JP4838637B2 - イオン発生装置 - Google Patents
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Description
本発明は被処理物にイオン化された気体を吹き付けて被処理物を処理するイオン発生装置に関する。
半導体チップなどの電子部品の製造や組立を行う場合に、電子部品やその製造および組立を行う治具などに静電気が発生すると、電子部品の製造や組立作業を円滑に行うことができない。そこで、イオナイザーとも言われるイオン発生装置を用いて除電が必要となる部材にイオン化された空気を吹き付けるようにしている。帯電された状態の部材表面にイオン化された空気を供給することにより帯電を中和することができる。
従来のイオン発生装置は、特許文献１に記載されるように、放電針を有しており、放電針に交流電圧を印加することにより空気を介してコロナ放電を起こし、コロナ放電の電界によって空気中の酸素をイオン化している。
特開２００３−２４３１９９号公報
しかしながら、放電針を用いてコロナ放電により空気をイオン化させるようにしたイオン発生装置においては、放電現象が発生する領域を大きくすることには限度があり、大量のイオン化空気を発生させるには、複数の放電針を設ける必要がある。また、放電針からはコロナ放電により異物つまりパーティクルが発生してそれが被処理物に付着するおそれがある。異物が被処理物に付着すると、被処理物の加工歩留まりが低下する。
本発明の目的は、異物混入のない清浄なイオン化気体を発生できるイオン発生装置を提供することにある。
本発明のイオン発生装置は、表面に酸化チタンの被覆層が形成され、紫外線発生源から照射される紫外線により周囲の気体を正の荷電粒子と負の荷電粒子とに電離する受光体と、電源に接続され、前記受光体により電離された気体を有する空間に電界を形成し前記荷電粒子をイオン化する電極と、イオンを被処理物に吹き付ける送風手段とを有することを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、前記電源を交流電源とし、前記電極により形成されるプラスの電界によりプラスイオンを生成し、前記電極により形成されるマイナスの電界によりマイナスイオンを生成することを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、前記電源を直流電源とし、前記電源のプラス端子に接続される正の電極と、マイナス端子に接続される負の電極とを有し、前記正の電極により形成されるプラスの電界によりプラスイオンを生成し、前記負の電極により形成されるマイナスの電界によりマイナスイオンを生成することを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、貫通孔を有するシート状の導電性材料の母材表面に前記酸化チタンの被覆層を形成し、前記母材により前記受光体と前記電極とを形成し、前記貫通孔を貫通して前記被処理物に吹き付けられる気体により前記イオンを前記被処理物に供給することを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、貫通孔を有するシート状の受光体の表面に前記酸化チタンの被覆層を形成し、前記受光体に隣接させて前記電極を配置し、前記貫通孔を貫通して前記被処理物に吹き付けられる気体により前記イオンを前記被処理物に供給することを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、前記酸化チタンの被覆層により前記受光体に形成される表面に沿う気流に晒して前記電極を配置することを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、前記受光体を紫外線透過材料により形成し、前記紫外線発生源から前記受光体を透過して前記受光体の前記酸化チタンの被覆層に紫外線を照射することを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、紫外線透過材料により形成され表面に透明性の前記酸化チタンの被覆層が設けられた第１の受光体と、表面に前記酸化チタンの被覆層が設けられ前記第１の受光体を透過した紫外線が照射される第２の受光体とを有することを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、前記第１の受光体の表面に透明材料からなる電極を取り付けることを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、貫通孔を有するシート状の母材表面に前記酸化チタンの被覆層が形成された第１の受光体と、表面に前記酸化チタンの被覆層が形成され、前記第１の受光体に気体通過空間を介して対向して配置されるとともに前記第１の受光体の前記貫通孔を透過した紫外線が照射される板状の第２の受光体とを有し、前記第１と第２の受光体のそれぞれを電極とすることを特徴とする。
本発明のイオン発生装置は、貫通孔を有するシート状の母材表面に前記酸化チタンの被覆層が形成された第１の受光体と、貫通孔を有するシート状の母材表面に前記酸化チタンの被覆層が形成されるとともに前記第１の受光体に気体通過空間を介して対向して配置され第２の受光体とを有し、前記第１と第２の受光体のそれぞれを電極とすることを特徴とする。
本発明によれば、酸化チタンの被覆層が形成された受光体に紫外線を照射して気体をプラズマに電離して電界によりイオン化するので、イオン化された気体の中には異物が混入することなく、清浄なイオン化気体を発生させることができる。紫外線により気体をプラズマに電離するようにしたので、受光体のうち紫外線が照射される領域を面とすることができ、広い範囲でイオン化することができ、多量のイオン化空気を生成することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図９はそれぞれ本発明の実施の形態であるイオン発生装置の基本構造を示す概略図であり、これらの図においては、共通の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
図１に示すイオン発生装置１０ａは受光体１１ａを有している。この受光体１１ａは金属製の網材からなり多数の貫通孔１２が形成されたシート状ないしメッシュ状の母材１３を有し、その表面には酸化チタン(TiO2)の被覆層１４が形成されている。シート状の母材１３の表面に酸化チタンの被覆層１４を形成するには、母材１３を電解液の中で陽極として通電することにより母材１３の表面に酸化チタンの被覆層１４を生成することができる。このような陽極酸化による被覆層１４の形成に代えて、真空蒸着やスパッタリング等の真空めっきの技術によって母材１３の表面に被覆層１４を形成するようにしても良い。また、受光体１１ａ自体を酸化チタンのセラミックスにより形成するようにしても良い。
受光体１１ａの表面には、紫外線発生源１５から４００ｎｍ以下の紫外線波長を含む光が照射されるようになっており、この紫外線発生源１５としては紫外線ＬＥＤが用いられている。ただし、紫外線発生源１５としては、紫外線ＬＥＤに代えてブラックライト等の他の紫外線発生源を用いるようにしても良い。金属酸化物半導体である酸化チタンの被覆層１４に向けて紫外線を照射すると、酸化チタンが紫外線を受けて励起される。酸化チタンが励起されると、受光体１１ａの周囲の空気は、イオンつまり正の荷電粒子と、電子つまり負の荷電粒子とに電離してプラズマ１６となる。図１においては、プラズマ１６が点を付して示されている。
電離されてプラズマ１６となった空気の領域に電界を形成するために、線状の電極１７が配置されており、この電極１７には高電圧の交流が電源１８から給電ケーブル１９を介して供給されるようになっている。電極１７にプラスの電界が印加されると、プラズマ１６の中の電子つまり負の荷電粒子は、クーロン力により電極１７に引き付けられて中和され、プラズマ１６中の正の荷電粒子は電界とのクーロン力により電極１７から離れるように外方空間に放出され、空気中の他の原子、分子と結びつきプラスイオンとなる。
一方、電極１７にマイナスの電界が印加されると、プラズマ１６中の正の荷電粒子は電界のクーロン力により電極に引き付けられてこれに取り込まれ電子の供給を受けて中和され、プラズマ１６中の電子は電界とのクーロン力により電極１７から離れるように外方空間に放出され、さらに空気分子に取り込まれてマイナスイオンとなる。
外方空間に放出されたイオンを被処理物Ｗに向けて吹き付けるために、イオン発生装置１０ａは送風機２０を有し、この送風機２０は受光体１１ａに対向しており、送風機２０から吹き出される空気は貫通孔１２を貫通して被処理物Ｗに吹き付けられる。これにより、プラスイオンとマイナスイオンは被処理物Ｗに吹き付けられて、被処理物Ｗが静電気を帯びていても、静電気は中和される。
受光体１１ａに紫外線を照射して空気を電離してイオン化するようにしたので、コロナ放電により空気をイオン化する場合と比較して、イオン化時にパーティクルの発生をなくすことができる。受光体１１ａをシート状とすることにより、針状の電極を用いたコロナ放電の場合よりも広い面積の範囲で大量にイオン化空気を発生させることができる。
図２に示すイオン発生装置１０ｂは、受光体１１ｂの母材１３が電極を兼ねており、酸化チタンの被覆層１４に向けて紫外線発生源１５から４００ｎｍ以下の紫外線波長を含む光を照射すると、酸化チタンが紫外線を受けて励起される。酸化チタンが励起されると、受光体１１ｂの周囲の空気は、正の荷電粒子と負の荷電粒子とに電離してプラズマ１６となる。さらに、導電性材料からなる母材１３に電源１８から電力を印加するとともに送風機２０を駆動することにより、図１に示す場合と同様に、プラスイオンとマイナスイオンは被処理物Ｗに吹き付けられて、被処理物Ｗが静電気を帯びていても、静電気は中和される。このように、シート状の受光体１０ｂが電極を兼ねるようにすると、効率的にイオンを放出することができる。
図３に示すイオン発生装置１０ｃは、受光体１１ｃが板状となっており、板状の母材１３の表面に酸化チタンの被覆層１４が設けられている。送風機２０からは受光体１１ｃの表面に沿うように気流が供給され、この気流に晒されるように電極１７が配置されている。このイオン発生装置１０ｃにおいても、上述のように、プラスイオンとマイナスイオンを被処理物Ｗに吹き付けることができ、送風機２０からの空気を、貫通孔１２を透過させる場合に比して少ない抵抗力により被処理物Ｗに吹き付けることができる。
図４に示すイオン発生装置１０ｄは、紫外線発生源１５が容器２１内に収容されており、容器２１には板状の受光体１１ｄが取り付けられている。この受光体１１ｄの母材１３は紫外線透過材料で形成されており、その外面には酸化チタンの被覆層１４が設けられている。このように、紫外線発生源１５を容器２１内に組み込むようにすると、紫外線発生源１５へのゴミの付着を防止することができる。
図５に示すイオン発生装置１０ｅは、図４に示すイオン発生装置１０ｄと同様に紫外線発生源１５を収容する容器２１を有し、容器２１には紫外線透過材料からなる蓋部材２２が取り付けられている。蓋部材２２に対向して受光体１１ｅ1が第１の受光体として配置されており、この受光体１１ｅ1は受光体１１ｄと同様に、紫外線透過材料からなる母材１３の表面に酸化チタンの被覆層１４が設けられている。
受光体１１ｅ1に対向して第２の受光体として受光体１１ｅ2が空間を介して配置されており、この受光体１１ｅ2は酸化チタンのセラミックスからなる板状の母材の表面に酸化チタンの被覆層１４が設けられている。酸化チタンの被覆層１４は透明性を有しており、紫外線発生源１５からの紫外線波長を含む光は蓋部材２２、受光体１１ｅ1、および受光体１１ｅ1の被覆層１４を透過して受光体１１ｅ2の被覆層１４に照射される。
２つの受光体１１ｅ1、１１ｅ2の間の空間には、送風機２０から吐出される空気が供給されて気流が形成される。その気流に晒されるように、２つの電極１７が配置されている。したがって、２つの受光体１１ｅ1と１１ｅ2は、電源１８から印加される電力により、電離された空気を有する空間には両方の電極により電界が形成される。
図６に示されるイオン発生装置１０ｆは、電極１７が受光体１１ｆ1の表面に設けられた被覆層１４に設けられている。電極１７を被覆層１４と同様に酸化チタンにより形成すれば、被覆層１４と電極とを一体に形成することができる。第１の受光体としての受光体１１ｆ1に合わせて第２の受光体しての受光体１１ｆ2が受光体１１ｆ1に対向して空間を介して配置されており、この受光体１１ｆ2の表面には被覆層１４が設けられている。受光体１１ｆ2として受光体１１ｆ1と同一の構造のものを使用することにより、それぞれの受光体に対応させて、図５に示す場合と同様に２つの電極１７を有するイオン発生装置とすることができる。
このタイプのイオン発生装置１０ｆにおいても、図４および図５に示したイオン発生装置と同様に、紫外線発生源１５を容器の中に収容するようにしても良く、図１および図２に示すイオン発生装置においても容器の中に紫外線発生源１５を収容するようにしても良い。
図７に示されるイオン発生装置１０ｇは、図２に示すイオン発生装置１０ｂと同様に電極を兼ねる受光体１１ｇ1と、電極を兼ねる受光体１１ｇ2とを有しており、両方の受光体１１ｇ1および１１ｇ2は、空間を介して相互に平行となっている。受光体１１ｇ2は平板状の母材の表面に酸化チタンの被覆層１４が設けられており、紫外線発生源１５からの紫外線は受光体１１ｇ1の表面に設けられた被覆層１４に照射されるとともに、貫通孔１２を透過して受光体１１ｇ2の被覆層１４に照射される。
それぞれの受光体１１ｇ1と１１ｇ2は電源１８に接続されており、電源１８から印加される電力により、電離された空気を有する空間には両方の電極により電界が形成される。
図８に示されるイオン発生装置１０ｈは、それぞれ図２に示すイオン発生装置１０ｂと同様に電極を兼ねる受光体１１ｈ1と１１ｈ2とを有しており、それぞれの受光体１１ｈ1と１１ｈ2に対応させて紫外線発生源１５が２つ設けられている。
図９に示されるイオン発生装置１０ｉは、図８に示されるイオン発生装置１０ｈの変形例であり、それぞれ図２に示すイオン発生装置１０ｂと同様に電極を兼ねる受光体１１ｉ1と１１ｉ2とを有している。このイオン発生装置１０ｉは図８に示された送風機２０に代えて、空気を供給するパイプ２４を有している。それぞれのパイプ２４には空気を噴出する噴出孔２５が形成されており、噴出孔２５からの空気によりイオンを被処理物に吹き付ける気流が形成される。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。実施の形態では、空気をイオン化させるようにしているが、空気以外の他の気体をイオン化させる場合にも本発明を適用することができる。
上述したそれぞれの実施の形態においては、電源１８から電極１７に対して交流を印加させるようにしているが、直流を印加させるようしても良い。その場合には、電極としては電源のプラス端子に接続される正の電極と、マイナス端子に接続される負の電極とを受光体に隣接して配置し、正の電極により形成されるプラスの電界によりプラスイオンを生成し、負の電極により形成されるマイナスの電界によりマイナスイオンを生成する。
１０ａ〜１０ｉ イオン発生装置
１１ａ〜１１ｉ2 受光体
１２ 貫通孔
１３ 母材
１４ 被覆層
１５ 紫外線発生源
１６ プラズマ
１７ 電極
１８ 電源
Ｗ 被処理物
２０ 送風機（送風手段）
２１ 容器
２２ 蓋部材
２４ パイプ（送風手段）
２５ 噴出孔
１１ａ〜１１ｉ2 受光体
１２ 貫通孔
１３ 母材
１４ 被覆層
１５ 紫外線発生源
１６ プラズマ
１７ 電極
１８ 電源
Ｗ 被処理物
２０ 送風機（送風手段）
２１ 容器
２２ 蓋部材
２４ パイプ（送風手段）
２５ 噴出孔
Claims (11)
- 表面に酸化チタンの被覆層が形成され、紫外線発生源から照射される紫外線により周囲の気体を正の荷電粒子と負の荷電粒子とに電離する受光体と、
電源に接続され、前記受光体により電離された気体を有する空間に電界を形成し前記荷電粒子をイオン化する電極と、
イオンを被処理物に吹き付ける送風手段とを有することを特徴とするイオン発生装置。 - 請求項１記載のイオン発生装置において、前記電源を交流電源とし、前記電極により形成されるプラスの電界によりプラスイオンを生成し、前記電極により形成されるマイナスの電界によりマイナスイオンを生成することを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項１記載のイオン発生装置において、前記電源を直流電源とし、前記電源のプラス端子に接続される正の電極と、マイナス端子に接続される負の電極とを有し、前記正の電極により形成されるプラスの電界によりプラスイオンを生成し、前記負の電極により形成されるマイナスの電界によりマイナスイオンを生成することを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置において、貫通孔を有するシート状の導電性材料の母材表面に前記酸化チタンの被覆層を形成し、前記母材により前記受光体と前記電極とを形成し、前記貫通孔を貫通して前記被処理物に吹き付けられる気体により前記イオンを前記被処理物に供給することを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置において、貫通孔を有するシート状の受光体の表面に前記酸化チタンの被覆層を形成し、前記受光体に隣接させて前記電極を配置し、前記貫通孔を貫通して前記被処理物に吹き付けられる気体により前記イオンを前記被処理物に供給することを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置において、前記酸化チタンの被覆層により前記受光体に形成される表面に沿う気流に晒して前記電極を配置することを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置において、前記受光体を紫外線透過材料により形成し、前記紫外線発生源から前記受光体を透過して前記受光体の前記酸化チタンの被覆層に紫外線を照射することを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置において、紫外線透過材料により形成され表面に透明性の前記酸化チタンの被覆層が設けられた第１の受光体と、表面に前記酸化チタンの被覆層が設けられ前記第１の受光体を透過した紫外線が照射される第２の受光体とを有することを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項８記載のイオン発生装置において、前記第１の受光体の表面に紫外線透過材料からなる電極を取り付けることを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置において、貫通孔を有するシート状の母材表面に前記酸化チタンの被覆層が形成された第１の受光体と、表面に前記酸化チタンの被覆層が形成され、前記第１の受光体に気体通過空間を介して対向して配置されるとともに前記第１の受光体の前記貫通孔を透過した紫外線が照射される板状の第２の受光体とを有し、前記第１と第２の受光体のそれぞれを電極とすることを特徴とするイオン発生装置。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン発生装置において、貫通孔を有するシート状の母材表面に前記酸化チタンの被覆層が形成された第１の受光体と、貫通孔を有するシート状の母材表面に前記酸化チタンの被覆層が形成されるとともに前記第１の受光体に気体通過空間を介して対向して配置され第２の受光体とを有し、前記第１と第２の受光体のそれぞれを電極とすることを特徴とするイオン発生装置。
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