JP4409641B2

JP4409641B2 - 空気イオン化装置及び方法

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Publication number: JP4409641B2
Application number: JP19073298A
Authority: JP
Inventors: 政典鈴木
Original assignee: Techno Ryowa Ltd
Current assignee: Techno Ryowa Ltd
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2018-07-06
Also published as: JP2000021596A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム内で発生する静電気を除去するための空気イオン化装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体や液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）等を製造するクリーンルームでは、静電気の発生が問題となっている。半導体製造のクリーンルームの場合は、低湿度環境であることや、ウエハ及び及び半導体素子を運搬するプラスチック容器が帯電しやすいこと等が静電気の発生の原因となっている。この静電気は、ウエハ表面上に塵埃を付着させたり、ウエハ上のＩＣや半導体素子を破壊してしまい、製品の歩留りを低下させている。
【０００３】
また、ＬＣＤの場合は、処理工程で異なる材質等と接触し、摩擦帯電による静電気が発生する。特に、このＬＣＤに使用するガラス基板は、大面積で絶縁性が高く静電気が発生しやすいため、大量の静電気による静電破壊が製品の歩留りに影響を与えている。
【０００４】
そこで、従来より、このようなクリーンルーム等の生産環境における静電気を除去する装置として、イオンにより帯電体の電荷を中和する空気イオン化装置が知られている。この空気イオン化装置は、正または負の電極に正または負の高電圧をそれぞれ印加することにより、コロナ放電を発生させる。そして、上記電極先端の周囲の空気を正と負とにイオン化し、このイオンを気流によって搬送して帯電体上の電荷を逆極性のイオンで中和する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のコロナ放電を利用した空気イオン化装置では、イオンの発生を容易にし、且つ発生したイオンの消耗を防止するために、電極は露出した状態で除電対象物の近傍に配設されている。このため、次のような問題が発生していた。
【０００６】
（１）オゾンの発生
除電対象物近傍の空気をコロナ放電によりイオン化しているため、空気中の窒素や水蒸気がイオン化する以外に、酸素がオゾンとなる反応も起こる。このオゾンの酸化作用により、シリコンウエハの表面が酸化されたり、空気中の微量の不純物と反応し２次粒子が発生することとなる。
【０００７】
（２）電磁ノイズの発生
放電時に放電極から発生する不規則な電磁波が、半導体素子を内蔵した精密機器やコンピュータなどの誤動作を引き起こす原因となる。
【０００８】
（３）イオン発生電極からの発塵
コロナ放電を起こさせる毎に電極が摩耗し、その摩耗した電極材が飛散する。また、空気中の微量ガス成分がコロナ放電により粒子化してイオン発生電極上に析出し、これがある程度の大きさになると再飛散する。このような発塵により、歩留りが低下することになる。
【０００９】
また、近年、半導体やＬＣＤ等の製造装置は年々小型化が進んでおり、従来の空気イオン化装置では製造装置内に最適な設置スペースを確保することが困難となってきている。すなわち、従来の空気イオン化装置では、有効な除電を行うため、イオンを発生させるための電極と除電対象物との間に、適当なサイズの空間、例えば、電極と除電対象物との距離で３００mm以上離すことが必要であったが、近年の製造装置の小型化に伴い、空気イオン化装置のためにこのような設置スペースを取ることが困難になっている。
【００１０】
更に、例えばＬＣＤの製造工程においては、ガラス基板は接触・剥離により著しく帯電する。そのため、従来から、上述したような空気イオン化装置により除電が行われている。しかし、生産装置の処理速度が速いために、ガラス基板は、完全には除電されずにカセットに収納されることが多い。このようなカセット内では、収納されたガラス基板とガラス基板との間が数mmと狭いため、従来の空気イオン化装置を使用した場合、イオン化した空気の流れが入っていかず、ガラス基板を除電することが困難であった。従って、そのような狭いスペースにおける静電気対策に対する要求も高まってきている。
【００１１】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等の発生を起こすことなく、且つ、各種製造装置の小型化にも対応すると共に、狭いスペースに対しても除電を行うことのできる空気イオン化装置及び方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による空気イオン化装置は、ガスを供給するガス供給手段と、前記ガスを正負イオンにイオン化するイオン化手段、及び前記正負イオンから一方のイオンのみを単極分離する単極分離手段を備え、前記単極分離手段により正イオンを分離して発生する第１のイオン発生チャンバと、前記ガスを正負イオンにイオン化するイオン化手段、及び前記正負イオンから一方のイオンのみを単極分離する単極分離手段を備え、前記単極分離手段により負イオンを分離して発生する第２のイオン発生チャンバと、前記第１及び第２のイオン発生チャンバからそれぞれ発生する正負イオンを搬送する搬送手段と、前記搬送手段によって搬送される正負イオンを帯電体に供給するミキシング部とを具備し、前記単極分離手段は、前記イオン化手段によってイオン化されたイオンの通過する空間内におけるイオンの送出口側に配置された多孔質の部材からなり、当該イオン発生チャンバが発生すべきイオンと同極性の電圧が印加されるフィルタ電極と、前記イオンの通過する空間内における前記フィルタ電極より前記イオン化手段側であって、前記チャンバの内壁面に配置され、前記フィルタ電極と同極性の電圧が印加される背面電極とから構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明による空気イオン化方法は、請求項１記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、第１及び第２のイオン発生チャンバを配置し、それぞれにガスを供給してイオン化手段により内部でそのガスをイオン化し、前記第１及び第２のイオン発生チャンバのそれぞれの内部で、イオン化されたイオンの通る空間にフィルタ電極を配置して、前記第１のイオン発生チャンバの前記フィルタ電極には正の電圧、前記第２のイオン発生チャンバの前記フィルタ電極には負の電圧を印加し、前記イオン化手段によってイオン化されたイオンの通過する空間内におけるイオンの送出口側に配置された多孔質の部材からなり、当該イオン発生チャンバが発生すべきイオンと同極性の電圧が印加されるフィルタ電極と、前記イオンの通過する空間内における前記フィルタ電極より前記イオン化手段側であって、前記チャンバの内壁面に配置され、前記フィルタ電極と同極性の電圧が印加される背面電極とから構成されている単極分離手段により、前記第１のイオン発生チャンバにおいて正イオンを単極分離させ、前記第２のイオン発生チャンバにおいて負イオンを単極分離させ、前記第１及び第２のイオン発生チャンバから発生する正負イオンを帯電体近傍まで搬送して、該帯電体に正負イオンを供給することを特徴としている。
【００１７】
請求項１及び請求項７の発明によれば、第１のイオン発生チャンバでは、フィルタ電極に正の電圧が印加されているため、イオン化手段によってイオン化された正負イオンがフィルタ電極を通過すると、負イオンのみがフィルタ電極に吸収される。これにより、正イオンのみが単極分離され、第１のイオン発生チャンバから発生する。一方、第２のイオン発生チャンバでは、フィルタ電極に負の電圧が印加されているため、正負イオンがフィルタ電極を通過すると正イオンのみがフィルタ電極に吸収される。これにより、負イオンのみが単極分離され、第２のイオン発生チャンバから発生する。
【００１８】
以上のように、各イオン発生チャンバ内において、発生させるべきイオンと反対極性のイオンをフィルタ電極によって吸収するため、簡単な構成で、イオンの単極分離を効率よく行うことができる。また、イオン発生チャンバでイオンを発生させ、それを帯電体近傍まで搬送するため、そこでの電磁ノイズの発生を無くすことができる。更に、別個に配置されたイオン発生チャンバでイオンを発生させ、このイオンをチューブ等で搬送する構成であるため、狭いスペースに対しても除電を行うことができる。また、フィルタ電極を例えばハニカム状等の多孔質の部材で構成することにより、イオンを効率よく単極分離して通過させることができる。さらに、フィルタ電極と共に背面電極によってもイオンを吸収するため、イオンの単極分離を効率よく行うことができる。また、背面電極による同極反発力により、単極分離したいイオンがフィルタ電極を通り易くなる。このため、帯電体の除電性能を向上させることができる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記イオン化手段が、軟Ｘ線発生装置であることを特徴としている。請求項２記載の発明によれば、軟Ｘ線によってガスをイオン化するため、イオン化によるオゾンの発生、発塵、及び電磁ノイズの発生を無くすことができると共に、ガスとして空気を使用することが可能となる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記帯電体に供給される正負イオンの割合を検出し、その正負イオンの割合に応じて、前記第１及び第２のイオン発生チャンバの少なくともいずれか一方の前記単極分離手段に対する印加電圧を増減させるイオンバランス制御手段を具備することを特徴としている。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、帯電体に供給される正負イオンの割合を検出し、正イオンが多い場合は、例えば、第１のイオン発生チャンバの単極分離手段に対する印加電圧を減少させ、負イオンの吸収量を減少させることにより、単極分離される正イオンの量を減少させる。また、第２のイオン発生チャンバの単極分離手段に対する印加電圧を増加させ、正イオンの吸収量を増加させることにより、単極分離される負イオンの量を増加させる。
【００２５】
一方、負イオンが多い場合は、例えば、逆に第１のイオン発生チャンバの単極分離手段に対する印加電圧を増加させ、第２のイオン発生チャンバの単極分離手段に対する印加電圧を減少させる。これにより、第１のイオン発生チャンバから発生する正イオンの量を増加させ、第２のイオン発生チャンバから発生する負イオンの量を減少させる。
【００２６】
以上のようにして、帯電体に供給される正負イオンのバランスを維持することができる。また、本発明によれば、単極分離手段に対する印加電圧を増減させるため、簡単な構成で正負イオンのバランス制御を行うことができる。
【００２７】
請求項４記載の発明による空気イオン化装置は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記第１及び第２のイオン発生チャンバの少なくともいずれか一方につき、前記フィルタ電極を通過したイオンの通る空間内に配置され、当該イオン発生チャンバが発生すべきイオンと反対極性の電圧が印加されるイオン制御用電極と、前記帯電体に供給される正負イオンの割合を検出し、その正負イオンの割合に応じて、前記イオン制御用電極に対する印加電圧を増減させるイオンバランス制御手段とを具備することを特徴としている。
【００２８】
請求項４記載の発明によれば、帯電体に供給される正負イオンの割合を検出し、正イオンが多い場合は、例えば、第１のイオン発生チャンバのイオン制御用電極対する印加電圧を増加させ、単極分離した正イオンをこのイオン制御用電極によって吸収させる。一方、負イオンが多い場合は、例えば、第２のイオン発生チャンバのイオン制御用電極に対する印加電圧を増加させ、単極分離した負イオンをこのイオン制御用電極によって吸収させる。
【００２９】
以上のようにして、帯電体に供給される正負イオンのバランスを維持することができる。また、発明によれば、単極分離した正負イオンを吸収することによってその発生量を制御するため、正負イオンのバランスを精度よく維持することが可能となる。
【００３０】
請求項５記載の発明による空気イオン化装置は、請求項３又は４記載の発明において、前記イオンバランス制御手段が、前記正負イオンが付着するように前記帯電体近傍に配置された金属板からなるセンサと、前記正負イオンの過不足によって前記センサに発生する微少電流を検出する検出部と、前記検出部によって検出される前記微少電流の量を目標値と比較する調節部と、前記調節部による比較の結果により、前記正負イオンの過不足に応じて前記印加電圧を増減させる制御部とを備えたことを特徴としている。
【００３１】
請求項５記載の発明によれば、センサにおいて正負イオンの過不足によって微少電流が流れると、それが検出部によって検出され、調節部においてその検出された微少電流の量が目標値と比較される。そして、その比較の結果により、制御部によって印加電圧が増減される。すなわち、簡単な構成で、帯電体に供給される正負イオンのバランスを制御することが可能となる。
【００３２】
請求項６記載の発明による空気イオン化装置は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の発明において、前記ガスが、酸素を含まない高純度の非反応性ガスであることを特徴としている。請求項９記載の発明によれば、イオン化手段として軟Ｘ線以外の紫外線やコロナ放電を用いた場合においても、オゾンの発生を無くし、電磁ノイズ及び発塵を無くすかもしくは少なくすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３４】
［１．第１の実施の形態］
［１−１．構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態による空気イオン化装置の構成を示す模式図である。同図に示すように、空気イオン化装置は、イオン発生部１と、イオン搬送部２と、イオンミキシング部３とから構成されている。
【００３５】
イオン発生部１には、クリーンルーム内等のエア（以下、ＡＩＲと呼ぶ）や高純度Ｎ2 等の非反応性ガスを供給するガス供給手段である供給管４が設けられており、分岐管により２方向に配設されている。それぞれの供給管４ａ，４ｂは、バルブ５ａ，５ｂ、流量計６ａ，６ｂ、及びメンブレン・フィルタ７ａ，７ｂを介して、塩化ビニル樹脂等により構成された第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂの入口側に接続されている。
【００３６】
また、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂには、上記入口側に対向する出口側がイオン搬送部２との接続部となっており、イオン搬送部２に対して、第１のイオン発生チャンバ８ａは正イオンを供給し、第２のイオン発生チャンバ８ｂは負イオンを供給するようになっている。これらイオン発生チャンバ８ａ，８ｂは、例えば内断面が約５×５ｃｍ、長さが約２１ｃｍ程度の大きさとなっている。
【００３７】
また、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂの側面には、それぞれ軟Ｘ線発生部９ａ，９ｂが設けられている。これら軟Ｘ線発生部９ａ，９ｂは、上記供給管４ａ，４ｂから供給されるＡＩＲまたは非反応性ガスを、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂ内でそれぞれイオン化するように構成されている。ここで、軟Ｘ線発生部９ａ，９ｂのイオン発生チャンバ８ａ，８ｂとの接続部分には、軟Ｘ線放射窓１０ａ，１０ｂが設けられており、ここから第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂ内に軟Ｘ線が放射されるようになっている。
【００３８】
更に、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂ内において、軟Ｘ線放射窓１０ａ，１０ｂより出口寄り、すなわち軟Ｘ線発生部９ａ，９ｂによってイオン化されたイオンの通る空間内に、例えば厚さが１ｃｍ程度のハニカム状のフィルタ電極１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられている。フィルタ電極１１ａには正極のＤＣ高電圧電源１２ａ、フィルタ電極１１ｂには負極のＤＣ高電圧電源１２ｂがそれぞれ接続されている。すなわち、フィルタ電極１１ａ、１１ｂは、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂから取り出したいイオンと同極性の電圧が印加されることによって、反対極のイオンを吸収するようになっている。これにより、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａでは正イオン、イオン発生チャンバ８ｂでは負イオンが単極分離され、フィルタ電極１１ａ，１１ｂを通って第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂの出口側からイオン搬送部２に供給されるようになっている。
【００３９】
また、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂ内において、フィルタ電極１１ａ、１１ｂより内側の内壁面には、金属箔によって覆われることにより背面電極１３ａ，１３ｂが形成されている。この背面電極１３ａ，１３ｂには、上記ＤＣ高電圧電源１２ａ，１２ｂがそれぞれ接続されており、フィルタ電極１１ａ，１１ｂと同様に第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂから取り出したいイオンと同極性の電圧が印加されるようになっている。
【００４０】
ここで、背面電極１３ａ，１３ｂの電位は、フィルタ電極１１ａ，１１ｂとほぼ同等の電位となっている。これは、次の理由によると考えられる。すなわち、背面電極１３ａ，１３ｂの電位がフィルタ電極１１ａ，１１ｂより低い場合、フィルタ電極１１ａ，１１ｂとイオンとの反発力が大きくなるためイオンが通過しにくくなる。一方、高い場合は、背面電極１３ａ，１３ｂとフィルタ電極１１ａ、１１ｂとが形成する電位勾配により、同極性のイオンは背面電極１３ａ，１３ｂ側からフィルタ電極１１ａ，１１ｂ側へ流れるが、反対極性のイオンは背面電極１３ａ，１３ｂ側へ流れる。これにより、正負イオンの再結合が進むため、除電性能が悪くなると考えられる。
【００４１】
また、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂの上記出口側には、イオン搬送部２のチューブ１４ａ，１４ｂが接続されている。このチューブ１４ａ，１４ｂの材質は、例えばテフロン、ポリプロピレン、または塩化ビニル等のいずれかであるものとする。更に、チューブ１４ａ，１４ｂの径の最適な大きさはＡＩＲや非反応性ガスの流量によって決定され、例えば流量が６５L/min である場合、１０φ程度であるものとする。
【００４２】
また、イオン搬送部２に接続されたイオンミキシング部３では、上記チューブ１４ａによって搬送される正イオンと、チューブ１４ｂによって搬送される負イオンとを混合するようになっている。このイオンミキシング部３では、チューブ１４ａ，１４ｂからそれぞれ短管１５ａ，１５ｂが取り出されて結合されており、その先端に開口部１６が設けられている。また、開口部１６は、帯電体Ｓの近傍に配置されており、正負イオンをこの帯電体Ｓに向けて供給するようになっている。
【００４３】
また、本実施の形態では、イオンバランス制御部２０が設けられている。このイオンバランス制御部２０は、帯電体Ｓの近傍に配置されたセンサ２１と、フィードバック制御回路２２とから構成されている。センサ２１は、開口部１６から帯電体Ｓへ供給される正負イオンの一部が付着するように配置されている。
【００４４】
図２は、センサ２１の構成を示す図である。センサ２１は、同図（ａ）に示すような５cm×５cm程度の金属板２２と、同図（ｂ）に示すようなこの金属板２２を四方から支持する絶縁材２３とから構成されている。また、電線２４が金属板２２と接合部２５において接合されており、この電線２４によってセンサ２１が上記フィードバック制御回路２２に接続されている。
【００４５】
図１に示すように、フィードバック制御回路２２は、検出部２６、調節部２７、及び制御部２８から構成されている。検出部２６は、上記センサ２１に付着した正負イオンの過不足によって発生する微少電流を検出するようになっている。調節部２７は、検出部２６によって検出された値を、予め決められた目標値と比較する。制御部２８は、調節部２７による比較の結果に基づき、ＤＣ高電圧電源１２ａ，１２ｂを制御するように構成されている。すなわち、ＤＣ高電圧電源１２ａ，１２ｂを制御して、フィルタ電極１１ａ，１１ｂ及び背面電極１３ａ，１３ｂに対する印加電圧を増減させ、正負イオンの吸収量を増減させて、単極分離される正負イオンの量を増減させるようになっている。
【００４６】
図３に、検出部２６の具体的な構成を示す。同図に示すように、検出部２６は、標準抵抗３０と電圧計３１とから構成されている。標準抵抗３０は、抵抗値Ｒが１ＭΩであって、一端がセンサ２１に接続されており、他端が接地されている。従って、センサ２１に付着する正イオンの量が多いと、その分センサ２１から標準抵抗３０を介して大地に向かってμＡオーダーの電流である微少電流Ｉが流れる。このとき、その微少電流Ｉに比例した電位差Ｖが標準抵抗３０の前後、すなわちＰ点とＱ点との間に発生する。この電位差ＶはＶオーダーの電圧であって、Ｖ＝１ＭΩ×μＡで表される。
【００４７】
一方、センサ２１に付着する負イオンの量が多いと、その分大地から標準抵抗３０を介してセンサ２１に向かって微少電流Ｉが流れる。従って、この微少電流Ｉの流れる方向から正イオンと負イオンのいずれが多いかを識別することができる。すなわち、電圧計３１によって検出される電位差Ｖが調節部２７に供給され、調節部２７がその値を一定の値と比較し、制御部２８がその比較の結果から正イオンと負イオンのいずれがどれくらい多いかを判断してＤＣ高電圧電源１２ａ，１２ｂを制御するように構成されている。
【００４８】
［１−２．作用効果］
次に、上述した構成を有する本実施の形態の作用効果について説明する。すなわち、本実施の形態では、以下のようにして帯電体Ｓ上の電荷が除電される。まず、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂにおいて、供給管４ａ，４ｂから供給されたＡＩＲもしくは非反応性ガスが、軟Ｘ線発生部９ａ，９ｂによって軟Ｘ線が照射されることにより、正負のイオンとなる。
【００４９】
そして、第１のイオン発生チャンバ８ａにおいては、フィルタ電極１１ａ及び背面電極１３ａに正極の電圧が印加されているため、フィルタ電極１１ａ及び背面電極１３ａに負イオンが吸収される。これにより、正イオンが負イオンから分離され、フィルタ電極１１ａを通ってイオン搬送部２に供給される。一方、第２のイオン発生チャンバ８ｂにおいては、フィルタ電極１１ｂ及び背面電極１３ｂに負極の電圧が印加されているため、フィルタ電極１１ｂ及び背面電極１３ｂに正イオンが吸収される。これにより、負イオンが正イオンから分離され、フィルタ電極１１ｂを通ってイオン搬送部２に供給される。
【００５０】
このようにしてイオン搬送部２に供給される正負イオンは、それぞれチューブ１４ａ，１４ｂによってイオンミキシング部３に搬送され、開口部１６から供給される。このとき、開口部１６は帯電体Ｓ近傍に配設されているため、開口部１６から排出された正負イオンは帯電体Ｓの正負の電荷をそれぞれ中和する。このようにして、帯電体Ｓに対する除電が行われる。
【００５１】
このとき、開口部１６から供給される正負イオンの一部がセンサ２１に付着し、その正負イオンの過不足によって発生する微少電流Ｉが検出部２６に供給される。そして、検出部２６によって、この微少電流Ｉに比例した電位差Ｖが検出され、調節部２７に供給されて目標値と比較される。
【００５２】
ここで、Ｐ点とＱ点との電位差Ｖが目標値よりも大きい場合、この電位差Ｖと目標値との差が制御部２８に供給され、制御部２８は、正イオンの量が多く負イオンの量が少ないと判断する。そして、制御部２８は、第１のイオン発生チャンバ８ａ側のＤＣ高電圧電源１２ａを下降させ、第２のイオン発生チャンバ８ｂ側のＤＣ高電圧電源１２ｂを上昇させる。すなわち、フィルタ電極１１ａ及び背面電極１３ａに対する印加電圧を下降させることにより、フィルタ電極１１ａ及び背面電極１３ａによる負イオンの吸収量を減少させ、単極分離される正イオンの量を減少させる。同時に、フィルタ電極１１ｂ及び背面電極１３ｂに対する印加電圧を上昇させることにより、フィルタ電極１１ｂ及び背面電極１３ｂによる正イオンの吸収量を増加させ、単極分離される負イオンの量を増加させる。
【００５３】
一方、Ｑ点とＰ点との電位差Ｖが目標値よりも大きい場合、この電位差Ｖと目標値との差が制御部２８に供給されると、制御部２８は、正イオンの量が少なく負イオンの量が多いと判断し、ＤＣ高電圧電源１２ａを上昇させると共に、ＤＣ高電圧電源１２ｂを下降させる。すなわち、フィルタ電極１１ａ及び背面電極１３ａによる負イオンの吸収量を増加させて、第１のイオン発生チャンバ８ａから発生する正イオンの量を増加させると共に、フィルタ電極１１ｂ及び背面電極１３ｂによる正イオンの吸収量を減少させて、第２のイオン発生チャンバ８ｂから発生する負イオンの量を減少させる。
【００５４】
このようにして、制御部２８によりＤＣ高電圧電源１２ａ，１２ｂを制御することによって、発生する正負イオンのバランスを保持する。
【００５５】
以上のように、本実施の形態では、イオン化源として軟Ｘ線を用いているため、ＡＩＲもしくは非反応性ガスのいずれをイオン化してもオゾンが発生することが無い。また、電極材の飛散やＡＩＲ中の不純物の堆積及び再飛散のような発塵が無く、且つ、電磁ノイズの発生も起こらない。また、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂのような極めて狭い場所でイオンを発生させることができる。更に、軟Ｘ線は、硬Ｘ線に比べて３mm程度の薄い塩化ビニル板で十分に遮蔽することが可能であるため、取り扱いが容易である。
【００５６】
また、別個に配置された第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂ内でイオンを発生させ、このイオンを細いチューブ１４ａ，１４ｂで帯電体Ｓ近傍まで搬送する構成であるため、例えばカセット内に収納したガラス基板の隙間等、狭いスペースに対しても除電を行うことができる。
【００５７】
また、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂ内で、取り出したいイオンと反対極のイオンをフィルタ電極１１ａ，１１ｂ及び背面電極１３ａ，１３ｂによって吸収するため、効率よく単極分離させることができる。このため、帯電体Ｓの除電性能を向上させることができる。
【００５８】
更に、イオンバランス制御部２０によって、正負イオンのバランスを効率よく一定に保持することができる。特に、制御部２８によりＤＣ高電圧電源１２ａ，１２ｂを制御するため、装置を複雑化することなく、簡単な構成で効率よく制御することができる。
【００５９】
［２．第２の実施の形態］
［２−１．構成］
図４は、本発明の第２の実施の形態による空気イオン化装置の構成を示す模式図である。同図において、上述した図１に示す第１の実施の形態と同様の部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態では、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂ内において、フィルタ電極１１ａ，１１ｂの外側、すなわち出口側にイオン制御用電極４０ａ，４０ｂが配置されている。このイオン制御用電極４０ａ，４０ｂは、フィルタ電極１１ａ，１１ｂと同様にハニカム状となっている。また、イオン制御用電極４０ａには負極のＤＣ高電圧電源４１ａが接続されており、イオン制御用電極４０ｂには正極のＤＣ高電圧電源４１ｂが接続されている。すなわち、イオン制御用電極４０ａ，４０ｂは、単極分離したイオンと逆極性の電圧が印加されることによって、発生するイオンを吸収するようになっている。
【００６１】
更に、フィードバック制御回路２２の制御部２８は、調節部２７による比較の結果に基づき、ＤＣ高電圧電源４１ａ，４１ｂを制御するように構成されている。すなわち、ＤＣ高電圧電源４１ａ，４１ｂを制御して、イオン制御用電極４０ａ，４０ｂに対する印加電圧を増減させ、正負イオンの吸収量を増減させて、イオン発生チャンバ８ａ，８ｂから発生する正負イオンの量を増減させるようになっている。
【００６２】
［２−２．作用効果］
以上のような構成を有する本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同様に帯電体Ｓ上の電荷が除電される。すなわち、第１のイオン発生チャンバ８ａで発生する正イオン及び第２のイオン発生チャンバ８ｂで発生する負イオンが、イオン搬送部２に供給され、それぞれチューブ１４ａ，１４ｂによってイオンミキシング部３に搬送される。そして、それら正負イオンは、開口部１６から帯電体Ｓ上に供給され、帯電体Ｓ上の正負の電荷がそれぞれ中和される。
【００６３】
このとき、開口部１６から供給される正負イオンの一部がセンサ２１に付着し、その正負イオンの過不足によって発生する微少電流Ｉが検出部２６に供給されてこの微少電流Ｉに比例した電位差Ｖが検出される。そして、上述した第１の実施の形態と同様に、調節部２７によって上記電位差Ｖが一定の目標値と比較され、制御部２８によって正イオンと負イオンの過不足が判断される。
【００６４】
この結果、制御部２８は、正イオンの量が多いと判断した場合、ＤＣ高電圧電源４１ａを制御してイオン制御用電極４０ａに対する印加電圧を増加させると共に、ＤＣ高電圧電源４１ｂを制御してイオン制御用電極４１ａに対する印加電圧を減少させる、すなわち、第１のイオン発生チャンバ８ａでは、単極分離した正イオンの吸収量を増加させて、搬送される正イオンの量を減少させ、第２のイオン発生チャンバ８ｂでは、単極分離した負イオンの吸収量を減少させて、搬送される負イオンの量を増加させる。
【００６５】
一方、制御部２８は、負イオンの量が多いと判断した場合は、ＤＣ高電圧電源４１ａを制御してイオン制御用電極４０ａに対する印加電圧を減少させると共に、ＤＣ高電圧電源４１ｂを制御してイオン制御用電極４０ｂに対する印加電圧を増加させる。すなわち、第１のイオン発生チャンバ８ａでは、単極分離した正イオンの吸収量を減少させて、搬送される正イオンの量を増加させ、第２のイオン発生チャンバ８ｂでは、単極分離した負イオンの吸収量を増加させて、搬送される負イオンの量を減少させる。
【００６６】
このようにして、制御部２８によりＤＣ高電圧電源４１ａ，４１ｂを制御することによって、発生する正負イオンのバランスが保持される。
以上のように、本実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、イオン制御用電極４０ａ，４０ｂにより、実際に発生した正負イオンの量を増減させるため、精度よく正負イオンのバランスを保持することができる。
【００６７】
［３．他の実施の形態］
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、以下に示すような各種態様も可能である。すなわち、具体的な各部材の形状、あるいは取付位置及び方法は適宜変更可能である。例えば、フィルタ電極１１ａ，１１ｂの形状は、ハニカム状に限らず一方のイオンを通過させ得る形状であればよく、格子状の部材もしくはパンチング部材のような他の多孔質の部材等でもよい。
【００６８】
また、イオン化源としては、軟Ｘ線に限らず、紫外線もしくはコロナ放電等であってもよい。なお、紫外線やコロナ放電を用いる場合は、高純度Ｎ2 等のような酸素を含まない非反応性ガスをイオン化する。これにより、オゾンが発生しない。また、紫外線を用いた場合は、電磁ノイズ及び発塵が無く、コロナ放電を用いた場合は、帯電体Ｓがイオン発生部１から離れているため電磁ノイズが小さくなると共に、酸素を含まない高純度の非反応性ガスを用いることによって発塵も少ない。
【００６９】
また、第１の実施の形態において、ＤＣ高電圧電源１２ａ，１２ｂの両方を同時に制御するのではなく、一方のＤＣ高電圧電源１２ａもしくは１２ｂの出力を一定にして、他方のＤＣ高電圧電源１２ｂもしくは１２ａの出力のみ制御するようにしてもよい。この場合、両方を同時に制御する場合に比べて制御点が１つしかないが、制御が安定している。
【００７０】
同様に、第２の実施の形態において、第１及び第２のイオン発生チャンバ８ａ，８ｂの両方にイオン制御用電極４０ａ，４０ｂを設けるのではなく、どちらか一方のみに設けて、その一方から発生する正イオンもしくは負イオンの発生量のみを増減させるようにしてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、イオン化手段として軟Ｘ線を用いることにより、もしくは、酸素を含まない高純度の非反応性ガスをイオン化することにより、オゾンや電磁ノイズ、及び発塵等の発生を無くしたり、少なくしたりすることができる。また、イオン化を別個に設けられたイオン発生チャンバ内で行い、チューブ等で帯電体の近傍まで搬送するため、狭いスペースに対する除電を行うことが可能となる。更に、イオン発生チャンバ内でフィルタ電極及び背面電極を用いてイオンの単極分離を行っているため、効率よくイオンを分離させることができ、除電性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による空気イオン化装置の構成を示す模式図である。
【図２】同実施の形態におけるセンサ２１の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図３】同実施の形態における検出部２６の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による空気イオン化装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１…イオン発生部
２…イオン搬送部
３…イオンミキシング部
４，４ａ，４ｂ…供給管
８ａ…第１のイオン発生チャンバ
８ｂ…第２のイオン発生チャンバ
９ａ，９ｂ…軟Ｘ線発生部
１１ａ，１１ｂ…フィルタ電極
１２ａ，１２ｂ，４１ａ，４１ｂ…ＤＣ高電圧電源
１３ａ，１３ｂ…背面電極
１４ａ，１４ｂ…チューブ
１５ａ，１５ｂ…短管
１６…開口部
２０…イオンバランス制御部
２１…センサ
２２…フィードバック制御回路
２６…検出部
２７…調節部
２８…制御部
３０…標準抵抗
３１…電圧計
４０ａ，４０ｂ…イオン制御用電極

Claims

ガスを供給するガス供給手段と、前記ガスを正負イオンにイオン化するイオン化手段、及び前記正負イオンから一方のイオンのみを単極分離する単極分離手段を備え、前記単極分離手段により正イオンを分離して発生する第１のイオン発生チャンバと、
前記ガスを正負イオンにイオン化するイオン化手段、及び前記正負イオンから一方のイオンのみを単極分離する単極分離手段を備え、前記単極分離手段により負イオンを分離して発生する第２のイオン発生チャンバと、
前記第１及び第２のイオン発生チャンバからそれぞれ発生する正負イオンを搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される正負イオンを帯電体に供給するミキシング部と
を具備し、
前記単極分離手段は、前記イオン化手段によってイオン化されたイオンの通過する空間内におけるイオンの送出口側に配置された多孔質の部材からなり、当該イオン発生チャンバが発生すべきイオンと同極性の電圧が印加されるフィルタ電極と、前記イオンの通過する空間内における前記フィルタ電極より前記イオン化手段側であって、前記チャンバの内壁面に配置され、前記フィルタ電極と同極性の電圧が印加される背面電極とから構成されていることを特徴とする空気イオン化装置。
前記イオン化手段は、軟Ｘ線発生装置であることを特徴とする請求項１記載の空気イオン化装置。
前記帯電体に供給される正負イオンの割合を検出し、その正負イオンの割合に応じて、前記第１及び第２のイオン発生チャンバの少なくともいずれか一方の前記単極分離手段に対する印加電圧を増減させるイオンバランス制御手段を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の空気イオン化装置。
前記第１及び第２のイオン発生チャンバの少なくともいずれか一方につき、前記フィルタ電極を通過したイオンの通る空間内に配置され、当該イオン発生チャンバが発生すべきイオンと反対極性の電圧が印加されるイオン制御用電極と、前記帯電体に供給される正負イオンの割合を検出し、その正負イオンの割合に応じて、前記イオン制御用電極に対する印加電圧を増減させるイオンバランス制御手段とを具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の空気イオン化装置。
前記イオンバランス制御手段は、前記正負イオンが付着するように前記帯電体近傍に配置された金属板からなるセンサと、前記正負イオンの過不足によって前記センサに発生する微少電流を検出する検出部と、前記検出部によって検出される前記微少電流の量を目標値と比較する調節部と、前記調節部による比較の結果により、前記正負イオンの過不足に応じて前記印加電圧を増減させる制御部とを備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の空気イオン化装置。
前記ガスは、酸素を含まない高純度の非反応性ガスであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の空気イオン化装置。
第１及び第２のイオン発生チャンバを配置し、それぞれにガスを供給してイオン化手段により内部でそのガスをイオン化し、
前記第１及び第２のイオン発生チャンバのそれぞれの内部で、イオン化されたイオンの通る空間にフィルタ電極を配置して、前記第１のイオン発生チャンバの前記フィルタ電極には正の電圧、前記第２のイオン発生チャンバの前記フィルタ電極には負の電圧を印加し、
前記イオン化手段によってイオン化されたイオンの通過する空間内におけるイオンの送出口側に配置された多孔質の部材からなり、当該イオン発生チャンバが発生すべきイオンと同極性の電圧が印加されるフィルタ電極と、前記イオンの通過する空間内における前記フィルタ電極より前記イオン化手段側であって、前記チャンバの内壁面に配置され、前記フィルタ電極と同極性の電圧が印加される背面電極とから構成されている単極分離手段により、
前記第１のイオン発生チャンバにおいて正イオンを単極分離させ、前記第２のイオン発生チャンバにおいて負イオンを単極分離させ、
前記第１及び第２のイオン発生チャンバから発生する正負イオンを帯電体近傍まで搬送して、該帯電体に正負イオンを供給することを特徴とする空気イオン化方法。