの空気流で除電対象物１の近辺に送り、高能率的に除電することができる。
なお、この除電装置においては、電極針に高電圧を印加することにより生成されるイオンを効率的に除電対象物の近辺に送るために、上記空気吹出し口７の他、任意手段を付設することができる。

また、上記除電装置においては、除電対象物１の配設位置の近傍に配置され、該対象物１の表面電位に基づいてその帯電極性と帯電量を検出するセンサー８を備えている。このセンサー８は、その出力に基づいて電極針６ａ，６ｂに印加する電圧を制御するため、制御装置に接続されている。

本発明の第１の除電装置においては、上記制御装置が、上記電極針６ａ，６ｂの一方に正または負の高電圧を印加すると同時に、他方の電極針６ｂ，６ａをアースに接続する通電状態と、上記高電圧を印加していた電極針をアースに接続すると同時に、上記アースに接続していた電極針に上記高電圧とは正負が逆の高電圧を印加する通電状態とを、例えば３３Ｈｚや２２Ｈｚなどの数十Ｈｚオーダーの短周期で交互に切換える制御を行うものとして構成される。この場合、上記センサー８は設ける必要がない。

このような制御装置によって電極針に印加する高電圧の制御を行うと、正及び負のイオンが除電対象物に作用するが、それらのイオンのうちで除電対象物の帯電極性と逆極性のイオンのみが該対象物に吸引されてその除電に有効に作用し、以下に述べる第２の除電装置の場合よりも除電速度において若干劣るところはあるが、逆極性に帯電したりすることはなく、有効な除電を行うことができる。

一方、本発明の第２の除電装置における上記制御装置は、センサー８で検出した除電対象物１の帯電量が予め設定した閾値を超えている場合に、上記帯電極性とは逆極性の高電圧を印加する電極針に当該高電圧を印加すると同時に、他方の電極針をアースに接続して、上記電極針６ａまたは６ｂの高電圧に基づいて除電のための正または負のイオンを生成させ、また、それらのイオンによる除電の結果、上記センサー８により帯電量が閾値以下に達したことが検出されたときに、上記高電圧の印加を断つように電源装置を制御するものである。

更に具体的に説明すると、上記センサー８で検出した対象物１の帯電量が予め設定した閾値を超えている場合には、制御装置において、検出した帯電極性（例えばマイナス）とは逆極性（プラス）の高電圧を第１の電極針６ａに印加すると同時に、第２の電極針６ｂをアースに接続し、また、検出した帯電極性が上記と逆（プラス）の場合には、第２の電極針６ｂにマイナスの高電圧を印加すると同時に第１の電極針６ａをアースに接続するように制御され、それにより、上記電極針６ａまたは６ｂの高電圧に基づいて正または負のイオンを生成させて対象物１の除電が行われる。

そして、上記イオンの生成による除電の結果、上記センサー８により帯電量が閾値以下に達したことが検出されたときは、制御装置において上記高電圧の印加を断つように制御される。このタイミングは、電極針６ａまたは６ｂ印加した高電圧による除電の結果、除電対象物１が逆帯電しないように考慮して設定する必要があるが、それにより制御装置における高電圧印加の制御を単純化することができ、省エネルギーの面からも有効である。

また、ここでは、上記制御装置において帯電量が閾値以下になったときに通電を断つ制御を行う旨を説明したが、該制御装置において、電極針６ａ，６ｂへの印加電圧を帯電量の低減のために適宜制御することもできる。
例えば、除電完了近辺において逆帯電を防ぐため、センサー８がある閾値に達したところから印加電圧をＰＷＭ制御したり、また、印加電圧の低下等の制御で除電対象物をグランド電位にできるだけ近づけ、或いは、印加していた電極針とは逆の電極針に、逆帯電を抑止するための制御された電圧を印加することもできる。
なお、上記制御装置にあらかじめ設定される閾値は、任意に調整可能にすることができる。

図３に示すフローチャートは、上記第２の制御装置における除電の制御の態様を示すものである。同図について説明すると、まず、除電対象物１の近傍に配置したセンサー８により該対象物１の帯電極性と帯電量が検出されたとき、制御装置においては、その帯電量が予め設定した閾値を超えているか否かを判別し、閾値を超えていない場合には、そのまま除電を終了し、一方、除電対象物１の帯電量が閾値を超えている場合には、帯電極性の判定を行った上で、検出した帯電極性とは逆極性の高電圧を電極針６ａまたは６ｂに印加すると同時に、他方の電極針をアースに接続する。これにより、上記電極針の高電圧に基づいて正または負のイオンを生成して対象物１の除電が行われる。

上記センサー８は常に帯電極性と帯電量の検出を行ってその結果を制御装置に入力しており、この検出により帯電量が閾値以下に達したことが判定されたときには、上記高電圧の印加を行っている電源を遮断し、除電を終了する。

上述した第２の除電方法及び除電装置においては、上記閾値を除電対象物１に要求される適切な値に設定することにより、除電対象物における閾値に達しない帯電や、除電により閾値よりも低下した帯電を無視するようにしているので、除電処理のための時間を可及的に短縮することができる。
また、除電対象物１に対し、その帯電極性や帯電量を検知するセンサー８を距離的に近接した位置に配置し、除電対象物の帯電極性及び帯電量を正確に検知できるようにしているので、該センサー８の出力のフィードバックにより、帯電物と逆極性の高電圧を電極針に印加して、速やかで確実な除電が可能になる。しかも、正負いずれかのイオンのみを放出するため、長距離においてもイオンが到達しやすく、電極針の設置にも自由度が与えられる。

また、上記第１及び第２の除電方法及び装置においては、一対の正負の電極針６ａ，６ｂを対向配置して設置し、一方の電極針６ａまたは６ｂに高電圧を印加しているときに、他方の電極針６ｂまたは６ａをアースに接続し、それにより高電圧印加をしていない電極針をアースとして利用するので、アースしたグランドプレート等を設置する必要をなくしながら、上記電極針６ａ，６ｂへの高電圧の印加により、正または負のイオンを効率的に生成させ、除電を行うことができる。
その結果、電極針６ａ，６ｂを備える電極３の配置等に関する装置設計の自由度が拡大し、また、正負電極針６ａ，６ｂに個別的に正及び負の高電圧を印加するため、電極針の損耗を最小限にとどめ、メンテナンス期間を延ばすことができ、上記グランドプレートを排除したことと相俟って、メンテナンスの手数を著しく低減させることができる。

更に、正負の高電圧を印加する一対の電極針６ａ，６ｂを用いているので、一つの電極針を正及び負の高電圧印加用に供用する場合に比して、高電圧回路のエネルギー損失も改善され、省エネルギー化を図ることができる。
しかも、正負の高電圧を印加する電極針を用いながらも、生成されたイオンが拡散放出される領域に位置的なずれが生じることがなく、それによって除電むらが生じるのを抑制することができる。

本発明に係る除電装置の実施例を示す構成図である。 上記実施例における電極針の構成を示す拡大断面図である。 本発明における除電の制御について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 除電対象物
３ 電極
５ 保持部材
６ａ，６ｂ 電極針
７ 空気吹出し口
８ センサー

Claims (5)

1. 絶縁材料からなる保持部材内に、正及び負の高電圧が個別的に印加される一対の電極針を対向配置した単一または複数の電極を備え、
   上記除電対象物の近傍に配置したセンサーにより該対象物の帯電極性と帯電量を検出して、その帯電量が予め設定した閾値を超えている場合に、上記帯電極性とは逆極性の高電圧を印加する電極針に当該高電圧を印加すると同時に、他方の電極針をアースに接続することにより、上記電極針の高電圧に基づいて正または負のイオンを生成させて対象物の除電を行い、
   上記センサーにより帯電量が閾値以下に達したことが検出されたとき、上記高電圧の印加を断つ、
   ことを特徴とする除電方法。
2. センサーにより帯電量が閾値以下に達したことが検出されたとき、高電圧を印加していた電極針とは逆の電極針に、逆帯電を抑止するための制御された電圧を印加する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の除電方法。
3. 対向配置した一対の電極針間に、除電対象物に向けて空気流を噴出する空気吹出し口を開口させ、電極針に高電圧を印加すると同時に上記空気吹出し口から空気流を噴出させて除電を行う、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の除電方法。
4. 絶縁材料からなる保持部材内に、正及び負の高電圧が個別的に印加される一対の電極針を対向配置した単一または複数の電極と、上記除電対象物の配設位置の近傍に配置され、該対象物の帯電極性と帯電量を検出するセンサーと、上記センサーの出力に基づいて電極針に印加する電圧を制御する制御装置とを備え、
   上記制御装置は、センサーで検出した除電対象物の帯電量が予め設定した閾値を超えている場合に、上記帯電極性とは逆極性の高電圧を印加する電極針に当該高電圧を印加すると同時に、他方の電極針をアースに接続して、上記電極針の高電圧に基づいて除電のための正または負のイオンを生成させ、上記センサーにより帯電量が閾値以下に達したことが検出されたとき、上記高電圧の印加を断つ制御をするものとした、
   ことを特徴とする除電装置。
5. 対向配置した一対の電極針間に、除電対象物に向けて空気流を噴出する空気吹出し口を開口させた、
   ことを特徴とする請求項４に記載の除電装置。

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