JPWO2009104511A1

JPWO2009104511A1 - Static eliminator

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Publication number: JPWO2009104511A1
Application number: JP2009554283A
Authority: JP
Inventors: 藤田　司; 司藤田; 橋本　尚明; 尚明橋本
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2011-06-23
Also published as: WO2009104511A1

Abstract

【課題】高純度の窒素ガス雰囲気のような不活性ガス雰囲気下で除電を行うときに、不活性ガス雰囲気を害することなく除電する。【解決手段】除電装置1はプラス側放電電極2と、マイナス側放電電極3とを備え、プラス側放電電極2には、直流（ＤＣ）電源4からプラス極性の高電圧が印加される。プラス側放電電極2周りの不活性ガス雰囲気をプラスイオンにイオン化すると共に、プラス側放電電極2とマイナス側放電電極3との間にて、マイナス側放電電極3を介してグランドから電子を放出可能な電界を形成する。【選択図】図1When performing neutralization in an inert gas atmosphere such as a high purity nitrogen gas atmosphere, the neutralization is performed without harming the inert gas atmosphere. A neutralizing device includes a positive discharge electrode and a negative discharge electrode, and a positive high voltage is applied to the positive discharge electrode from a direct current (DC) power supply. The inert gas atmosphere around the positive discharge electrode 2 can be ionized into positive ions, and electrons can be emitted from the ground between the positive discharge electrode 2 and the negative discharge electrode 3 via the negative discharge electrode 3. A strong electric field. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、除電装置に関し、より詳しくは、高純度な窒素ガス雰囲気（９９％以上の窒素ガスからなるもの）などの不活性ガス雰囲気中にてプラスイオンや電子を生成することによって被除電物を除電する除電装置に関する。 The present invention relates to a static eliminator, and more particularly, an object to be neutralized by generating positive ions and electrons in an inert gas atmosphere such as a high purity nitrogen gas atmosphere (consisting of 99% or more nitrogen gas). The present invention relates to a static eliminator for eliminating static electricity.

除電装置は、高電圧が印加される放電電極を備え、この放電電極に高電圧を印加することによりプラスイオン、マイナスイオンを生成し、このイオンを使って被除電物の除電を行う。 The static eliminator includes a discharge electrode to which a high voltage is applied. By applying a high voltage to the discharge electrode, positive ions and negative ions are generated, and the ions are neutralized using the ions.

除電装置は、被除電物の除電によって消費されるプラスとマイナスのイオン量に対応するイオンバランス制御が実行される。特許文献１は、放電電極とは別にイオン電流測定電極を用意し、このイオン電流測定電極によってイオン電流の電流値及び方向によって必要な極性のイオンが相対的に多くなるように放電電極に印加する高電圧を制御することを開示している。特許文献２は、イオンバランス制御の方法として、接地線に流れる電流を検出して、この電流の電流値及び方向によって必要な極性のイオンが相対的に多くなるように放電電極に印加する高電圧の電圧値又はパルス幅を制御することを開示している。 In the static eliminator, ion balance control corresponding to positive and negative ion amounts consumed by static elimination of the object to be neutralized is executed. In Patent Document 1, an ion current measuring electrode is prepared separately from the discharge electrode, and the ion current measuring electrode is applied to the discharge electrode so that ions having a necessary polarity are relatively increased depending on the current value and direction of the ion current. Controlling high voltage is disclosed. Patent Document 2 discloses a high voltage applied to a discharge electrode as a method of ion balance control by detecting a current flowing in a ground line and relatively increasing the number of ions having a required polarity depending on the current value and direction of the current. Of controlling the voltage value or the pulse width of the.

放電電極は（「放電電極針」とも呼ばれる）、一般的にステンレスやタングステンで作られているが、特許文献３は、固有抵抗値が５MΩ/cm〜２０MΩ/cmの酸化ジルコニウムからなる放電電極を提案し、酸化ジルコニウムは耐摩耗性に優れているため、摩耗による金属粒子の発塵が少なく且つ安定した放電特性を長時間継続できると共に電撃も少ないという利点を主張している。 The discharge electrode (also called “discharge electrode needle”) is generally made of stainless steel or tungsten. However, Patent Document 3 discloses a discharge electrode made of zirconium oxide having a specific resistance of 5 MΩ / cm to 20 MΩ / cm. It has been proposed that zirconium oxide is superior in wear resistance, and therefore has the advantage that metal particles are less dusted due to wear and that stable discharge characteristics can be maintained for a long time and electric shock is low.

ところで、特定の雰囲気中における被除電物に関して除電機能が十分に機能しないという問題が存在する。この問題点を特許文献４は詳しく説明している。すなわち、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をガラス板や透明樹脂板の表面に形成したＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子基板に対する製造工程は、窒素ガス雰囲気などに素子基板をおいて行われる。しかしながら、この窒素などの不活性ガス雰囲気における除電（ここでの除電とは、電極に高電圧を印加することにより、電極周りのガスをイオン化させることにより除電を行うコロナ放電タイプの除電を指す。）は、大気中における除電に比べ、除電機能が十分でないという問題がある。 By the way, there exists a problem that a static elimination function does not fully function regarding the static elimination object in a specific atmosphere. Patent document 4 explains this problem in detail. That is, a manufacturing process for an EL (electroluminescence) element substrate in which a TFT (thin film transistor) is formed on the surface of a glass plate or a transparent resin plate is performed in a nitrogen gas atmosphere or the like. However, the neutralization in an inert gas atmosphere such as nitrogen (the neutralization here refers to a corona discharge type neutralization in which neutralization is performed by ionizing a gas around the electrode by applying a high voltage to the electrode. ) Has a problem that the charge removal function is not sufficient compared with the charge removal in the atmosphere.

その理由としては、特許文献５が指摘するように、窒素雰囲気又は希ガス雰囲気つまり不活性ガス雰囲気でコロナ式放電タイプの除電装置を動作させた場合に、高純度の窒素や希ガスが電子と結合しないため負極のイオンが生成されないという問題が発生することが知られている。すなわち、窒素雰囲気下では、負のイオンが生成されず、代わりに電子が生成されてしまうという問題である。電子の移動速度は正のイオンに比べて１００〜１０００倍であり、上述したイオンバランス制御が実質的に不可能になってしまう。このことから、特許文献５では、電子と結合する所定の少量のガスを放電電極の近傍に注入して負のイオンを生成することを提案しており、電子と結合するガスとして、空気、酸素、二酸化炭素などを例示している。 The reason for this is that, as pointed out in Patent Document 5, when a corona discharge type static eliminator is operated in a nitrogen atmosphere or a rare gas atmosphere, that is, an inert gas atmosphere, high-purity nitrogen or rare gas is converted into electrons. It is known that the problem that the ions of the negative electrode are not generated due to the non-bonding occurs. In other words, in a nitrogen atmosphere, negative ions are not generated, but electrons are generated instead. The movement speed of electrons is 100 to 1000 times that of positive ions, and the above-described ion balance control becomes substantially impossible. For this reason, Patent Document 5 proposes that a predetermined small amount of gas that binds to electrons is injected in the vicinity of the discharge electrode to generate negative ions. And carbon dioxide.

特開２００５−２２８６５５号公報JP 2005-228655 A 特開２００７−１４９４１９号公報JP 2007-149419 A 特開平１１−２９７４５５号公報JP-A-11-297455 特開２００４−４７１７９号公報JP 2004-47179 A 特表２００２−５３３８８７号公報JP-T-2002-533887

しかしながら、特許文献５のように、少量とは言え空気などのガスを放電電極の近傍に注入することは、注入した酸素などによって不活性ガス雰囲気を害することであり、高純度の窒素や希ガスの雰囲気下で管理する必要のある被除電物に対して適用することができない。 However, as in Patent Document 5, injecting a gas such as air in the vicinity of the discharge electrode, although a small amount, is harmful to the inert gas atmosphere due to the injected oxygen or the like, such as high-purity nitrogen or noble gas It cannot be applied to the object to be neutralized that needs to be managed in the atmosphere.

本発明の目的は、不活性ガス雰囲気中においてプラスの電圧を放電電極に印加するだけで、プラスイオンと電子を用いて除電することのできる除電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a static eliminator capable of eliminating static electricity by using positive ions and electrons only by applying a positive voltage to a discharge electrode in an inert gas atmosphere.

上記の技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、
不活性ガス雰囲気で被除電物の除電を行う除電装置であって、
プラス側放電電極と、
該プラス側放電電極に対して所定の空間を隔てて設けられると共にグランドに接続されるマイナス側放電電極と、
前記プラス側放電電極に接続され、前記プラス側放電電極周りの不活性ガス雰囲気をプラスイオンにイオン化可能であるとともに、前記プラス側放電電極と前記マイナス側放電電極との間にて、前記マイナス側放電電極を介してグランドから電子を放出可能な電界を形成することが可能なプラスの極性の電圧を印加する電源とを有することを特徴とする除電装置を提供することにより達成される。According to the first aspect of the present invention, the above technical problem is
A static eliminator that neutralizes static charges in an inert gas atmosphere,
A positive-side discharge electrode;
A negative discharge electrode provided with a predetermined space apart from the positive discharge electrode and connected to the ground;
An inert gas atmosphere around the positive side discharge electrode is connected to the positive side discharge electrode and can be ionized into positive ions, and between the positive side discharge electrode and the negative side discharge electrode, the negative side This is achieved by providing a static eliminator having a positive polarity voltage capable of forming an electric field capable of emitting electrons from the ground through the discharge electrode.

すなわち、本発明によれば、不活性ガス雰囲気下でプラス側の放電電極にプラス側放電電極周りの不活性ガス雰囲気をプラスイオンにイオン化可能であるとともに、前記プラス側放電電極とマイナス側放電電極との間にて、前記マイナス側放電電極を介してグランドから電子を放出可能な電界を形成することが可能なプラスの極性の電圧を印加する電源が設けられる。 That is, according to the present invention, it is possible to ionize the inert gas atmosphere around the plus-side discharge electrode into plus ions in the plus-side discharge electrode under an inert gas atmosphere, and the plus-side discharge electrode and the minus-side discharge electrode. And a power source for applying a positive polarity voltage capable of forming an electric field capable of emitting electrons from the ground via the negative discharge electrode.

これにより、不活性ガス雰囲気中において、プラス側放電電極で生成されるプラスイオンによる除電能力と、マイナス側放電電極で生成される電子による除電能力とをプラス側放電電極にプラスの電圧を印加する簡易な構成で、均衡させることができる。 As a result, in an inert gas atmosphere, a positive voltage is applied to the positive discharge electrode for the charge removal capability by positive ions generated by the positive discharge electrode and the charge removal capability by electrons generated by the negative discharge electrode. It can be balanced with a simple configuration.

実施例の除電装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the static elimination apparatus of an Example. 比較例として自己放電方式の除電装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the self-discharge type static elimination apparatus as a comparative example. 実施例の除電装置のプラス側放電電極に印加する高電圧値を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the high voltage value applied to the plus side discharge electrode of the static elimination apparatus of an Example. 実施例の除電装置による除電効果を自己放電方式の除電装置の除電効果と比較するための図である。It is a figure for comparing the static elimination effect by the static elimination apparatus of an Example with the static elimination effect of the self-discharge type static elimination apparatus. イオンバランスのオフセットを調整するための第１の例として電子をガス流で搬送する例を示す図である。It is a figure which shows the example which conveys an electron with a gas flow as a 1st example for adjusting the offset of ion balance. イオンバランスのオフセットを調整するための第２の例としてマイナス側放電電極の本数を増加させる例を示す図である。It is a figure which shows the example which increases the number of minus side discharge electrodes as the 2nd example for adjusting the offset of ion balance. イオンバランスのオフセットを調整するための第３の例としてマイナス側放電電極の先端を被除電物に接近させる例を示す図である。It is a figure which shows the example which makes the front-end | tip of a minus side discharge electrode approach to a to-be-eliminated object as a 3rd example for adjusting the offset of ion balance. イオンバランスのオフセットを調整するための第４の例としてマイナス側放電電極の先端を尖らせ、プラス側放電電極の先端を丸める例を示す図である。It is a figure which shows the example which sharpens the front-end | tip of a minus side discharge electrode as a 4th example for adjusting the offset of ion balance, and rounds the front-end | tip of a plus side discharge electrode. イオンバランスのオフセットを調整するための第５の例としてプラス側放電電極とマイナス側放電電極とに抵抗値の異なる制限抵抗を設ける例を示す図である。It is a figure which shows the example which provides the limiting resistance from which resistance value differs in the plus side discharge electrode as a 5th example for adjusting the offset of ion balance, and a minus side discharge electrode. イオンバランスのオフセットを調整するための第６の例としてプラス側放電電極の近傍に接地導体を設ける例を示す図である。It is a figure which shows the example which provides a grounding conductor in the vicinity of the plus side discharge electrode as a 6th example for adjusting the offset of ion balance. 図１、図５〜図１０の例において、パルス状にプラス極性の高電圧をプラス側放電電極に印加してもよいことを説明するための図である。In the example of FIG. 1, FIG. 5 to FIG. 10, it is a figure for demonstrating that the high voltage of plus polarity may be applied to a plus side discharge electrode in a pulse form. イオンバランスのオフセットを調整しつつ不活性ガス雰囲気で制御可能なイオンバランスを保つための例としてマイナス側放電電極にもマイナス極性の高電圧を印加する例を示す図である。It is a figure which shows the example which applies the high voltage of a minus polarity also to a minus side discharge electrode as an example for maintaining the ion balance which can be controlled in an inert gas atmosphere, adjusting the offset of an ion balance.

Explanation of symbols

１除電装置
２プラス放電電極
３マイナス放電電極
４プラスＤＣ電源
Ｗ被除電物DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Static elimination apparatus 2 Positive discharge electrode 3 Negative discharge electrode 4 Plus DC power supply W Electric discharge object

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、実施例の除電装置の概要を示す。除電装置１は一対の放電電極２、３を有する。一方の放電電極２はプラス電極であり、他方の放電電極３はマイナス電極である。一対の放電電極２、３は、共に、この実施例では、先端が尖った電極針で構成されている。プラス側の放電電極２には、直流（ＤＣ）電源４からプラス極性の高電圧が印加される。他方、マイナス側の放電電極３は接地されている。 FIG. 1 shows an outline of the static eliminator of the embodiment. The static eliminator 1 has a pair of discharge electrodes 2 and 3. One discharge electrode 2 is a plus electrode, and the other discharge electrode 3 is a minus electrode. In this embodiment, the pair of discharge electrodes 2 and 3 are both constituted by electrode needles having sharp tips. A positive high voltage is applied to the positive discharge electrode 2 from a direct current (DC) power supply 4. On the other hand, the negative-side discharge electrode 3 is grounded.

プラス極性の高電圧が放電電極２に印加されることにより、電界が集中する放電電極２の先端でプラスイオンが生成され、プラス側の放電電極２とワーク（被除電物）Ｗとの間に電界によってプラスイオンが被除電物Ｗまで搬送される。他方、接地されたマイナス側放電電極３では、プラス側放電電極２との間の電界によって電流が流れ、これに伴う電子は自己拡散により被除電物Ｗに搬送される。言い換えれば、直流電源４からプラス側放電電極２に、電極２の周りの雰囲気をプラスイオン化できるとともに、プラス側放電電極２とマイナス側放電電極３との間に、グランドから電極３を介して電子を放出させる電界を形成可能な電圧を供給している。 By applying a positive high voltage to the discharge electrode 2, positive ions are generated at the tip of the discharge electrode 2 where the electric field concentrates, and between the discharge electrode 2 on the positive side and the work (electrostatic discharge object) W. The positive ions are conveyed to the object to be removed W by the electric field. On the other hand, in the grounded negative discharge electrode 3, a current flows due to an electric field between the positive discharge electrode 2, and electrons accompanying this flow are transported to the object to be discharged W by self-diffusion. In other words, the atmosphere around the electrode 2 can be positively ionized from the DC power source 4 to the positive discharge electrode 2, and the electrons from the ground via the electrode 3 can be connected between the positive discharge electrode 2 and the negative discharge electrode 3. Is supplied with a voltage capable of forming an electric field that emits.

除電装置１の効果を確認するために、比較例として図２に示す自己放電方式の除電装置１０を採用した。自己放電方式の除電装置１０は、共に接地された一対の放電電極１１、１２を備え、これらは絶縁材料からなる支持部材１３によって20mm離間した状態で配置させた。なお、放電電極１１、１２は共に尖った先端を有し、この先端から絶縁性支持部材１３との間の距離は20mmに設定した。また、放電電極１１、１２は共にその先端と被除電物Ｗとの間の離間距離が50mmとなるように配置した。また、被除電物（ワーク）Ｗは20pFの静電容量を備えた金属プレートを採用し、この金属プレートは150×150mmの大きさを備えていた。 In order to confirm the effect of the static eliminator 1, a self-discharge type static eliminator 10 shown in FIG. 2 was adopted as a comparative example. The self-discharge type static eliminator 10 includes a pair of discharge electrodes 11 and 12 that are both grounded, and these are arranged in a state separated by 20 mm by a support member 13 made of an insulating material. Each of the discharge electrodes 11 and 12 has a sharp tip, and the distance from the tip to the insulating support member 13 is set to 20 mm. Further, both the discharge electrodes 11 and 12 were arranged so that the distance between the tip of the discharge electrodes 11 and the object to be discharged W was 50 mm. Further, the object to be discharged (work) W was a metal plate having a capacitance of 20 pF, and this metal plate had a size of 150 × 150 mm.

これに対して実施例の除電装置１は、図１にも記載してあるとおり、自己放電方式の除電装置１０（図２）及び被除電物Ｗと実質的に同じ条件であったが、実施例の除電装置１に含まれるプラス極性の高電圧電源４は５kＶに設定した。なお、図１の参照符号５は、放電電極２、３を支持するための支持部材を示し、この支持部材５は、図２を参照して説明した支持部材１３と同様に絶縁材料から作られている。 On the other hand, the static eliminator 1 of the example was substantially the same conditions as the self-discharge type static eliminator 10 (FIG. 2) and the object to be neutralized W as shown in FIG. The positive polarity high voltage power supply 4 included in the static eliminator 1 of the example was set to 5 kV. Reference numeral 5 in FIG. 1 indicates a support member for supporting the discharge electrodes 2 and 3, and this support member 5 is made of an insulating material in the same manner as the support member 13 described with reference to FIG. ing.

ここに、プラスの直流電源４に印加する電圧の値の設定基準について図３を参照して説明すると、プラス側放電電極２に印加してコロナ放電させるプラスＤＣ高電圧の値は、プラス側放電電極２とマイナス側放電電極３との間の離間距離によって異なる。図３の白丸は、プラス側放電電極２に直流電源４からプラスの電圧を印加することにより放電を開始する、つまり電極２の周りの雰囲気をプラスイオンにイオン化することを開始する電圧値を示す。図３から分かるように、プラス側放電電極２とマイナス側放電電極３との間の離間距離が大きくなるほど、放電開始（イオン生成開始）するのに必要な高電圧の値が大きくなるのが分かる。また、図３の黒三角印は、直流電源４からプラスの電圧をプラス側放電電極２に印加することにより、マイナス側放電電極３とプラス側放電電極２との間に電界を形成し、且つマイナス側放電電極３を介してグランドから電子を放出することにより、両電極２ならびに３間で放電開始するのに必要なプラスＤＣ高電圧の値を示し、接地したマイナス側放電電極３とプラス側放電電極２との間の離間距離が大きくなるほど、電子を放電開始するのに必要なプラスＤＣ高電圧の値が大きくなるのが分かる。 Here, the standard for setting the value of the voltage applied to the positive DC power source 4 will be described with reference to FIG. 3. The value of the positive DC high voltage applied to the positive discharge electrode 2 to cause corona discharge is the positive discharge. It differs depending on the separation distance between the electrode 2 and the negative discharge electrode 3. A white circle in FIG. 3 indicates a voltage value at which discharge is started by applying a positive voltage from the DC power supply 4 to the positive discharge electrode 2, that is, the atmosphere around the electrode 2 is started to be ionized. . As can be seen from FIG. 3, it can be seen that the higher the separation distance between the plus-side discharge electrode 2 and the minus-side discharge electrode 3, the higher the value of the high voltage necessary for starting discharge (starting ion generation). . 3 indicates that an electric field is formed between the negative discharge electrode 3 and the positive discharge electrode 2 by applying a positive voltage from the DC power source 4 to the positive discharge electrode 2, and By discharging electrons from the ground via the negative discharge electrode 3, the value of the positive DC high voltage necessary for starting the discharge between the two electrodes 2 and 3 is shown. It can be seen that the larger the distance from the discharge electrode 2 is, the greater the value of the plus DC high voltage necessary to start discharging electrons.

したがって、実施例の除電装置１において、プラス側放電電極２とマイナス側放電電極３との間の離間距離の設定は、マイナス側放電電極３を介してグランドから電子を放出ために、プラスＤＣ高電圧の電圧値の設定と共に重要である。つまり、直流電源４からプラス側放電電極２に供給する電圧値は、電極２の周りの雰囲気をプラスイオン化できるとともに、プラス側放電電極２とマイナス側放電電極３との間の距離を考慮した上で、プラス側放電電極２とマイナス側放電電極３との間に、グランドから電極３を介して電子を放出させる電界を形成可能な大きさが少なくとも必要となる。 Therefore, in the static eliminator 1 of the embodiment, the setting of the separation distance between the plus-side discharge electrode 2 and the minus-side discharge electrode 3 is performed so as to emit electrons from the ground via the minus-side discharge electrode 3. It is important with the setting of the voltage value of the voltage. That is, the voltage value supplied from the DC power source 4 to the plus side discharge electrode 2 can positively ionize the atmosphere around the electrode 2 and consider the distance between the plus side discharge electrode 2 and the minus side discharge electrode 3. Therefore, at least a size capable of forming an electric field for emitting electrons from the ground via the electrode 3 between the plus side discharge electrode 2 and the minus side discharge electrode 3 is required.

また、図３を参照すると、白丸印を結ぶ曲線が、２つの電極の距離に対して常に、黒三角印を結ぶ曲線より高い位置に位置している。言い換えれば、２つの電極の距離がどのような距離においても、プラス側の放電電極２の周りにプラスイオンを生成開始する電圧が、マイナス側から電子の放出を開始する電圧より高く示されている。これは、一般的にマイナスのイオンや電子の生成（放出）が、プラスイオンの生成と比べた場合、低い電圧値にて開始されることに起因している。従って、２つの放電電極２ならびに３を同じ材料、同じ形状で形成した場合、更には、特殊な除電環境（いずれの電極の近傍に、イオンや電子を引き付ける外部環境が存在しない）でない場合は、上述したプラス側の放電電極２の周りにプラスイオンを生成開始する電圧とマイナス側から電子の放出を開始する電圧との関係が成立可能性は高い。 Also, referring to FIG. 3, the curve connecting the white circles is always positioned higher than the curve connecting the black triangles with respect to the distance between the two electrodes. In other words, regardless of the distance between the two electrodes, the voltage at which positive ions start to be generated around the positive discharge electrode 2 is shown higher than the voltage at which electrons start to be emitted from the negative side. . This is due to the fact that the generation (release) of negative ions and electrons is generally started at a lower voltage value as compared to the generation of positive ions. Therefore, when the two discharge electrodes 2 and 3 are formed with the same material and the same shape, and when there is no special static elimination environment (there is no external environment that attracts ions and electrons in the vicinity of any electrode), It is highly possible that the above-described relationship between the voltage at which positive ion generation starts around the positive discharge electrode 2 and the voltage at which electron emission starts from the negative side is established.

しかしながら、２つの放電電極２ならびに３を異なる材料、異なる形状で形成した場合、更には、特殊な除電環境（いずれの電極の近傍に、イオンや電子を引き付ける外部環境が存在する）の場合は、必ずしも上述したプラス側の放電電極２の周りにプラスイオンを生成開始する電圧とマイナス側から電子の放出を開始する電圧との関係が成り立つとは限らない。 However, when the two discharge electrodes 2 and 3 are formed with different materials and different shapes, and in the case of a special static elimination environment (external environment that attracts ions and electrons exists in the vicinity of any electrode), The relationship between the voltage at which positive ions start to be generated around the positive discharge electrode 2 and the voltage at which electrons start to be emitted from the negative side does not always hold.

しかしながら、いずれのケースにおいても、本発明のおけるプラス側の放電電極に印加する電圧値の条件としては、
(1)プラス側の放電電極２の周りにプラスイオンを生成できる値であり；
(2)マイナス側放電電極３とプラス側放電電極２との間に形成される電界が、マイナス側放電電極３を介してグランドから電子を放出できる値である、という２つの条件を満たすことが必要である。However, in any case, as a condition of the voltage value applied to the positive discharge electrode in the present invention,
(1) A value capable of generating positive ions around the discharge electrode 2 on the positive side;
(2) The two conditions that the electric field formed between the minus side discharge electrode 3 and the plus side discharge electrode 2 is a value that can emit electrons from the ground via the minus side discharge electrode 3 are satisfied. is necessary.

更に、上記２つの条件に加え、考慮すべきことは、各プラスとマイナス側放電電極と被除電物Ｗとの距離に応じ、各電極と被除電物Ｗとの間に除電に必要な電界を生成するための電圧を、上記２つの条件を満足する電圧で不足な場合、追加する必要がある。 Furthermore, in addition to the above two conditions, it should be considered that an electric field required for static elimination is generated between each electrode and the target object W depending on the distance between each positive and negative discharge electrode and the target object W. When the voltage for generating is insufficient to satisfy the above two conditions, it is necessary to add the voltage.

上記の意図に従って、実施例の除電装置１は、図１に記載した数値が設定されている。具体的には、上述した比較例の除電装置（自己放電方式）１０と同様に、プラス、マイナスの放電電極２、３間の距離は20mmに設定し、プラス側の放電電極２の先端と被除電物Ｗとの間の離間距離は50mmに設定した。なお、ここでの自己放電方式とは、プラス側の放電電極とマイナス側の放電電極のいずれに対しても、グランドとの接続を行い、電圧を印加する電源を接続せず、被除電物Ｗと各放電電極との間に、被除電物Ｗの帯電する電荷の大きさによって、または被除電物Ｗと各放電電極との間に形成される電界の強さによって、グランドからプラスイオンまたは電子を放出されるタイプの除電装置を指す。 In accordance with the above intention, the numerical values shown in FIG. 1 are set in the static eliminator 1 of the embodiment. Specifically, as in the above-described static elimination device (self-discharge method) 10 of the comparative example, the distance between the plus and minus discharge electrodes 2 and 3 is set to 20 mm, and the tip of the plus side discharge electrode 2 and the covered electrode are covered. The separation distance from the static eliminator W was set to 50 mm. Here, the self-discharge method means that the positive discharge electrode and the negative discharge electrode are both connected to the ground, the power supply for applying the voltage is not connected, and the object to be discharged W And each discharge electrode from the ground depending on the magnitude of the electric charge of the object to be discharged W or the strength of the electric field formed between the object to be discharged W and each discharge electrode. Refers to the type of static eliminator that is discharged.

図４は、実施例の除電装置１と比較例の除電装置１０との除電性能を示す。自己放電式の除電装置１０においては、一点鎖線で示すように、被除電物Ｗがプラス５kＶに帯電していた場合もマイナス５kＶに帯電していた場合にあっても、殆ど除電が行われなかった。これに対して、実施例の除電装置１においては、被除電物Ｗがプラス５kＶに帯電していた場合であってもマイナス５kＶに帯電していた場合であっても、除電開始から１秒経過する前にプラス/マイナス２kＶの範囲に除電できることが確認できた。 FIG. 4 shows the static elimination performance of the static eliminator 1 of the example and the static eliminator 10 of the comparative example. In the self-discharge type static eliminator 10, as shown by the alternate long and short dash line, the neutralization is hardly performed even when the object to be neutralized W is charged to plus 5 kV or minus 5 kV. It was. On the other hand, in the static eliminator 1 of the embodiment, one second has elapsed from the start of static elimination, regardless of whether the object to be neutralized W is charged to plus 5 kV or minus 5 kV. It was confirmed that the charge could be eliminated in the range of plus / minus 2 kV before the operation.

引き続いて図４を参照すると、実施例の除電装置１ではイオンバランスが「ゼロ」からオフセットし、この例では、プラス側にイオンバランスがオフセットしていることが分かる。このオフセットは、以下の理由で発生するものと考えられる。 Next, referring to FIG. 4, it can be seen that in the static eliminator 1 of the example, the ion balance is offset from “zero”, and in this example, the ion balance is offset to the plus side. This offset is considered to occur for the following reason.

(1)プラス５kＶに帯電する被除電物Ｗに対して除電を行う場合：
図４で示すように、プラス２ｋＶ付近に除電が収束しているが、これは、プラスに帯電している被除電物Ｗを除電するのに必要なマイナスの電子が、能動的に電源電圧を印加して生成されるプラスイオン発生下で、受動的（プラスイオンの生成する元となるプラスの電圧による電界にてマイナス側放電電極より引き出される）な行為で生成されるため、プラスに帯電する被除電物Ｗを十分に除電できない。(1) When neutralizing the object to be charged W charged to plus 5 kV:
As shown in FIG. 4, the neutralization is converged in the vicinity of plus 2 kV. This is because the negative electrons necessary to neutralize the positively charged object W are actively supplying the power supply voltage. It is positively charged because it is generated by the act of passive (extracted from the negative discharge electrode by the electric field due to the positive voltage that is the source of the positive ions) under the generation of positive ions generated by application. The object to be neutralized W cannot be sufficiently neutralized.

(2)マイナス５kＶに帯電する被除電物Ｗに対して除電を行う場合：
図４で示すように、プラス２ｋＶ付近に除電が収束しているが、これは、マイナスに帯電している被除電物Ｗを除電するのに必要なプラスイオンが、能動的に電源電圧を印加して生成され、一方マイナスの電子は受動的（プラスイオンの生成する元となるプラスの電圧による電界にてマイナス側放電電極より引き出される）な行為で生成され、更に２つの放電電極間に形成される電界に拘束されて一部がプラス側の放電電極に吸収されるため、結果として過剰なプラスイオンにて中和状態を越え、プラス側に帯電してしまい、被除電物Ｗを十分に除電できない。(2) When neutralizing the object to be charged W charged to minus 5 kV:
As shown in FIG. 4, the neutralization is converged in the vicinity of plus 2 kV. This is because the positive ions necessary to neutralize the negatively charged object W are positively applied with the power supply voltage. On the other hand, negative electrons are generated by an act of being passive (extracted from the negative discharge electrode by an electric field by a positive voltage from which positive ions are generated) and further formed between the two discharge electrodes. Part of the positive electrode is absorbed by the discharge electrode on the plus side, and as a result, the neutralized state is exceeded by excess plus ions, and the plus side is charged. It cannot be neutralized.

このイオンバランスのオフセットは図５以降の構成を採用することにより調整可能である。すなわち、マイナス側放電電極３から被除電物Ｗに到達する電子の量がプラスイオンに比べて少ないときに、このアンバランスを調整する手段を図５以降の図面に基づいて説明する。 This ion balance offset can be adjusted by adopting the configuration shown in FIG. That is, a means for adjusting this imbalance when the amount of electrons reaching the object to be removed W from the negative discharge electrode 3 is smaller than that of positive ions will be described with reference to FIG.

図５の例の除電装置２０は、例えばマイナス側放電電極３の周囲又はマイナス側放電電極３の周面に沿ってガス流６を吐出させ、このガス流６の吐出量及び／又は風速を調整してマイナス側放電電極３の電子の自己拡散を助成して、被除電物Ｗに到達する電子の量を相対的に増やすことでイオンバランスのオフセットを調整する例を示す。ガス流６は高純度の窒素ガスで生成するのがよい。 5 removes the gas flow 6 around the negative discharge electrode 3 or along the peripheral surface of the negative discharge electrode 3, and adjusts the discharge amount and / or the wind speed of the gas flow 6, for example. Then, an example of adjusting the ion balance offset by assisting the self-diffusion of electrons of the negative discharge electrode 3 and relatively increasing the amount of electrons reaching the object to be removed W will be described. The gas stream 6 is preferably produced with high purity nitrogen gas.

図６の例の除電装置３０は、プラス側放電電極２の先端位置とマイナス側放電電極３の先端位置を相対的に異ならせる例を示すものであり、例えばマイナス側放電電極３の高さ位置を可変に調整可能な手段を設け、マイナス側放電電極３の先端と被除電物Ｗとの間の離間距離を小さくすることにより電子が被除電物Ｗに到達し易くすることでイオンバランスのオフセットを調整するようにしてもよい。 6 shows an example in which the tip position of the plus-side discharge electrode 2 and the tip position of the minus-side discharge electrode 3 are made relatively different. For example, the height position of the minus-side discharge electrode 3 is shown. The ion balance is offset by making it easier for electrons to reach the object to be removed W by reducing the distance between the tip of the negative discharge electrode 3 and the object to be removed W. May be adjusted.

図７の例の除電装置４０では、プラス側放電電極２の回りに複数のマイナス側放電電極３が配設されている。つまり、プラス側放電電極２の本数よりも多くのマイナス側の放電電極３が配設され、このマイナス側の放電電極３の相対的な本数によって、電子の自己拡散の割合を増やすことでイオンバランスのオフセットを調整することができる。勿論のことであるが、プラス側放電電極２の数よりも多いマイナス側の放電電極３を用意し、各マイナス側放電電極３にスイッチ（図示せず）を設けて、該スイッチをＯＮ/ＯＦＦすることによりマイナス側放電電極３の実質的な本数を調整するようにしてもよい。 In the static eliminator 40 of the example of FIG. 7, a plurality of negative side discharge electrodes 3 are disposed around the positive side discharge electrode 2. That is, more negative-side discharge electrodes 3 than the number of positive-side discharge electrodes 2 are provided, and the ion balance is increased by increasing the rate of self-diffusion of electrons according to the relative number of negative-side discharge electrodes 3. Can be adjusted. Of course, more negative discharge electrodes 3 than the number of positive discharge electrodes 2 are prepared, and a switch (not shown) is provided for each negative discharge electrode 3 so that the switches are turned ON / OFF. By doing so, the substantial number of the minus side discharge electrodes 3 may be adjusted.

図８の例の除電装置５０は、放電電極２、３の先端形状を異ならせことでイオンバランスのオフセットを調整する例を示すものであり、例えばプラス側放電電極２の先端２ａが尖っておらず、ラウンドした形状に形作られており、他方、マイナス側放電電極３の先端３ａは尖った形状に形作られている。 The static eliminator 50 in the example of FIG. 8 shows an example in which the offset of the ion balance is adjusted by changing the tip shapes of the discharge electrodes 2 and 3. For example, the tip 2 a of the plus-side discharge electrode 2 is sharp. The tip 3a of the negative side discharge electrode 3 is formed into a pointed shape.

図９の例の除電装置６０は、プラス側放電電極２とプラスのＤＣ電源４との間の第１の制限抵抗Ｒ１の抵抗値と、マイナス側放電電極３とグランドとの間の第２の制限抵抗Ｒ２の抵抗値とを異なる値に設定することでイオンバランスのオフセットを調整する例を示す。具体的には、例えば第１の制限抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さな抵抗値の第２の制限抵抗Ｒ２が設定される（Ｒ１＞Ｒ２）。なお、この第１、第２の制限抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を異ならせるのに加えて又は第１、第２の制限抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を異ならせる代わりにプラス側放電電極２の材料に比べて電気的な抵抗値が小さい材料でマイナス側放電電極３を作るようにしてもよい。 The static eliminator 60 in the example of FIG. 9 includes a resistance value of the first limiting resistor R1 between the plus side discharge electrode 2 and the plus DC power source 4, and a second value between the minus side discharge electrode 3 and the ground. An example is shown in which the ion balance offset is adjusted by setting the resistance value of the limiting resistor R2 to a different value. Specifically, for example, the second limiting resistor R2 having a resistance value smaller than the resistance value of the first limiting resistor R1 is set (R1> R2). In addition to making the resistance values of the first and second limiting resistors R1 and R2 different, or instead of making the resistance values of the first and second limiting resistors R1 and R2 different, The negative side discharge electrode 3 may be made of a material having a smaller electrical resistance value than the material.

図１０の例の除電装置７０にあっては、プラス側放電電極２の近傍に接地導体７１が配設され、この接地導体７１はイオンバランスのオフセットの調整のために位置調整可能であり、Ｘ方向つまりプラス側放電電極２の先端との高さ方向位置及びＹ方向つまりプラス側放電電極２との横方向位置を調整することができる。 In the static eliminator 70 in the example of FIG. 10, a ground conductor 71 is disposed in the vicinity of the plus-side discharge electrode 2, and the position of the ground conductor 71 can be adjusted to adjust the offset of the ion balance. It is possible to adjust the direction, that is, the height direction position with respect to the tip of the plus side discharge electrode 2 and the Y direction, ie, the position in the lateral direction with respect to the plus side discharge electrode 2.

上述した図１、図５〜図１０の例において、図１１に例示するようにプラスＤＣ電源４はパルス電源であってもよい。すなわち、プラス側放電電極２に対してプラス極性の高電圧をパルス状に印加してもよい。 In the example of FIGS. 1 and 5 to 10 described above, the plus DC power supply 4 may be a pulse power supply as illustrated in FIG. That is, a positive high voltage may be applied to the positive discharge electrode 2 in a pulsed manner.

また、図１〜図１０の変形例として、図１２に例示する除電装置８０のように、マイナス側の放電電極３に対してマイナスＤＣ電源８１からマイナスの高電圧を印加するようにしてもよく、この場合に、このマイナス側放電電極３に印加する電圧の値（絶対値）は、プラス側放電電極２に印加する電圧の値よりも小さな値（Ｅ(＋)＞｜Ｅ(−)｜）である。マイナス側放電電極３に印加するマイナスの高電圧の値は、これをマイナス側放電電極３に印加したときに被除電物Ｗとの間で放電が開始する程度に抑えた値に設定するのがよく、他方、プラス側放電電極２に印加するプラス極性の高電圧の値は、これをプラス側放電電極２に印加したときに被除電物Ｗとの間で放電が開始し且つプラスイオンを被除電物Ｗに搬送することのできる値に設定するのがよい。 As a modification of FIGS. 1 to 10, a negative high voltage may be applied from the negative DC power source 81 to the negative discharge electrode 3 as in the static eliminator 80 illustrated in FIG. 12. In this case, the voltage value (absolute value) applied to the negative discharge electrode 3 is smaller than the voltage value applied to the positive discharge electrode 2 (E (+)> | E (−) | ). The value of the negative high voltage applied to the negative side discharge electrode 3 is set to a value that is suppressed to such an extent that when the negative high voltage is applied to the negative side discharge electrode 3, a discharge starts with the object to be discharged W. On the other hand, the value of the positive polarity high voltage applied to the plus side discharge electrode 2 is such that when this is applied to the plus side discharge electrode 2, the discharge starts with the object to be discharged W and the plus ions are covered. It is good to set to the value which can be conveyed to the static elimination object W.

また、除電装置８０は、プラス/マイナスの高電圧がプラス側又はマイナス側の放電電極２、３に交互にパルス状に印加されるが、印加する高電圧のDutyを制御することによりイオンバランスのオフセットを調整してもよいことは勿論である。 In the static eliminator 80, a plus / minus high voltage is alternately applied to the plus or minus discharge electrodes 2 and 3 in a pulsed manner, and the ion balance is controlled by controlling the duty of the applied high voltage. Of course, the offset may be adjusted.

Claims

A static eliminator that neutralizes static charges in an inert gas atmosphere,
A positive-side discharge electrode;
A negative discharge electrode provided with a predetermined space apart from the positive discharge electrode and connected to the ground;
An inert gas atmosphere around the positive side discharge electrode is connected to the positive side discharge electrode and can be ionized into positive ions, and between the positive side discharge electrode and the negative side discharge electrode, the negative side And a power supply for applying a positive polarity voltage capable of forming an electric field capable of emitting electrons from the ground through the discharge electrode.

The static eliminator according to claim 1,
It further has an ion balance offset adjusting means,
A static eliminator comprising a ground conductor, wherein the ion balance offset adjusting means is capable of adjusting a separation distance from a tip of a plus-side discharge electrode.

The static eliminator according to claim 1 or 2,
It further has an ion balance offset adjusting means,
A static eliminator in which the ion balance offset adjusting means forms the plus-side discharge electrode and the minus-side discharge electrode with materials having different electrical resistance values.

The static eliminator according to claim 1 or 2,
It further has an ion balance offset adjusting means,
The ion balance offset adjusting means includes a first limiting resistor of the positive discharge electrode and a second limiting resistor of the negative discharge electrode having a resistance value different from that of the first limiting resistor. .

The static eliminator according to claim 1 or 2,
It further has an ion balance offset adjusting means,
The ion balance offset adjustment means adjusts the ion balance by discharging an inert gas flow around the negative discharge electrode or along the peripheral surface of the negative discharge electrode, and adjusting the gas flow. A static eliminator.

The static eliminator according to claim 2,
It further has an ion balance offset adjusting means,
The neutralization apparatus, wherein the ion balance offset adjusting means includes a larger number of negative side discharge electrodes than the number of positive side discharge electrodes.

The static eliminator according to claim 1 or 2,
It further has an ion balance offset adjusting means,
The static eliminator, wherein the ion balance offset adjusting means makes the tip shapes of the plus side discharge electrode and the minus side discharge electrode different.

The static eliminator according to claim 1 or 2,
It further has an ion balance offset adjusting means,
The ion balance offset adjusting means varies the separation distance between the object to be discharged and the tip of the positive discharge electrode and the separation distance between the object to be discharged and the tip of the negative discharge electrode. A static eliminator.