KR101959280B1 - 전하발생장치 - Google Patents

Abstract

전하발생장치로서의 이오나이저(10)에서는, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)가 대향하여 배치되고, 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)가 대향하여 배치된다. 제1 고전압 전원부(70A)는, 제1 배선부(74A)를 통하여 침 전극(44a, 44c, 44e)에 교류 고전압을 인가하는 한편, 제2 고전압 전원부(70B)는, 제2 배선부(74B)를 통하여 침 전극(44b, 44d)에 상기 교류 고전압과는 180°위상이 다른 교류 고전압을 인가한다.

Description

전하발생장치{ELECTRIC CHARGE GENERATING DEVICE}

본 발명은, 이온을 발생하는 전하발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전하를 제거하는 대상인 대상물을 향하여 이온을 방출함으로써, 상기 대상물에 대전된 전하를 중화하여 제거하는 이오나이저로서 적절한 전하발생장치에 관한 것이다.

예를 들면, 전하를 제거하는 대상의 대상물을 향하여 이온을 방출함으로써, 상기 대상물에 대전된 전하를 중화하여 제거하는 이오나이저가 미국 특허 제6693788호 명세서 및 국제공개 제2007/122742호 팸플릿에 개시되어 있다.

미국특허 제6693788호 명세서의 이오나이저에서는, 침(needle) 전극에 교류 전압을 인가함으로써, 상기 침 전극의 근방에서 플러스 이온 및 마이너스 이온을 번갈아 발생시켜, 발생한 플러스 이온 및 마이너스 이온을 대상물을 향하여 번갈아 방출함으로써 해당 댕상물의 전하를 제거한다.

또한, 미국특허 제6693788호 명세서의 다른 이오나이저 및 국제공개 제2007/122742호 팸플릿의 이오나이저에서는, 일측의 침 전극에 교류 전압을 인가함과 동시에, 타측의 침 전극에 상기 교류 전압과 다른 극성의 교류 전압을 인가함으로써, 각 침 전극의 근방에서 플러스 이온 및 마이너스 이온을 동시에 발생시켜, 발생시킨 플러스 이온 및 마이너스 이온을 대상물을 향하여 방출함으로써 해당 대상물의 전하를 제거한다.

미국특허 제6693788호 명세서 국제공개 제2007/122742호 팸플릿

그런데, 이오나이저는, 비교적 높은 전압 레벨의 교류 전압(교류 고전압)을 침 전극에 인가함으로써 플러스 이온 및 마이너스 이온을 발생시킨다. 이 경우, 이오나이저는, 전하를 제거하는 공간(제전공간) 내의 이온 밸런스를 조정함으로써 플러스 이온 및 마이너스 이온을 균일하게 분포시켜, 대상물의 표면에 플러스 이온 및 마이너스 이온을 도달시킴으로써, 해당 대상물의 전하를 제거한다.

그러나, 펄스적으로 플러스 이온 및 마이너스 이온을 번갈아 발생시켜, 플러스 이온 및 마이너스 이온을 번갈아 대상물에 도달시키면, 대상물에 대한 플러스 이온 및 마이너스 이온의 도달 주기에 기인하여, 해당 대상물에서의 전위 진폭이 커져 버린다. 또한, 침 전극에 교류 고전압을 인가하는 전원이나, 해당 전원과 침 전극을 전기적으로 접속하는 배선에 기인하여 대상물에 유도되는 전하(이하, 유도전하라고도 함)가 대상물에서 노이즈의 원인이 되며, 이 경우에도 해당 대상물에서의 전위 진폭이 커져 버린다.

이와 같은 전위 진폭의 증대를 억제하고, 본래의 작은 전위 진폭이 되도록 하기 위하여는, 하기 (a)~(c)의 대책이 고려된다.

(a) 플러스 이온 및 마이너스 이온의 발생 방법을 연구한다. (b) 유도 전하 및 노이즈 자체를 억제한다. (c) 플러스 이온 및 마이너스 이온의 발생 주기를 조정하여 플러스 이온 및 마이너스 이온의 도달 주기를 짧게 함으로써 전위 진폭을 작게 하거나, 또는 유도 전하에 기인한 노이즈의 영향을 상대적으로 작게 한다.

더욱 구체적으로는, 하기 (1)~(6)의 대책이 고려된다.

(1) 대상물과 이오나이저를 될 수 있는 한 이격시킨다. (2) 이오나이저와 전원을 별개체로 하고, 대상물과 전원을 될 수 있는 한 이격시킨다. (3) 교류 고전압의 주파수를 높게 한다. (4) 이오나이저 내부의 전원 및 배선을 실드(shield)한다. (5) 일측 전극에 플러스의 교류 고전압을 인가함과 동시에, 타측 전극에 마이너스의 교류 고전압을 인가한다. (6) 플러스 이온 및 마이너스 이온의 발생 개소 근방에서 극성이 다른 이온을 동시에 발생시킨다.

그러나, 상기 (1)~(6)의 대책에서는, 하기의 문제가 발생한다.

(1)의 대책에서는, 대상물과 이오나이저와의 거리가 커지므로, 대상물에 도달하는 플러스 이온 및 마이너스 이온의 양이 감소한다. 이 결과, 대상물의 전하 제거에 시간이 걸려 전하 제거 속도가 저하되고, 이오나이저의 전하 제거 성능이 저하된다.

여기서, 이오나이저와 대상물을 근접시켜 플러스 이온 및 마이너스 이온을 대상물에 확실하게 도달시키는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이오나이저에 부수된 전원 및 배선도 대상물에 근접하게 되므로, 유도 전하 및 노이즈가 발생하기 쉬워지며, 전위 진폭을 작게 할 수 없다. 따라서, 이오나이저와 대상물과의 거리를 줄이는 것은 불가능하다.

(2)의 대책에서는, 전원 및 배선이 이오나이저의 밖에 있기 때문에, 배선의 배치 방식을 연구할 필요가 있는 등, 교류 고전압으로부터 사용자를 보호하기 위한 대책을 별도로 행할 필요가 있다. 따라서, 이오나이저의 취급이 곤란하게 되는 등 사용상의 제한이 발생한다.

(3)의 대책에서는, 교류 전압의 플러스 부분 또는 마이너스 부분을 침 전극에 인가하는 시간이 각각 짧아진다. 따라서, 플러스 이온 및 마이너스 이온의 발생 주기가 짧아져 플러스 이온 및 마이너스 이온의 도달 주기가 짧아지고, 전위 진폭이 작아진다. 이 때문에, 플러스 이온 및 마이너스 이온의 발생량이 매우 감소한다. 따라서, 전하 제거 속도가 저하되고, 이오나이저의 전하 제거 성능이 저하된다.

(4)의 대책에서는, 발생한 플러스 이온 및 마이너스 이온이 쉴드(shield)에 흡수되어 버려, 대상물에 도달하는 플러스 이온 및 마이너스 이온의 양이 감소한다. 이 경우에도, 전하 제거 속도가 저하되고, 이오나이저의 전하 제거 성능이 저하된다.

(5)의 대책에서는, 일측의 침 전극 근방에서 플러스 이온이 발생함과 동시에, 타측의 침 전극 근방에서 마이너스 이온이 발생한다. 따라서, 제전공간에 있어서 일측의 침 전극과 타측의 침 전극 사이의 영역에서는, 플러스 이온 및 마이너스 이온 쌍방을 같은 시간대에 대상물에 도달시킬 수 있다. 따라서, 플러스 이온과 마이너스 이온이 섞여 존재하여 이온 밸런스가 얻어지고, 전위 진폭을 작게 할 수 있다. 그러나, 플러스 이온만 존재하는 영역이나 마이너스 이온만 존재하는 영역(제전공간의 단부)에서는, 대상물에 어느 일측의 종류의 이온밖에 도달하지 않는다. 따라서, 이온 밸런스가 얻어지지 않으며, 전위 진폭이 커져버리게 된다. 이 결과, 대상물의 전하 제거를 실제 행할 수 있는 영역이 제한된다.

(6)의 대책에서는, 극성이 다른 이온을 발생시키기 위하여 다른 침 전극을 준비하고, 해당 다른 침 전극에 교류 고전압을 인가할 필요가 있다. 즉, 다른 침 전극에 교류 고전압을 인가하기 위하여 다른 전원이나, 해당 다른 전원과 다른 침 전극을 전기적으로 접속하기 위한 다른 배선도 준비할 필요가 있다. 이 경우에는, 다른 전원 및 다른 배선에 기인하여 유도 전하도 발생하고, 해당 유도 전하에 의한 노이즈로 전위 진폭이 매우 커지게 된다.

이와 같이 종래의 이오나이저에서는, 전극에 교류 고전압을 인가하는 전원이나, 해당 전원과 전극을 전기적으로 접속하는 배선에 기인하여, 대상물에 유도 전하가 발생하며, 해당 유도 전하에 의한 노이즈로 대상물에서의 전위 진폭이 실제값보다 커지고 마는 것이다. 또한, 유도 전하 및 노이즈를 효과적으로 배제하는 것도 곤란하다.

그리고, 상기의 설명에서는, 전하발생장치가 이오나이저인 경우에 관하여 설명하였으나, 이온을 방출하여 대상물을 대전시키는 전하발생장치로서의 대전장치에서도, 침 전극에 대한 고전압의 인가에 기인하여 이온이 발생하므로, 같은 문제가 야기되는 것도 상정할 수 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 해소하기 위하여 발명된 것으로, 전원 및 배선에 기인하여 대상물에 발생하는 유도 전하 및 해당 유도 전하에 의한 노이즈의 영향을 배제할 수 있는 전하발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전하발생장치는, 적어도 2개의 전극과, 일측의 제1 전극에 제1 전압을 인가하는 제1 전원부와, 타측의 제2 전극에 상기 제1 전압과 다른 극성의 제2 전압을 인가하는 제2 전원부와, 상기 제1 전원부와 상기 제1 전극을 전기적으로 접속하는 제1 배선부와, 상기 제2 전원부와 상기 제2 전극를 전기적으로 접속하는 제2 배선부를 가진다.

이 경우, 상기 제1 전원부로부터 상기 제1 배선부를 통하여 상기 제1 전극에 상기 제1 전압을 인가함과 동시에, 상기 제2 전원부로부터 상기 제2 배선부를 통하여 상기 제2 전극에 상기 제2 전압을 인가하면, 상기 제1 전극의 근방에서 이온이 발생함과 동시에, 해당 이온과는 다른 극성의 이온이 상기 제2 전극의 근방에서 발생한다.

따라서, 상기 전하발생장치가 이오나이저라면, 발생한 상기 이온을 대상물을 향하여 방출함으로써, 해당 대상물에 대전한 전하를 중화하여 제거하는 것이 가능하다. 한편, 상기 전하발생장치가 대전장치라면, 발생한 상기 이온을 대상물을 향하여 방출함으로써, 해당 대상물을 대전시키는 것이 가능하다.

그런데, 전술한 바와 같이 종래의 전하발생장치에서는, 전극에 교류 전압을 인가하는 전원이나, 해당 전원과 상기 전극을 전기적으로 접속하는 배선에 기인하여, 대상물에 유도 전하가 발생하고, 해당 유도 전하에 기인한 노이즈에 의하여 상기 대상물에서의 전위 진폭이 실제값보다 커져버림과 동시에, 상기 유도 전하 및 상기 노이즈를 효과적으로 배제할 수 없었다.

여기서, 본 발명에 따른 전하발생장치에서는, 이러한 과제를 해결하여, 위에서 설명한 목적을 달성하기 위하여, 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부가 대향하여 배치되거나, 및/또는, 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부가 대향하여 배치된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 상기 제1 전원부로부터 상기 제1 배선부를 통하여 상기 제1 전극에 인가되는 상기 제1 전압과, 상기 제2 전원부로부터 상기 제2 배선부를 통하여 상기 제2 전극에 인가되는 상기 제2 전압은, 상호 다른 극성이다. 이 때문에, 상기 제1 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈와, 상기 제2 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈에 관하여도, 각각 상호 다른 극성이 된다. 따라서, 이들 유도 전하 및 노이즈는 상호 상쇄됨으로써, 각 유도 전하 및 각 노이즈를 효과적으로 배제할 수 있다.

이와 같이 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부를 대향 배치시키거나, 혹은 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부를 대향 배치시킴으로써, 상기 제1 전원부 및 상기 제2 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈나, 상기 제1 배선부 및 상기 제2 배선부에 기인한 유도 전하 및 노이즈의 전위 진폭에 대한 영향을 없앨 수 있다. 이 결과, 본 발명에서는, 상기 제1 전원부, 상기 제2 전원부, 상기 제1 배선부 및 상기 제2 배선부와, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 일체적으로 구성하고, 상기 제1 전원부, 상기 제2 전원부, 상기 제1 배선부 및 상기 제2 배선부에 대한 쉴드(shield) 대책이 필요없게 된다.

즉, 본 발명에 따른 전하발생장치에서는, 전기 절연 재료로 이루어진 하우징의 표면에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 노출시켜, 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부, 및/또는, 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부를 상기 하우징 내에 배치할 수 있게 된다.

따라서, 상기 전하발생장치와 대상물을 근접시킨 상태에서, 해당 전하발생장치를 사용할 수 있다. 또한, 실드 대책이 필요없으므로, 실드에 대한 이온의 흡수가 없어진다. 이 결과, 대상물의 표면에 도달하는 이온의 양을 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 상기 전하발생장치를 상기 대상물에 근접시켜 이온을 발생시키면, 상기 대상물에 대한 전하 제거 속도나 대전 속도를 향상시킬 수 있으며, 해당 전하발생장치의 전하 제거 성능 또는 대전 성능을 높일 수 있다.

그리고, 상기 하우징 내에 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부, 및/또는 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부를 배치하면, 상기 전하발생장치의 사용 상태도 향상된다.

이 경우, 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부의 길이 방향, 및/또는 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부의 길이 방향을 따라서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 번갈아 배치하면, 바(bar) 타입의 전하발생장치를 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 번갈아 배치함으로써, 상기 전하발생장치와 상기 대상물 사이의 공간에서는, 플러스 이온과 마이너스 이온이 균일하게 분포하고, 쏠림이 없는 균일한 전하 제거를 실시할 수 있게 되며, 전하 제거 성능을 한층 더 높을 수 있다. 또한, 상기 대상물에 대한 상기 플러스 이온 및 상기 마이너스 이온의 도달 주기에 기인하여 해당 대상물에서 전위 진폭이 증대되는 것도 억제할 수 있다.

특히, 평면에서 보아 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부 사이, 및/또는 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부 사이에서 상기 길이 방향을 따라 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 번갈아 배치하면, 가상선 위에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 배치되게 되므로, 상기 제1 전원부 및 상기 제2 전원부나, 상기 제1 배선부 및 상기 제2 배선부는 해당 가상선을 중심으로하여 선대칭으로 배치되는 것이다.

따라서, 상기 제1 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈와 상기 제2 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈가 상호 상쇄됨과 동시에, 상기 제1 배선부에 기인한 유도 전하 및 노이즈와 상기 제2 배선부에 기인한 유도 전하 및 노이즈가 상호 상쇄되는 것이다. 이 결과, 이들 유도 전하 및 노이즈의 전위 진폭에 대한 영향을 효과적으로 배제할 수 있다. 또한, 상기 대상물에 대한 상기 플러스 이온 및 상기 마이너스 이온의 도달주기에 기인한 전위 진폭의 증대도 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 복수의 상기 제1 전극과 복수의 상기 제2 전극을 평면에서 보아 가상 원주 위에 배치한 경우, 상기 제1 전극에 접속되는 상기 제1 배선부 및 상기 제1 전원부와, 상기 제2 전극에 접속되는 상기 제2 배선부 및 상기 제2 전원부는, 상기 가상 원주의 중심에 대하여 점대칭으로 배치되는 것이 가능하게 된다. 따라서, 상기 제1 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈와 상기 제2 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈를 효과적으로 상쇄시켜 제거할 수 있음과 동시에, 상기 제1 배선부에 기인한 유도 전하 및 노이즈와 상기 제2 배선부에 기인한 유도 전하 및 노이즈를 효과적으로 상쇄하여 없앨 수 있다. 이 경우에도 대상물에 대한 플러스 이온 및 마이너스 이온의 도달주기에 기인한 전위 진폭의 증대를 효과적으로 억제할 수 있다.

그리고, 선단부가 외부로 노출된 침 전극을 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로 하면, 해당 선단부에서의 전계(電界) 집중에 의하여, 플러스 이온 및 마이너스 이온을 용이하게 발생시킬 수 있으며, 상기 전하발생장치의 전하 제거 성능이나 대전 성능을 더욱 높일 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 전하발생장치의 상기 제1 전원부, 상기 제2 전원부, 상기 제1 배선부 및 상기 제2 배선부의 배치 상태 및 구성에 관하여, 하기의 (1)~(9)에 있어서 구체적으로 설명한다.

(1) 상기 전하발생장치는, 상기 제1 전극의 근방에서 발생한 이온과, 상기 제2 전극의 근방에서 발생한 이온을, 대상물을 향하여 방출한다. 이 경우, 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부가 상기 대상물에 대하여 대략 평행하게 배치되거나, 및/또는 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부가 상기 대상물에 대하여 대략 평행하게 배치된다. 따라서, 상기 제1 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈와 상기 제2 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈가 상호 상쇄됨과 동시에, 상기 제1 배선부에 기인한 유도 전하 및 노이즈와 상기 제2 배선부에 기인한 유도 전하 및 노이즈가 상호 상쇄된다. 이 결과, 상기 대상물에서의 실제 전위 진폭을 저감할 수 있다.

(2) 상기 (1)의 경우에 있어서, 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부가 상기 대상물로부터 대략 동일 거리의 장소에서 해당 대상물에 대하여 대략 평행하게 배치되어 있거나, 및/또는, 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부가 상기 대상물로부터 대략 동일 거리의 장소에서 해당 대상물에 대하여 대략 평행하게 배치된다. 따라서, 상술한 각 유도 전하 및 각 노이즈가 확실하게 없어지므로, 실제 전위 진폭을 더욱 저감할 수 있다.

(3) 상기 (2)의 경우에 있어서, 상기 제1 전원부는, 제1 교류전압을 발생함과 동시에, 상기 제2 전원부는, 상기 제1 교류 전압과는 180°의 위상이 다른 제2 교류 전압을 발생한다. 이 결과, 상기 제1 전원부로부터 상기 제1 배선부를 통한 상기 제1 전극에 대한 상기 제1 교류 전압의 인가와, 상기 제2 전원부로부터 상기 제2 배선부를 통한 상기 제2 전극에 대한 상기 제2 교류 전압의 인가에 의하여, 상기 제1 전극의 근방에서 플러스 이온의 발생 및 상기 제2 전극의 근방에서 마이너스 이온의 발생과, 상기 제1 전극의 근방에서 마이너스 이온의 발생 및 상기 제2 전극의 근방에서 플러스 이온의 발생이, 번갈아 이루어진다. 따라서, 제전공간에 있어서 플러스 이온 및 마이너스 이온을 균일하게 분포시켜, 쏠림이 없는 균일한 전하 제거를 실시할 수 있다. 또한, 상기 대상물에 대한 상기 플러스 이온 및 상기 마이너스 이온의 도달 주기에 기인한 전위 진폭의 증대도 억제할 수 있다.

(4) 상기 (3)의 경우에 있어서, 상기 제1 전원부는, 제1 기판과, 상기 제1 기판에 배치되어 설치되고 상기 제1 교류전압의 플러스 전압을 발생하는 제1 플러스 전압 발생부와, 상기 제1 기판에 배치되어 설치되고 상기 제1 교류전압의 마이너스 전압을 발생하는 제1 마이너스 전압 발생부를 구비한다. 또한, 상기 제2 전원부는, 제2 기판과, 상기 제2 기판에 배치되어 설치되고 상기 제2 교류전압의 플러스 전압을 발생하는 제2 플러스 전압 발생부와, 상기 제2 기판에 배치되어 설치되고 상기 제2 교류전압의 마이너스 전압을 발생하는 제2 마이너스 전압 발생부를 구비한다. 그리고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 대상물에 대하여 상호 평행하고 세워져 설치되도록 배치된다. 이와 같이 하면, 위에서 설명한 유도 전하 및 노이즈를 확실하게 제거할 수 있으며, 실제 전위 진폭을 더욱 저감할 수 있다.

(5) 상기 (4)의 경우에 있어서, 상기 제1 플러스 전압 발생부와 상기 제2 마이너스 전압 발생부가 대향하고, 상기 제1 마이너스 전압 발생부와 상기 제2 플러스 전압 발생부가 대향한다. 즉, 동일 구조의 2개의 전압 발생부를 준비하고, 일측의 전압 발생부에 대하여 타측의 전압 발생부를 180°회전시킨 상태에서 대향 배치되면, (5)의 구성을 실현할 수 있다. 따라서, 위에서 설명한 유도 전하 및 노이즈의 저감 효과를 쉽게 얻을 수 있다.

(6) 상기 (5)의 경우에 있어서, 상기 제1 기판의 중앙부와 상기 제2 기판의 중앙부 사이에는, 상기 제1 플러스 전압 발생부, 상기 제1 마이너스 전압 발생부, 상기 제2 플러스 전압 발생부 및 상기 제2 마이너스 전압 발생부에 전원 전압을 공급하는 전압 공급부가 배치된다. 이 경우, 상기 제1 기판에는, 상기 대상물에 대하여 대략 평행하게, 상기 제1 플러스 전압 발생부, 상기 전압 공급부 및 상기 제1 마이너스 전압 발생부가 순차 배치된다. 또한, 상기 제2 기판에는, 상기 대상물에 대하여 대략 평행하게, 상기 제2 마이너스 전압 발생부, 상기 전압 공급부 및 상기 제2 플러스 전압 발생부가 순차 배치된다.

이 경우, 상기 전압 공급원을 중심으로 하여, 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부가 대칭으로 배치되므로, 위에서 설명한 유도 전하 및 노이즈의 저감 효과가 용이하게 얻어짐과 동시에, 상기 전하발생장치의 양산성을 향상시킬 수 있다.

(7) 상기 (6)의 경우에 있어서, 상기 전압 공급원은, 외부로부터의 전원 공급에 의하여 직류 전압을 발생하는 직류 전원이다. 따라서, 상기 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터 회로를, 상기 제1 기판에 있어서 상기 직류 전원과 상기 제1 플러스 전압 발생부 사이의 개소, 상기 제1 기판에 있어서 상기 직류 전원과 상기 제1 마이너스 전압 발생부 사이의 개소, 상기 제2 기판에 있어서 상기 직류 전원과 상기 제2 플러스 전압 발생부 사이의 개소, 및, 상기 제2 기판에 있어서, 상기 직류 전원과 상기 제2 마이너스 전압 발생부 사이의 개소에 각각 배치하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 제1 플러스 전압 발생부는, 변환 후의 교류 전압의 플러스 부분만 취출하고, 취출한 상기 플러스 부분을 증폭함으로써, 상기 제1 교류 전압의 플러스 전압을 발생한다. 또한, 상기 제1 마이너스 전압 발생부는, 변환 후의 교류 전압의 마이너스 부분만 취출하고, 취출한 상기 마이너스 부분을 증폭함으로써, 상기 제1 교류 전압의 마이너스 전압을 발생한다. 그리고, 상기 제2 플러스 전압 발생부는, 변환 후의 교류 전압의 플러스 부분만 취출하고, 취출한 상기 플러스 부분을 증폭함으로써, 상기 제2 교류 전압의 플러스 전압을 발생한다. 그리고 또한, 상기 제2 마이너스 전압 발생부는, 변환 후의 교류 전압의 마이너스 부분만 취출하고, 취출한 상기 마이너스 부분을 증폭함으로써, 상기 제2 교류 전압의 마이너스 전압을 발생한다.

따라서, 외부로부터 공급되는 직류 전압을 변환하여, 변환 후의 직류 전압으로부터 상기 제1 교류 전압 및 상기 제2 교류 전압을 발생시킬 수 있다.

(8) 상기 (1)~(7)의 경우에 있어서, 상기 제1 배선부는, 상기 제1 전원부에서 발생한 상기 제1 전압을 인출하기 위한 제1 인출선과, 상기 제1 인출선에 연결되고 상기 대상물에 대하여 대략 평행하게 연장 형성된 제1 공급선과, 상기 제1 공급선에 연결되고 상기 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제1 분배선을 구비한다. 또한, 상기 제2 배선부는, 상기 제2 전원부에서 발생한 상기 제2 전압을 인출하기 위한 제2 인출선과, 상기 제2 인출선에 연결되고 상기 대상물에 대하여 대략 평행하게 연장 형성된 제2 공급선과, 상기 제2 공급선에 연결되고 상기 제2 전극과 전기적으로 접속되는 제2 분배선을 구비한다.

이와 같이 구성하면, 상기 제1 배선부에 기인하는 유도 전하 및 노이즈와 상기 제2 배선부에 기인하는 유도 전하 및 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

(9) 상기 (8)의 경우에 있어서, 상기 제1 인출선 및 상기 제2 인출선이 대향하여 배치됨과 동시에, 상기 제1 공급선 및 상기 제2 공급선이 대향하여 배치된다. 따라서, 상기 제1 배선부에 기인하는 유도 전하 및 노이즈와 상기 제2 배선부에 기인하는 유도 전하 및 노이즈를 확실하게 제거할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제1 전원부와 제2 전원부를 대향 배치시키거나, 혹은 제1 배선부와 제2 배선부를 대향 배치시킴으로써, 상기 제1 전원부 및 상기 제2 전원부에 기인한 유도 전하 및 노이즈나, 상기 제1 배선부 및 상기 제2 배선부에 기인한 유도 전하 및 노이즈의 전위 진폭에 대한 영향을 배제할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 이오나이저를 구비한 전하 제거 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이오나이저의 사시도이다.
도 3a는 이오나이저의 하우징으로부터 전극 카트리지를 분리한 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3b는 도 1 및 도 2의 IIIB-IIIB선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 이오나이저로부터 이온이 방출되는 것을 나타낸 개략 설명도이다.
도 5는 도 1의 이오나이저 내부를 나타낸 요부 사시도이다.
도 6은 도 1의 이오나이저 내부를 나타낸 요부 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 1의 이오나이저 내부를 나타낸 요부 사시도이다.
도 8은 도 1의 이오나이저 내부를 나타낸 요부 사시도이다.
도 9는 도 8의 구성을 나타낸 개략 블럭도이다.
도 10은 도 1의 전하 제거 시스템의 개략 블럭도이다.
도 11은 이오나이저로부터 이온이 방출되는 것을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 12는 침 전극에 인가되는 교류 전압과 이온 밸런스를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 13a 및 도 13b는 이오나이저로부터 이온이 방출되는 것을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 14는 이오나이저로부터 이온이 방출되는 것을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 15는 이오나이저로부터 이온이 방출되는 것을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 16은 국제공개 제2007/122742호 팸플릿의 이오나이저의 구성을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 17은 도 16의 이오나이저에 있어서, 침 전극에 인가되는 교류 전압과 A 점~C 점에서 검출되는 전위를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 18a는 도 1의 이오나이저에 있어서 침 전극의 다른 배치를 나타낸 요부 사시도이며, 도 18b는 도 18a의 침 전극의 배치를 나타낸 요부 평면도이다.

본 발명에 따른 전하발생장치의 적절한 실시 형태에 관하여, 도면을 참조하면서 이하 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 전하발생장치로서의 이오나이저(10)를 가진 전하 제거 시스템(12)의 사시도이다.

전하 제거 시스템(12)은 도 1 및 도 2와 같이 컨베이어(14) 위를 이송되는 전하 제거 대상물인 워크피스(16)에 대하여, 이오나이저(10)로부터 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 방출함으로써, 해당 워크피스(16)에 대전되는 플러스 또는 마이너스의 전하를 중화하여 워크피스(16)의 전하를 제거한다. 그리고, 워크피스(16)는, 예를 들면 유리 기판 또는 필름이다. 따라서, 전하 제거 시스템(12)은, 공장 등에서 컨베이어(14) 상에서 이송되는 유리 기판 또는 필름에 대한 전하 제거에 적용된다. 또한, 도 1 및 도 2 등에서는 이해의 편의를 위하여 동그라미 표시 안에 '+'의 문자를 붙임으로써 플러스 이온(18)을 과장하여 표기하고, 동그라미 표시 안에 '-'의 문자를 붙임으로써 마이너스 이온(20)을 과장하여 표기한다.

이오나이저(10)는 전기 절연 재료로 이루어지는 대략 직육면체 형상인 하우징(22)을 가진다. 하우징(22)은 워크피스(16)를 이송하는 컨베이어(14) 상측에서, 컨베이어(14) 및 워크피스(16)의 폭 방향에 있어서, 컨베이어(14) 및 워크피스(16)에 대략 평행하고 워크피스(16)의 이송 방향과 대략 직교하는 A 방향을 따라 배치된다. 워크피스(16)의 정면(워크피스(16)의 이송 방향인 B2 방향측의 측면)에는, 전위계측 기기로서의 표면 전위 센서(24)가 케이블(26) 및 커넥터(28)를 통하여 접속된다. 표면 전위 센서(24)는 워크피스(16)의 표면 근방에 배치되고, 검출면으로서의 검출 플레이트(30)에서의 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)량의 밸런스(이온 밸런스)에 대응한 전위를 검출한다.

또한, 하우징(22)의 정면에는, LED 램프 등의 표시부(32)와, 주파수 선택 스위치(34)와, 이온 밸런스를 조정하기 위한 이온 밸런스 조정 스위치(36)와, 이오나이저(10)로부터 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 방출 형태(작동 모드)를 선택하기 위한 작동 모드 선택 스위치(38)와, 리모트 컨트롤러(40)로부터 송신되는 적외선을 받아들이는 수광부(42)가 배치되고 설치된다. 리모트 컨트롤러(40)는, 사용자의 조작 내용에 대응한 적외선을 수광부(42)에 송신함으로써 이오나이저(10)를 원격 제어한다.

워크피스(16)와 대향하는 하우징(22)의 저면에는, 도 1 내지 도 4와 같이 텅스텐(W)제 또는 실리콘(Si)제인 침 전극(44a~44c, 제1 전극, 제2 전극)을 구비하는 전극 카트리지(46a~46c)가 하우징(22)의 길이 방향인 A 방향을 따라 소정 간격으로 직렬 장착된다. 그리고, 도 1, 도 2 및 도 4에서는, 일례로서 3개의 전극 카트리지(46a~46c)가 하우징(22)의 저면에 장착된 경우를 도시하고 있으나, 3개 이상의 전극 카트리지를 A 방향을 따라 직렬로 장착 가능함은 물론이다. 또한, 이러한 전극 카트리지(46a~46c)는, 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 분리 가능하게 하우징(22)의 저면에 장착된다.

침 전극(44a~44c)에 플러스 전압을 인가하면, 침 전극(44a~44c)의 선단부에서의 전계(電界) 집중에 기인한 코로나 방전에 의하여, 해당 선단부 근방에 플러스 이온(18)이 발생한다. 발생한 플러스 이온(18)은, 전극 카트리지(46a~46c)로부터 워크피스(16)를 향하여 방출된다. 한편, 침 전극(44a~44c)에 마이너스 전압을 인가하면, 침 전극(44a~44c)의 선단부에서 전계 집중에 기인한 코로나 방전에 의하여, 해당 선단부 근방에 마이너스 이온(20)이 발생한다. 발생한 마이너스 이온(20)은, 전극 카트리지(46a~46c)로부터 워크피스(16)를 향하여 방출된다.

본 실시형태에 있어서, 침 전극(44a~44c)에 인가되는 플러스 전압은, 전압 레벨이 비교적 높은 플러스 극성인 고전압이며, 더욱 상세하게는 전압 레벨이 비교적 높은 교류 전압(교류 고전압, 제1 교류 전압, 제2 교류 전압)의 플러스 부분이다. 또한, 침 전극(44a~44c)에 인가되는 마이너스 전압은, 전압 레벨이 비교적 높은 마이너스 극성인 고전압이며, 더욱 상세하게는 전압 레벨이 비교적 높은 교류 전압의 마이너스 부분이다. 그리고, 본 실시형태에 있어서, 침 전극(44a~44c)에 인가되는 플러스 전압 또는 마이너스 전압은 교류 고전압의 플러스 부분 또는 마이너스 부분에 한정되는 것이 아니며, 플러스의 펄스 고전압 또는 마이너스의 펄스 고전압이나, 플러스의 직류 고전압 또는 마이너스의 직류 고전압이어도 좋다.

침 전극(44a~44c)의 선단부측과 워크피스(16) 사이에는, 방출되는 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)에 의하여 전하가 제거되도록 하기 위한 제전공간(48a~48c)이 A 방향을 따라 순차적으로 형성된다. 제전공간(48a~48c)은, 침 전극(44a~44c)의 선단부로부터 워크피스(16)를 향하여 확장되어 열리도록 형성된다. 이 경우, 컨베이어(14) 위에서 이송되는 워크피스(16)를 확실하게 전하 제거하기 위하여, 각 제전공간(48a~48c)은 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이 컨베이어(14)의 폭 방향을 따라 워크피스(16)의 상면을 감싸도록 형성된다. 그리고, 제전공간(48a~48c)은 워크피스(16)의 표면 근방에서 일부 영역이 상호 겹쳐지도록 형성되어도 좋다.

전기 절연 재료로 이루어진 타원 기둥 형상인 전극 카트리지(46a~46c)는 하우징(22)의 저면측 오목부(50)에 자유로이 장착 가능하다. 이 경우, 각 전극 카트리지(46a~46c)에서 워크피스(16)측의 저면에는, 오목부(52)가 형성된다. 또한, 하우징(22)측의 상면에는, 하우징(22)에 형성된 홀(54)과, 오목부(52)를 연통시키기 위한 홀(56)이 형성된다. 침 전극(44a~44c)은, 오목부(52) 내측에서 선단부가 워크피스(16)를 향하여 돌출되고, 기단부가 원기둥 형상인 단자(58a~58c)로서 형성된다.

한편, 하우징(22)의 각 오목부(50)에는, 수용홀(60a~60c)과, 하우징(22) 내에 형성되는 유로(62)와 연통하는 홀(54)이 각각 형성된다. 따라서, 사용자가 각 전극 카트리지(46a~46c)를 하우징(22)에 설치할 때, 수용홀(60a~60c)과 단자(58a~58c)가 각각 끼움 결합함과 동시에, 오목부(52)는 홀(56) 및 홀(54)을 통하여 유로(62)와 연통한다.

하우징(22)에서 A1 방향의 측면에는, 유로(62)와 연통하는 유로(66)가 커넥터(64)를 통하여 접속된다. 유로(66)의 상류측에는 밸브(67), 유로(69) 및 압축공기 공급원(68)이 순차적으로 접속된다. 이 경우, 밸브(67)가 열려져 있으며, 압축공기 공급원(68)으로부터 유로(69), 밸브(67), 유로(66, 62) 및 홀(54, 56)을 통하여 오목부(52)에 압축공기를 송출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 오목부(52)로부터 워크피스(16)를 향하여 분사되는 압축공기에 의하여, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 워크피스(16)에 도달시켜, 해당 워크피스(16)의 전하 제거를 행할 수 있게 된다.

도 5 내지 도 9는 이오나이저(10)의 내부 구성 중 5개의 침 전극(44a~44e)에 대한 전압 인가에 관한 구성을 도시한 것이다. 즉, 도 5 내지 도 9의 이오나이저(10)에서는 5개의 침 전극(44a~44e)이 배치되어 설치된다.

이오나이저(10)의 내부에는, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)를 구비한 교류 고전압 전원(72)과, 제1 고전압 전원부(70A)와 3개의 침 전극(44a, 44c, 44e) 사이를 전기적으로 접속하는 제1 배선부(74A)와, 제2 고전압 전원부(70B)와 2개의 침 전극(44b, 44d) 사이를 전기적으로 접속하는 제2 배선부(74B)가 배치되어 설치된다.

이 경우, 5개의 침 전극(44a~44e)은 이오나이저(10)에서 A 방향을 따라 소정 간격으로 직렬 배치되어 설치된다. 따라서, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)와, 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)에 관하여도 A 방향을 따라 설치된다. 또한, 교류 고전압 전원부(72)에 있어서, 제1 고전압 전원부(70A)의 중앙부와 제2 고전압 전원부(70B)의 중앙부 사이에는, 외부로부터의 직류 전압의 공급(전원공급)에 기초하여 소정의 직류 전압(전원 전압)을 출력하는 직류 전원(76, 전압 공급원)이 사이에 삽입된다.

제1 고전압 전원부(70A)와 제2 고전압 전원부(70B)는 동일 구성인 고전압 전원이며, 제1 배선부(74A)와 제2 배선부(74B)는 대략 동일한 배선 구조를 가진 배선부이다.

여기서, 도 6의 측면에서 바라본 것을 나타낸 바와 같이, 침 전극(44a~44e) 및 직류 전원(76)은 상하 방향을 따라 축(C1) 위에 배치된다. 또한, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)는 축(C1)을 중심으로 하여, 선대칭으로 대향 배치됨과 동시에, 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)는 축(C1)을 중심으로 하여, 선대칭으로 대향 배치된다. 즉, 축(C1)을 중심으로하여, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제1 배선부(74A)가 B1 방향측(워크피스(16)의 이송 방향의 상류측)에 배치되고, 제2 고전압 전원부(70B) 및 제2 배선부(74B)가 B2 방향(워크피스(16)의 이송 방향의 하류측)에 배치된다.

또한, 도 7a 및 도 7b의 평면에서 바라본 바와 같이, 침 전극(44a~44e, 도 5, 도 6 및 도 8 참조) 및 직류 전원(76)은 A 방향을 따라 축(C2) 상에 배치된다. 또한, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)는 축(C2)을 중심으로 하여, 선대칭으로 대향 배치됨과 동시에, 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)는 축(C2)를 중심으로 하여, 선대칭으로 대향 배치된다. 이 경우에도, 축(C2)을 중심으로 하여 제1 고전압 전원부(70A) 및 제1 배선부(74A)가 B1 방향측으로 배치되고, 제2 고전압 전원부(70B) 및 제2 배선부(74B)가 B2 방향측으로 배치된다.

따라서, 도 5, 도 6 및 도 8과 같이 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)는 컨베이어(14) 및 워크피스(16)에 대하여 대략 동일한 높이의 위치에서 A 방향을 따라 대략 평행하게 배치됨과 동시에, 제1 배선부(74A)와 제2 배선부(74B)는 컨베이어(14) 및 워크피스(16)에 대하여 대략 동일한 높이의 위치에서 A 방향을 따라 대략 평행하게 배치된다. 그리고, 도 8에서는 설명의 이해상 편의를 위하여 제2 고전압 전원부(70B)의 일부 구성 요소를 일점 쇄선으로 도시하고 있다.

A 방향을 따라 직렬로 배치되는 각 침 전극(44a~44e)에 관하여, A1 방향으로부터 A2 방향을 향하여 순차적으로 세었을 경우, 홀수번째인 3개의 침 전극(44a, 44c, 44e)은 제1 배선부(74A)와 전기적으로 접속되고, 짝수번째인 2개의 침 전극(44b, 44d)은 제2 배선부(74B)와 전기적으로 접속된다. 따라서, 제1 고전압 전원부(70A)는 제1 배선부(74A)를 통하여 홀수번째인 침 전극(44a, 44c, 44e)과 전기적으로 접속된다. 또한, 제2 고전압 전원부(70B)는, 제2 배선부(74B)를 통하여 짝수번째인 침 전극(44b, 44d)과 전기적으로 접속된다. 즉, 이오나이저(10)에서는 제1 고전압 전원부(70A)에 전기적으로 접속되는 침 전극(44a, 44c, 44e)과, 제2 고전압 전원부(70B)에 전기적으로 접속되는 침 전극(44b, 44d)이 A 방향을 따라 번갈아 배치되게 된다.

여기서, 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B), 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)의 구체적인 구성에 관하여, 도 5 내지 도 9를 참조하면서 상세하게 설명한다.

제1 고전압 전원부(70A)는, 컨베이어(14) 및 워크피스(16)에 대하여 세워져 설치된 제1 기판(78A)을 가진다. 제1 기판(78A)의 중앙 부분에는 직류 전원(76)의 일단부가 설치된다. 이 경우, 제1 기판(78A)의 B2 방향측의 표면은, 제2 고전압 전원부(70B)와 대향하는 표면이다. 이러한 B2 방향측의 표면에서 직류 전원(76)으로부터 A1 방향을 향하여 인버터 회로부(80A)와 제1 플러스 전압 발생부(82A)가 순차적으로 배치되는 한편, 직류 전원(76)으로부터 A2 방향을 향하여 인버터 회로(84A)와 제1 마이너스 전압 발생부(86A)가 순차적으로 배치된다.

인버터 회로부(80A, 84A)는 인버터와 트랜스를 내장하고, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)의 1차측으로서의 직류 전원(76)으로부터 출력되는 전원 전압(직류 전압)을 인버터에 의하여 소망하는 주파수의 교류 전압으로 변환하고, 변환 후의 교류 전압을 승압하여 출력한다.

제1 플러스 전압 발생부(82A)는, 정류 회로와 증폭 회로(배압 회로)를 구비한다. 이 경우, 제1 플러스 전압 발생부(82A)는, 인버터 회로부(80A)로부터 출력되는 승압 후의 교류 전압을 정류 회로에서 정류함으로써 교류 전압의 플러스 부분만 취출하고, 취출한 플러스 부분을 증폭 회로에서 증폭함으로써 플러스의 고전압을 발생한다.

제1 마이너스 전압 발생부(86A)도, 정류 회로와 증폭 회로(배압 회로)를 구비한다. 이 경우, 제1 마이너스 전압 발생부(86A)는 인버터 회로부(84A)로부터 출력되는 교류 전압을 정류 회로에서 정류함으로써 교류 전압의 마이너스 부분만 취출하고, 취출한 마이너스 부분을 증폭 회로에서 증폭함으로써 마이너스의 고전압을 발생한다.

제2 고전압 전원부(70B)는 제1 고전압 전원부(70A)와 동일한 구조이며, 단순히 제1 고전압 전원부(70A)와 같은 구조인 전원부를 해당 제1 고전압 전원부(70A)와 대향시킨 상태에서 중앙 부분을 중심으로 하여 180°회전시킨 것이다.

즉, 제2 고전압 전원부(70B)는, 컨베이어(14) 및 워크피스(16)에 대하여 세워져 설치되는 제2 기판(78B)을 가지고, 제2 기판(78B)의 중앙 부분에 직류 전원(76)의 타단부가 설치된다. 이 경우, 제2 기판(78B)의 B1 방향측의 표면은 제1 고전압 전원부(70A)와 대향하는 표면이다. 이러한 B1 방향측의 표면에 있어서, 직류 전원(76)으로부터 A2 방향을 향하여 인버터 회로부(80B)와 제2 플러스 전압 발생부(82B)가 순차적으로 배치되는 한편, 직류 전원(76)으로부터 A1 방향을 향하여 인버터 회로부(84)와 제2 마이너스 전압 발생부(86B)가 순차적으로 배치된다.

따라서, B 방향을 따라 인버터 회로부(80A)와 인버터 회로부(84B)가 대향하고, 제1 플러스 전압 발생부(82A)와 제2 마이너스 전압 발생부(86B)가 대향하며, 인버터 회로부(84A)와 인버터 회로부(80B)가 대향하고, 제1 마이너스 전압 발생부(86A)와 제2 플러스 전압 발생부(82B)가 대향하게 된다.

인버터 회로부(80B, 84B)는, 인버터 회로부(80A, 84A)와 같이 직류 전원(76)으로부터 출력되는 직류 전압을 인버터에 의하여 소망하는 주파수의 교류 전압으로 변환하고, 변환후의 교류 전압을 승압하여 출력한다. 제2 플러스 전압 발생부(82B)는, 제1 플러스 전압 발생부(82A)와 같이 인버터 회로부(80B)로부터 출력되는 교류 전압을 정류 회로에서 정류함으로써 교류 전압의 플러스 부분만 취출하고, 취출한 플러스 부분을 증폭 회로에서 증폭함으로써, 플러스의 고전압을 발생한다. 제2 마이너스 전압 발생부(86B)는 제1 마이너스 전압 발생부(86A)와 같이 인버터 회로부(84B)로부터 출력되는 교류 전압을 정류 회로에서 정류함으로써 교류 전압의 마이너스 부분만 취출하고, 취출한 마이너스 부분을 증폭 회로에서 증폭함으로써 마이너스의 고전압을 발생한다.

제1 배선부(74A)는 제1 플러스 전압 발생부(82A)로부터 수직하게 내려진 인출선(88A, 제1 인출선)과, 제1 마이너스 전압 발생부(86A)로부터 수직하게 내려진 인출선(90A, 제1 인출선)과, A 방향을 따라 연장 형성되고 각 인출선(88A, 90A)과 접속되는 제1 공급선(92A)과, 제1 공급선(92A)으로부터 연장 형성되어 수용홀(60a, 60c, 60e)에 각각 접속되는 복수의 분배선(94a, 94c, 94e, 제1 분배선)으로 구성된다.

앞에서 설명한 바와 같이 제1 플러스 전압 발생부(82A)는 교류 전압의 플러스 부분만 증폭하여 플러스의 고전압을 발생하고, 제1 마이너스 전압 발생부(86A)는 교류 전압의 마이너스 부분만 증폭하여 마이너스의 고전압을 발생한다. 따라서, 인출선(88A)은 제1 플러스 전압 발생부(82A)로부터 플러스의 고전압을 인출하고, 인출선(90A)은 제1 마이너스 전압 발생부(86A)로부터 마이너스의 고전압을 인출하게 된다.

그리고, 제1 플러스 전압 발생부(82A) 및 제1 마이너스 전압 발생부(86A)는 상호 다른 시간대에 플러스의 고전압 및 마이너스의 고전압을 각각 발생하므로, 발생한 플러스의 고전압 및 마이너스의 고전압은, 상호 180° 위상이 다른 것이 된다. 따라서, 제1 공급선(92A)은 플러스의 고전압 및 마이너스의 고전압을 합성한 교류 고전압(제1 교류 전압)을 생성하고, 생성한 제1 교류 전압을 분배선(94a, 94c, 94e) 및 수용홀(60a, 60c, 60e)를 통하여 각 침 전극(44a, 44c, 44e)에 공급하게 된다.

즉, 제1 고전압 전원부(70A)는, 해당 교류 고전압(제1 교류 전압)을 구성하는 플러스의 고전압(플러스 전압)과 마이너스의 고전압(마이너스 전압)을 제1 플러스 전압 발생부(82A)와 제1 마이너스 전압 발생부(86A)를 이용하여 각각 별개로 발생시키고, 인출선(88A, 90A)을 통하여 제1 공급선(92A)으로 공급하게 된다.

제2 배선부(74B)는 접속되는 침 전극이 2개인 침 전극(44b, 44d)인 점 이외에는 제1 배선부(74A)와 대략 같은 구성이다.

즉, 제2 배선부(74B)는 제2 플러스 전압 발생부(82B)로부터 수직하게 내려진 인출선(88B, 제2 인출선)과, 제2 마이너스 전압 발생부(86B)로부터 수직하게 내려진 인출선(90B, 제2 인출선)과, A 방향을 따라 연장 형성되고 각 인출선(88B, 90B)과 접속되는 제2 공급선(92B)과, 제2 공급선(92B)으로부터 연장 형성되어 수용홀(60b, 60d)에 각각 접속되는 복수의 분배선(94b, 94d, 제2 분배선)으로 구성된다.

전술한 바와 같이 제1 고전압 전원부(70A)와 제2 고전압 전원부(70B)가 대략 동일한 높이의 위치에 있음과 동시에, 제1 배선부(74A)와 제2 배선부(74B)가 대략 동일한 높이의 위치에 있다. 또한, 각 침 전극(44a~44e)이 A 방향을 따라 직렬 배치되고, 제1 플러스 전압 발생부(82A)와 제2 마이너스 전압 발생부(86B)가 대향하고, 제1 마이너스 전압 발생부(86A)와 제2 플러스 전압 발생부(82B)가 대향한다. 따라서, 인출선(88A)과 인출선(90B)이 대향하며, 인출선(90A)과 인출선(88B)이 대향하고, 제1 공급선(92A)과 제2 공급선(92B)이 대향한다.

또한, 제2 플러스 전압 발생부(82B)는 교류 전압의 플러스 부분만 증폭하여 플러스의 고전압을 발생하고, 제2 마이너스 전압 발생부(86B)는 교류 전압의 마이너스 부분만 증폭하여 마이너스의 고전압을 발생한다. 따라서, 인출선(88B)은 제2 플러스 전압 발생부(82B)로부터 플러스의 고전압을 인출하고, 인출선(90B)은 제2 마이너스 전압 발생부(86B)로부터 마이너스의 고전압을 인출한다.

그리고, 제2 플러스 전압 발생부(82B) 및 제2 마이너스 전압 발생부(86B)에 있어서도, 상호 다른 시간대에 플러스의 고전압 및 마이너스의 고전압을 각각 발생하므로, 발생한 플러스의 고전압 및 마이너스의 고전압은 상호 180° 위상이 다른 것이 된다. 따라서, 제2 공급선(92B)은 플러스의 고전압 및 마이너스의 고전압을 합성한 교류 고전압(제2 교류 전압)을 생성하고, 생성한 제2 교류 전압을 분배선(94b, 94d) 및 수용홀(60b, 60d)를 통하여 각 침 전극(44b, 44d)에 공급하게 된다.

즉, 제2 고전압 전원부(70B)는, 해당 교류 고전압(제2 교류 전압)을 구성하는 플러스의 고전압(플러스 전압)과 마이너스의 고전압(마이너스 전압)을 제2 플러스 전압 발생부(82B)와 제2 마이너스 전압 발생부(86B)를 이용하여 각각 별개로 발생시키고, 인출선(88B, 90B)을 통하여 제2 공급선(92B)으로 공급하게 된다.

도 10은 이오나이저(10)를 포함한 전하 제거 시스템(12)의 블럭도이다.

이오나이저(10)는 도 1 내지 도 9에서 설명한 구성에 더하여, 컨트롤러(100), 저항기(102) 및 전류 검출부(104)를 더 가진다.

이 경우, 침 전극(44a~44e)은 교류 고전압 전원(72)을 통하여 저항기(102)에 접속되고, 해당 저항기(102)는 접지된다. 또한, 워크피스(16)를 이송하는 컨베이어(14)는 접지전극으로도 기능하고, 컨베이어 제어장치(106)에 의하여 제어된다.

여기서, 컨베이서 제어장치(106)는 컨베이어(14)의 동작시(워크피스(16)의 이송시)에 컨베이어(14)가 동작중임을 나타내는 컨베이어 제어신호(Sc)를 컨트롤러(100)에 출력한다.

주파수 선택 스위치(34)는 침 전극(44a~44e)에 인가되는 교류 고전압(제1 교류 전압 또는 제2 교류 전압)의 주파수를 사용자가 선택하기 위한 스위치이며, 선택된 주파수에 대응하는 신호(Sf)는 컨트롤러(100)에 출력된다.

작동 모드 선택 스위치(38)는 이오나이저(10)로부터 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 방출 형태(작동 모드)를 사용자가 선택하기 위한 스위치이며, 선택된 동작 모드에 대응하는 신호(Sm)는 컨트롤러(100)에 출력된다. 그리고, 동작 모드로서는 예를 들면, 이오나이저(10)로부터 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 동시에 방출시키는 모드나, 이오나이저(10)로부터 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20)을 번갈아 방출시키는 모드나, 이오나이저(10)로부터 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20)을 소정 시간 방출시키는 모드 등이 있다.

컨트롤러(100)는 직류 전원(76)에 제어 신호(Sp1)를 공급하고, 외부로부터 공급되는 직류 전압에 기초하여 전원 전압(직류 전압)을 발생하도록 직류 전원(76)을 제어한다. 또한, 컨트롤러(100)는 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)에 제어신호(Sp2)를 공급하고, 직류 전원(76)으로부터의 전원 전압에 기초하여 신호(Sf)에 대응한 소망하는 주파수의 교류 고전압을 생성하도록 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)를 제어한다.

표면 전위 센서(24)는, 제전공간(48a~48e, 이하, 제전공간(48)이라고 한다.) 내의 검출 플레이트(30)의 위치에 있어서 전위를 검출하여, 검출한 전위의 크기(전위 진폭) 및 극성을 나타내는 전위 신호(Sv)를 컨트롤러(100)에 출력한다.

또한, 제1 고전압 전원부(70A)로부터 침 전극(44a, 44c, 44e)에 대한 교류 고전압의 인가 및 제2 고전압 전원부(70B)로부터 침 전극(44b, 44d)에 대한 교류 고전압의 인가에 기인하여 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20)이 발생했을 때 플러스 이온(18)에 기인하는 플러스 전류(Ip) 또는 마이너스 이온(20)에 기인하는 마이너스 전류(Im)가 발생한다.

플러스 전류(Ip)는 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)로부터 침 전극(44a~44e, 이하 침 전극(44)라 한다.)의 방향으로 흐르는 전류이며, 교류 고전압의 플러스 부분(플러스 전압)이 침 전극(44)(44a~44e)에 인가되는 시간대에 발생한다. 마이너스 전류(Im)는 침 전극(44)(44a~44e)으로부터 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)의 방향으로 흐르는 전류이며, 교류 고전압의 마이너스 부분(마이너스 전압)이 침 전극(44)(44a~44e)에 인가되는 시간대에 발생한다.

또한, 저항기(102)로부터 어스, 컨베이어(14), 워크피스(16) 및 제전공간(48)(48a~48e)을 통하여 침 전극(44)(44a~44e)까지의 사이에는 전류(Ir, 이하 리턴 전류(Ir)라 한다.)가 흐르며, 저항기(102)에는 이러한 리턴 전류(Ir)의 전압 강하(Vr)가 발생한다. 전류 검출부(104)는, 전압 강하(Vr)를 측정하고, 측정한 전압 강하(Vr)에 기초하여 리턴 전류(Ir)의 크기 및 방향을 검출하며, 검출한 리턴 전류(Ir)의 크기 및 방향을 나타내는 전류 검출 신호(Si)를 컨트롤러(100)에 출력한다.

그리고, 리턴 전류(Ir)는, 플러스 전류(Ip) 및 마이너스 전류(Im)의 총합에 대응하는 전류이며, 플러스 이온(18)의 양이 마이너스 이온(20)의 양보다 많은 경우(|Ip|>|Im|)에는, 컨베이어(14)로부터 저항기(102)의 방향으로 흐르는 한편, 마이너스 이온(20)의 양이 플러스 이온(18)의 양보다도 많은 경우(|Ip|<|Im|)에는, 저항기(102)로부터 컨베이어(14)의 방향으로 흐른다. 또한, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 대략 같은 양일 때에는, 이온 밸런스가 평형이므로, |Ip|=|Im|이 되며, 이 결과, Ir=0이 된다.

따라서, 컨트롤러(100)는 전류 검출신호(Si) 및/또는 전위 신호(Sv)에 기초하여 제전공간(48)(48a~48e)에 있어서 이온 밸런스를 파악할 수 있다.

구체적으로, 컨트롤러(100)는 교류 고전압의 적어도 1 주기에 있어서 전위 및/또는 리턴 전류(Ir)의 시간 평균을 산출하고, 그 산출 결과로부터 이온 밸런스가 평형인가 아닌가를 판정한다. 즉, 전위 및/또는 리턴 전류(Ir)의 시간 평균이 대략 0레벨이면, 컨트롤러(100)는 이온 밸런스의 평형을 얻을 수 있다(플러스 이온(18)의 양 및 마이너스 이온(20)의 양의 밸런스가 얻어진다)고 판단하여, 현재 설정된 교류 고전압을 침 전극(44)(44a~44e)에 계속하여 인가하도록 직류 전원(76)에 제어 신호(Sp1)를 출력함과 동시에 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)에 제어신호(Sp2)를 출력한다.

한편, 전위 및/또는 리턴 전류(Ir)의 시간 평균이 대략 0레벨이 아니라, 플러스 또는 마이너스인 소정 레벨의 값인 경우, 컨트롤러(100)는, 이오나이저가 얻을 수 없다(무너져 있다)고 판단하고, 이온 밸런스의 무너짐을 보정하기 위한 제어 신호(Sp1) 및 제어신호(Sp2)를 출력한다. 이 경우, 컨트롤러(100)는, 예를 들면 교류 고전압의 플러스 전압 및 마이너스 전압 중, 일측의 진폭을 높이거나 또는 낮춤에 의하여, 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20) 중, 어느 일측의 이온 발생량을 조정하기 위한 제어 신호(Sp1) 및 제어신호(Sp2)를 출력할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(100)는, 전위 및/또는 리턴 전류(Ir)의 시간 평균을 이용하여, 플러스 전압 또는 마이너스 전압의 진폭을 변경함으로써, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 이온 밸런스를 조정하는 피드백 제어를 실시할 수 있다.

그리고, 표면 전위 센서(24)에 의하여 검출되는 전위는, 워크피스(16)의 표면 근방에서 검출 플레이트(30)의 개소에서 전위인 한편, 리턴 전류(Ir)는, 제전공간(48)(48a~48e)을 포함하며, 저항기(102)와 침 전극(44)(44a~44e) 사이를 흐르는 전류이다. 따라서, 상기 전위를 이용한 피드백 제어에서는, 제전공간(48)의 각 개소의 이온 밸런스를 높은 정밀도로 조정할 수 있는 한편, 리턴 전류(Ir)를 이용한 피드백 제어에서는, 각 제전공간(48) 전체의 이온 밸런스를 조정하는 것이 된다.

이오나이저(10)에는, 이온 밸런스 조정 스위치(36)가 설치되어 있다. 이오나이저(10)가 표면 전위 센서(24), 저항기(102) 및 전류 검출부(104)를 구비하지 않은 구성인 경우, 이오나이저(10)는, 사용자에 의한 이온 밸런스 조정 스위치(36)의 조작 내용에 따라서, 이온 밸런스의 조정을 실시하는 것도 가능하다. 즉, 이온 밸런스 조정 스위치(36)는, 사용자가 수동 제어에 의하여 이온 밸런스를 조정할 때 사용된다.

구체적으로, 사용자는 다른 전위 계측 장치의 센서를 이용하여 워크피스(16)의 표면 근방의 전위를 검출하고, 검출된 전위의 극성 및 크기(전위 진폭)에 기초하여, 이온 밸런스 조정 스위치(36)를 조작한다. 이온 밸런스 조정 스위치(36)는, 예를 들면 트리머 타입(trimmer type)의 스위치이며, 사용자의 조작량에 대응한 신호(Sb)를 컨트롤러(100)에서 출력한다. 이 결과, 컨트롤러(100)는 신호(Sb)에 대응한 제어 신호(Sp1, Sp2)를 직류전원(76)과 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)에 각각 공급하고, 사용자가 소망하는 이온 밸런스가 되도록 제어할 수 있다.

또한, 리모트 컨트롤러(40)는 앞에서 설명한 작동 모드 선택 스위치(38), 주파수 선택 스위치(34) 및 이온 밸런스 조정 스위치(36)의 기능을 구비하며, 사용자의 조작에 대응한 적외선을 수광부(42)로 송신한다. 수광부(42)는, 받아들인 적외선에 대응한 신호(Sr)를 컨트롤러(100)에서 출력하고, 컨트롤러(100)는 신호(Sb)에 대응한 제어 신호(Sp1, Sp2)를 직류 전원(76)과 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)로 각각 공급한다.

그리고, 컨트롤러(100)는, 컨베이어 제어장치(106)로부터 컨베이어 제어 신호(Sc)가 입력되지 않았을 때, 컨베이어(14)에 의한 워크피스(16)의 이송이 정지한 것이라 판단하고, 밸브 정지 신호(Sa)를 밸브(67)에 출력한다. 밸브(67)는 입력된 밸브 정지 신호(Sa)에 기초하여, 열림에서 닫힘으로 절환된다. 따라서, 이오나이저(10)로부터 워크피스(16)를 향하는 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 방출을 정지시킬 수 있다.

그리고 또한, 컨트롤러(100)는, 침 전극(44)(44a~44e)의 교환 등, 사용자에 대하여 어떤 경고를 행할 경우에는, 표시부(32)에 경고 신호(Se)를 출력하고, 경고 신호(Se)에 기초한 표시를 표시부(32)에 행하도록 하는 것도 가능하다.

도 11 및 도 12는, 본 실시 형태에 따른 이오나이저(10)를 이용한 워크피스(16)의 전하 제거를 도시한 것이다.

여기서는, 일례로서 V의 진폭 및 T의 주기를 가진 교류 고전압(전압(A))을 일측의 침 전극(44a)에 인가함과 동시에, 전압(A)과는 180°위상이 다른 V의 진폭 및 T의 주기를 가진 교류 고전압(전압(B))을 타측의 침 전극(44b)에 인가하는 경우에 관하여 설명한다. 따라서, 도 12와 같이, 주기(T)마다의 t0~t6의 각 시점에서, 침 전극(44a, 44b)에 인가되는 교류 고전압의 극성이 바뀐다.

제1 고전압 전원부(70A)로부터 제1 배선부(74A)를 통하여 일측의 침 전극(44a)에 전압(A, 제1 교류 전압)을 인가함과 동시에, 제2 고전압 전원부(70B)로부터 제2 배선부(74B)를 통하여 타측의 침 전극(44b)에 전압(B, 제2 교류 전압)을 인가한 경우, 각 침 전극(44a, 44b)의 근방에는 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 번갈아 발생한다.

즉, 전압(A)이 플러스의 전압 및 전압(B)이 마이너스의 전압인 시간대(t0~t1, t2~t3 및 t4~t5인 시간대)에는, 침 전극(44a)의 근방에 플러스 이온(18)이 발생함과 동시에, 침 전극(44b)의 근방에 마이너스 이온(20)이 발생한다. 또한, 전압(A)이 마이너스의 전압 및 전압(B)가 플러스의 전압인 시간대(t1~t2, t3~t4 및 t5~t6인 시간대)에서는, 침 전극(44a)의 근방에 마이너스 이온(20)이 발생함과 동시에 침 전극(44b)의 근방에 플러스 이온(18)이 발생한다.

따라서, 이오나이저(10)는 번갈아 발생한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 워크피스(16)를 향하여 방출한다. 도 11에서는, 각 시간대에서 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 각각 방출되고, 워크피스(16)에 순차적으로 도달하는 모습을 모식적으로 나타낸다. 그리고, 도 11에서는 이해의 편의를 위하여 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 발생한 시간대를 각 시점(t0~t5) 및 주기(T)를 이용하여 표기한다.

도 11에서는, 제전공간(48a, 48b) 중 워크피스(16) 근방의 침 전극(44a)과 침 전극(44b) 사이의 영역이 일부 상호 겹쳐진다. 따라서, 이 영역에서는 같은 시간대에서 침 전극(44a)측으로부터의 이온과, 침 전극(44b)측으로부터의 이온이 섞여서 존재한 상태가 된다.

또한, 도 12에는 이온 밸런스의 시간 변화(표면 전위 센서(24)로 검출한 전위 진폭의 시간 변동)도 도시하고 있다. 본 실시형태의 경우(실시예), 이온 밸런스에 약간의 시간 변동은 보이지만, 대략 0레벨 근방에서의 시간 변동으로 억제된다. 즉, 이온 밸런스는 이미 얻어진 상태에 있다.

앞에서 설명한 바와 같이 침 전극(44a, 44b)에 교류 고전압이 인가되고, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 번갈아 발생한다. 따라서, 같은 시간대에 플러스 이온(18)과 마이너스 이온(20)이 워크피스(16)의 표면에 도달하므로, 전위 진폭이 대략 0레벨 근방으로 억제된다. 특히, 위에서 설명한 침 전극(44a)과 침 전극(44b) 사이의 영역에서는, 플러스 이온(18)과 마이너스 이온(20)이 섞여서 존재하는 상태가 되므로, 전위 진폭을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 실시형태에서는, 앞에서 설명한 바와 같이 동일한 구조의 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)가 컨베이어(14) 및 워크피스(16)에 대하여 대략 동일한 높이의 위치에 있어서, 축(C1, C2)을 중심으로 하여 선대칭으로, 그리고 대향하여 배치되어 있다. 그러나, 제2 고전압 전원부(70B)는 제1 고전압 전원부(70A)를 180°회전시켜 대향 배치한 것이며, 제1 고전압 전원부(70A)에 있어서 플러스 전압의 발생 부분과 제2 고전압 전원부(70B)에 있어서 마이너스 전압의 발생 부분이 대향함과 동시에 제1 고전압 전원부(70A)에 있어서 마이너스 전압의 발생 부분과 제2 고전압 전원부(70B)에 있어서 플러스 전압의 발생 부분이 대향하고 있다.

또한, 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)에 관하여도, 대략 동일한 구조이며, 컨베이어(14) 및 워크피스(16)에 대하여 대략 동일한 높이의 위치에 있어서, 축(C1, C2)을 중심으로 하여 선대칭으로, 그리고 대향하여 배치된다.

그리고, 침 전극(44a~44e)은 축(C1, C2)을 따라 배치되고, 홀수번째의 침 전극(44a, 44c, 44e)에 전압(A, 제1 교류 전압)이 인가됨과 동시에, 전압(A)과 180°위상이 다른 전압(B, 제2 교류 전압)이 짝수번째의 침 전극(44b, 44d)에 인가된다.

이와 같이 하면, 침 전극(44a~44e)에 대한 교류 고전압이 인가되는 중(플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 발생되는 중)에, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)에 기인하여 워크피스(16)에 유도되는 전하, 및, 해당 전하에 기인한 전위 진폭에 대한 노이즈나, 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)에 기인하여 워크피스(16)에 유도되는 전하, 및 , 해당 전하에 기인한 전위 진폭에 대한 노이즈를 억제할 수 있다. 그리고, 이하의 설명에서는 워크피스(16)에 유도되는 전하를 유도 전하라고도 한다.

즉, 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B), 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)를 구비한 교류 고전압 전원(72)을 위에서 설명한 바와 같이 구성하고, 전압(A) 및 전압(B)의 위상차를 180°로 설정한다. 따라서, 제1 고전압 전위부(70A)에 기인한 유도 전하 및 노이즈와, 제2 고전압 전원부(70B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈가 다른 극성이 되어, 서로 상쇄된다. 또한, 제1 배선부(74A)에 기인한 유도 전하 및 노이즈와, 제2 배선부(74B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈가, 다른 극성이 되어, 상호 상쇄된다. 이 결과, 전위 진폭에 대한 유도 전하 및 노이즈의 영향을 배제할 수 있다.

따라서, 도 12에 나타낸 실시예의 이온 밸런스의 타임 차트는, 이와 같은 유도 전하 및 노이즈의 저감 효과와, 앞에서 설명한 같은 시간대에서의 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 워크피스(16)의 표면으로 도달함에 의한 전위 진폭의 억제 효과에 의하여 얻어지게 되는 것이다.

한편, 도 12에 있어서, 비교예 1 및 비교예 2는 위에서 설명한 본 실시형태의 유도 전하 및 노이즈에 대한 대책을 조금도 실시하지 않은 경우의 이온 밸런스 검출 결과이다. 비교예 1 및 2는, 교류 고전압 전원(72)에서의 대칭 배치, 및 전압(A) 및 전압(B)에서의 180°위상차를 적용하지 않은 이오나이저를 사용한 경우에 얻어지는 결과이다. 이 경우, 유도 전하에 기인한 노이즈가 전위 진폭에 중첩함으로써, 이온 밸런스(전위 진폭)이 커지게 된다. 이 결과, 본래는 대략 0레벨인 전위 진폭이라도, 이온 밸런스가 얻어지지 않으면 잘못 인식될 우려가 있다.

그리고, 비교예 1 및 2는, 극성이 다른 노이즈가 전위 진폭에 중첩하는 경우를 각각 도시한 것이다. 또한, 펄스적으로 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 번갈아 발생시켜, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 번갈아 워크피스(16)에 도달시킨 경우에도, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 같은 시간대에 도달하는 일은 없으므로, 워크피스(16)에 대한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기에 기인하여, 비교예 1 및 2와 같은 형태의 결과가 된다.

본 실시형태에 따른 이오나이저(10)는 이상과 같이 구성된 것이다. 다음으로, 본 실시형태의 효과에 관하여 종래기술과 비교하면서 설명한다.

도 13a 내지 도 17은 종래의 이오나이저(본 실시형태의 대책을 행하지 않은 이오나이저)에서의 문제점을 도시한 것이다. 그리고, 이 설명에서는, 필요에 따라 도 1 내지 도 12에서 설명한 본 실시형태에 따른 이오나이저(10)의 구성 요소의 참조 부호를 사용하여 설명한다.

'해결하고자 하는 과제' 항목에서도 설명한 것과 같이, 펄스적으로 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 번갈아 발생시키면, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 번갈아 워크피스(16)에 도달하고, 워크피스(16)의 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기에 기인하여, 해당 워크피스(16)에서의 전위 진폭이 커지고 만다. 또한, 침 전극(44)(44a~44e)에 교류 고전압을 인가하는 전원이나, 해당 전원과 침 전극(44)(44a~44e)을 전기적으로 접속하는 배선에 기인한 유도 전하가 워크피스(16) 노이즈의 원인이 되며, 해당 워크피스(16)에서의 전위 진폭이 커지고 만다.

도 13a 및 도 13b는, 침 전극(44)에 인가되는 교류 고전압의 주파수를 변경한 경우의 문제점을 도시한 것이다.

도 13a는 교류 고전압의 주파수가 낮은 경우에서의 침 전극(44)으로부터의 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20)의 방출을 도시한 것이며, 도 13b는, 교류 고전압의 주파수가 높은 경우에서의 침 전극(44)으로부터의 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20)의 방출을 도시한 것이다.

도 13a의 경우에서는, 교류 고전압의 플러스 부분 및 마이너스 부분의 시간(T1)이 길어지므로, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 발생량이 증가하여, 워크피스(16)에 도달하는 이온의 양을 많게 할 수 있다. 그러나, 발생량의 증가에 수반하여, 플러스 이온(18)과 마이너스 이온(20)이 상쇄되어 소멸하는 양이 작아지므로, 표면 전위 센서(24)로 검출되는 전위 진폭이 커지고 만다. 즉, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 같은 시간대에 워크피스(16)에 도달하지 않으므로, 플러스 이온(18)과 마이너스 이온(20)의 상쇄 기회가 감소한다. 이 결과, 워크피스(16)에 대한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기에 기인하여, 해당 워크피스(16)에서의 전위 진폭이 커지고 만다.

도 13b의 경우에는, 교류 고전압의 플러스 부분 및 마이너스 부분의 시간(T2)이 짧아지므로, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 발생 주기가 짧아지고, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 발생략이 적어진다. 이 결과, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기가 짧아지고, 워크피스(16)에 도달하는 이온량이 적어진다. 따라서, 표면 전위 센서(24)로 검출되는 전위 진폭을 작게 할 수 있다. 그러나, 단위 시간당 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 발생량이나 워크피스(16)에 도달하는 이온량이 적어지므로, 워크피스(16)의 전하 제거에 시간이 걸리며, 전하 제거 속도가 저하된다. 이 결과, 이오나이저의 전하 제거 성능이 저하되고 만다.

도 14는 이오나이저의 적어도 워크피스(16)측을 실드(shield) 전극(110)으로 실드하고, 실드 전극(110)에 형성되는 홀 부를 통하여 워크피스(16)에 침 전극(44a~44c)을 노출시킨 경우의 문제점을 도시한 것이다. 그리고, 이 구성은 미국특허 제6693788호 명세서 및 국제공개 제2007/122742호 팸플릿의 이오나이저에 채용되어 있다.

이 경우, 이오나이저의 워크피스(16)측이 실드 전극(110)으로 실드되어 있으므로, 이오나이저 내부의 전원 및 배선에 기인한 유도 전하 및 노이즈의 전위 진폭 영향을 배제할 수 있다. 그러나, 침 전극(44a~44c)에 고전압을 인가하였을 때 침 전극(44a~44c)의 선단부와 실드 전극(110) 사이에 전기력선(112)이 형성되고, 해당 전기력선(112)을 따라 플러스 이온(18)이 흡수되고 만다. 이 결과, 워크피스(16)에 도달하는 플러스 이온(18)의 양이 감소하고, 전하 제거 속도가 저하되고, 이오나이저의 전하 제거 성능이 저하된다.

그리고, 도 14는 각 침 전극(44a~44c)에 대하여 동시에 플러스의 고전압을 인가함으로써 침 전극(44a~44c) 근방에서 플러스 이온(18)이 발생하는 경우를 도시한 것이다. 또한, 각 침 전극(44a~44c)에 마이너스의 고전압을 동시에 인가시켜 마이너스 이온(20)을 발생시킨 경우에도, 같은 형태의 문제가 발생함은 물론이다.

도 15는 일측의 침 전극(44a)에 대한 플러스의 고전압 인가와, 타측의 침 전극(44b)에 대한 마이너스의 고전압 인가를 번갈아 실시한 경우의 문제점을 도시한 것이다. 즉, 도 15에서는 T3인 시간에서 침 전극(44a)에 플러스의 고전압을 인가함에 의한 플러스 이온(18)의 발생과, 그 후의 T3의 시간에서 침 전극(44b)에 마이너스의 고전압을 인가함에 의한 마이너스 이온(20)의 발생을 번갈아 반복하여 행한다.

이 경우, 제전공간(48a, 48b)에 있어서 워크피스(16) 근방의 침 전극(44a, 44b) 사이의 영역에서는 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20) 쌍방이 같은 시간대에 워크피스(16)에 도달한다. 따라서, 플러스 이온(18)과 마이너스 이온(20)이 섞여서 존재하고, 이온 밸런스가 얻어져 워크피스(16)에 대한 전하 제거를 실시할 수 있게 된다. 즉, 표면 전위 센서(24)에 의하여 검출된 전위 진폭이 작아진다. 그러나, 플러스 이온(18)만 존재하는 제전공간(48a)의 단부나, 마이너스 이온(20)만 존재하는 제전공간(48b)의 단부에서는, 어느 일측의 종류의 이온밖에 워크피스(16)에 도달하지 않기 때문에 이온 밸런스가 얻어지지 않고, 전위 진폭이 커지고 만다. 이 결과, 워크피스(16)의 전하 제거를 실제 행할 수 있는 영역이 제한되고 만다.

도 16 및 도 17은, 이오나이저의 적어도 워크피스(16)측을 실드 전극(110)으로 실드하고, 실드 전극(110)의 복수의 홀 부로부터 침 전극(44a~44e)을 워크피스(16)를 향하여 각각 노출시키고, 교류 고전압(전압(A))을 홀수번째의 침 전극(44a, 44c, 44e)에 인가함과 동시에, 전압(A)과 180°위상이 다른 교류 고전압(전압(B))를 짝수번째의 침 전극(44b, 44d)에 인가하는 경우의 문제점을 도시한 것이다. 이 구성은, 국제공개 제2007/122742호 팸플릿의 이오나이저에 채용되어 있다.

이 경우, 고전압 전원(120A)은, 배선(122A)을 통하여 홀수번째의 침 전극(44a, 44c, 44e)과 전기적으로 접속되고, 고전압 전원(120B)은, 배선(122B)를 통하여 짝수번째의 침 전극(44b, 44d)과 전기적으로 접속된다. 또한, 고전압 전원(120A, 120B)은 실드 전극(110)에서 실드되지 않고, 배선(122A) 및 배선(122B)은 대향 배치 또는 대칭 배치되어 있지는 않다. 즉, 고전압 전원(120A, 120B)은 이오나이저의 외부에 설치되어 있거나, 혹은 이오나이저 내부에 설치되어 있더라도, 실드 전극(110)으로 실드되어 있지 않은 상태이다. 또한, 배선(122B)은 배선(122A)보다도 침 전극(44a~44e)측에 배치되어 있다.

여기서, 표면 전위 센서(24)는 워크피스(16)의 표면 근방의 A점(124A), B점(124B) 및 C점(124C)에서 전위를 검출하는 것으로 설명한다. 그리고, A점(124A)는, 고전압 전원(120A)의 바로 밑에 있으며, B점은 고전압 전원(120B)의 바로 밑에 있으며, C점은 침 전극(44c)의 바로 밑에 있다.

홀수번째의 침 전극(44a, 44c, 44e)에 전압(A)이 인가됨과 동시에 짝수번째의 침 전극(44b, 44d)에 전압(B)이 인가되는 경우, 표면 전위 센서(24)는 A점(124A), B점(124B), C점(124C)에 있어서, 도 17에 나타낸 전위 진폭을 검출하는 것이 된다.

이 경우, 고전압 전원(120A) 바로 밑의 A점(124A)에서는 고전압 전원(120A)에 기인한 유도 전하 및 노이즈에 의하여, 전압(A)의 시간 변화에 대응하는 큰 전위 진폭이 검출된다. 또한, 고전압 전원(120B) 바로 밑의 B점(124B)에서도 고전압 전원(120B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈에 의하여 전압(B)의 시간 변화에 대응하여 큰 전위 진폭이 검출된다.

침 전극(44c) 바로 밑의 C점(124C)에서는, 고전압 전원(120A, 120B)으로부터 이격되어 있는 것과, 실드 전극(110)의 실드 효과에 의하여 고전압 전원(120A, 120B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈나, 배선(122A, 122B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈의 표면 전위 센서(24)의 전위 진폭에 대한 영향이 억제되고, 전위 진폭을 작게 하는 것이 가능하다. 그러나, 도 14에서도 설명한 바와 같이 실드 전극(110)을 설치하면, 워크피스(16)에 도달하는 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 양이 감소하기 때문에 전하 제거 속도가 저하되고, 이오나이저의 전하 제거 성능이 저하되고 만다.

한편, 실드 전극(110)이 없는 경우, 배선(122A, 122B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈, 특히 배선(122B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈에 의하여 전위 진폭이 커지고 만다.

이와 같이 도 16 및 도 17의 경우에는, 위에서 설명한 유도 전하 및 노이즈에 의하여 전위 진폭이 커지고 만다. 이와 같은 유도 전하 및 노이즈에 대한 대책으로는, 교류 고전압으로부터의 보호 대책이 별도로 필요하게 된다. 이 경우, 고전압 전원(120A, 120B)을 이오나이저와 별도의 개체로 하고, 워크피스(16)로부터 될수 있는 한 이격시켜, 혹은 실드 전극(110)으로 고전압 전원(120A, 120B) 및 배선(122A, 122B)을 실드하는 것이 되지만, 한편으로 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 발생량의 감소나, 워크피스(16)에 도달하는 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 양이 감소하는 것을 묵인하는 것밖에 되지 않는다.

이에 대하여, 본 실시형태에 따른 이오나이저(10)에서는 앞에서 설명한 바와 같이 적어도 2개의 침 전극(44)(44a~44e)와, 일측의 침 전극(44a, 44c, 44e)에 전압(A, 교류 고전압)을 인가하는 제1 고전압 전원부(70A)와, 타측의 침 전극(44b, 44d)에 전압(A)과 다른 극성의 전압(B, 교류 고전압)을 인가하는 제2 고전압 전원부(70B)와, 제1 고전압 전원부(70A)와 침 전극(44a, 44c, 44e)을 전기적으로 접속하는 제1 배선부(74A)와, 제2 고전압 전원부(70B)와 침 전극(44b, 44d)을 전기적으로 접속하는 제2 배선부(74B)를 가진다.

이 경우, 제1 고전압 전원부(70A)로부터 제1 배선부(74A)를 통하여 침 전극(44a, 44c, 44e)에 전압(A)을 인가함과 동시에 제2 고전압 전원부(70B)로부터 제2 배선부(74B)를 통하여 침 전극(44b, 44d)에 전압(B)을 인가하면, 침 전극(44a, 44c, 44e)의 근방에서 이온(플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20))이 발생함과 동시에, 해당 이온과는 다른 극성의 이온(마이너스 이온(20) 또는 플러스 이온(18))이 침 전극(44b, 44d)의 근방에서 발생한다. 따라서, 이오나이저(10)는 발생한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 워크피스(16)를 향하여 방출함으로써 해당 워크피스(16)에 대전한 전하를 중화하여 전하를 제거할 수 있다.

또한, '해결하고자 하는 과제'의 항목에서도 설명한 바와 같이 종래의 전하 발생장치에서는 펄스적으로 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 번갈아 발생시킴으로써 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)이 번갈아 워크피스(16)에 도달하면, 워크피스(16)에 대한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기에 기인하여, 해당 워크피스(16)에서의 전위 진폭이 커지고 만다. 또한, 침 전극(44)에 교류 전압을 인가하는 전원이나, 해당 전원과 침 전극(44)을 전기적으로 접속하는 배선에 기인하여 워크피스(16)에 발생하는 유도 전하가 노이즈의 원인이 되며, 워크피스(16)에서의 전위 진폭이 실제값보다도 커져버림과 동시에 노이즈를 효과적으로 배제할 수 없었다.

여기서, 본 실시형태에 따른 이오나이저(10)에서는, 이러한 과제를 해결하고 전원 및 배선에 기인한 노이즈의 영향을 배제하고자 하는 목적을 달성하기 위하여, 제1 고전압 전원부(70A)와 제2 고전압 전원부(70B)를 대향하여 배치함과 동시에, 제1 배선부(74A)와 제2 배선부(74B)를 대향하여 배치한다.

앞에서 설명한 바와 같이 제1 고전압 전원부(70A)로부터 제1 배선부(74A)를 통하여 침 전극(44a, 44c, 44e)에 인가되는 전압(A)과, 제2 고전압 전원부(70B)로부터 제2 배선부(74B)를 통하여 침 전극(44b, 44d)에 인가되는 전압(B)은, 상호 다른 극성이다. 따라서, 제1 고전압 전원부(70A)에 기인한 유도 전하 및 노이즈와, 제2 고전압 전원부(70B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈에 관하여도 각각 상호 다른 극성이 된다. 따라서, 이들 유도 전하 및 노이즈는 상호 상쇄됨으로써 각 유도 전하 및 노이즈를 효과적으로 배제할 수 있다.

이와 같이 제1 고전압 전원부(70A)와 제2 고전압 전원부(70B)를 대향 배치시킴과 동시에 제1 배선부(74A)와 제2 배선부(74B)를 대향 배치시킴으로써 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈나, 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈의 전위 진폭에 대한 영향을 없앨 수 있다. 이 결과, 본 실시형태에서는 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B), 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)와, 각 침 전극(44a~44e)을 일체적으로 구성하고, 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B), 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)에 대한 실드 대책이 필요없게 할 수 있다.

즉, 본 실시형태에 따른 이오나이저(10)에서는 전기 절연 재료로 이루어진 하우징(22)의 저면에 전기 절연 재료로 이루어진 전극 카트리지(46a~46e)를 통하여 각 침 전극(44a~44e)를 노출시켜, 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B), 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)를 하우징(22) 내에 배치함으로써 가능하게 된다.

따라서, 이오나이저(10)와 워크피스(16)를 근접시킨 상태에서, 해당 이오나이저(10)를 사용할 수 있다. 또한, 실드 대책이 필요없게 되므로, 실드에 대한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 흡수가 없어진다. 이 결과, 워크피스(16)의 표면에 도달하는 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 양을 증가시키는 것이 가능하다. 이와 같이 이오나이저(10)를 워크피스(16)에 근접시켜 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 발생시키면, 워크피스(16)에 대한 전하 제거 속도를 향상시킬 수 있으며, 이오나이저(10)의 전하 제거 성능을 높일 수 있다.

특히, 이오나이저(10)와 워크피스(16)를 근접시켜 100Hz 이하의 저주파인 교류 고전압을 침 전극(44a~44e)에 인가하면, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 확실하게 발생시킬 수 있으므로, 전하 제거 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.

그리고, 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B), 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)가 하우징(22) 내에 배치되므로, 이오나이저(10)의 활용도가 향상된다.

또한, 이오나이저(10)에서는, A 방향을 따라서, 제1 고전압 전원부(70A)로부터 전압(A)이 인가되는 침 전극(44a, 44c, 44e)과, 제2 고전압 전원부(70B)로부터 전압(B)이 인가되는 침 전극(44b, 44d)이 번갈아 배치되므로, 바(bar) 타입의 이오나이저(10)를 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 이들 침 전극(44a~44e)을 번갈아 배치함으로써 이오나이저(10)와 워크피스(16) 사이의 제전공간(48a~48e)에서는 플러스 이온(18)과 마이너스 이온(20)이 균일하게 분포하고, 쏠림이 없는 균일한 전하 제거를 행할 수 있게 되며, 전하 제거 성능을 더욱 높일 수 있다. 또한, 워크피스(16)에 대한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기에 기인한 해당 워크피스(16)에서의 전위 진폭의 증대도 억제할 수 있다.

또한, 도 6 내지 도 7b에 나타난 바와 같이 제1 고전압 전원부(70A) 및 제1 배선부(74A)와, 제2 고전압 전원부(70B) 및 제2 배선부(74B) 사이에서 축(C1) 상에 모든 침 전극(44a~44e)이 배치됨과 동시에, A 방향에 따른 축(C2) 상에 일측의 침 전극(44a, 44c, 44e)과, 타측의 침 전극(44b, 44d)이 번갈아 배치된다. 따라서, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)나, 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)는 축(C1, C2)을 중심으로 하여 선대칭으로 배치되는 것이다. 따라서, 제1 고전압 전원부(70A)에 기인한 유도 전하 및 노이즈와, 제2 고전압 전원부(70B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈가 상호 상쇄됨과 동시에, 제1 배선부(74A)에 기인한 유도 전하 및 노이즈와, 제2 배선부(74B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈가 상호 상쇄되는 것이다. 이 결과, 이들 유도 전하 및 노이즈의 전위 진폭에 대한 영향을 효과적으로 배제할 수 있다. 또한, 워크피스(16)에 대한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기에 기인한 전위 진폭의 증대도 효과적으로 억제할 수 있다.

그리고, 침 전극(44a~44e)에서는 선단부가 외부로 노출되어 있으므로, 해당 선단부에서의 전계 집중에 의하여, 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 용이하게 발생시킬 수 있으며, 이오나이저(10)의 전하 제거 성능을 더욱 높일 수 있다.

또한, 이오나이저(10)에서는 제1 고전압 전원부(70A)와 제2 고전압 전원부(70B)가 워크피스(16)에 대하여 대략 평행하게 배치됨과 동시에, 제1 배선부(74A)와 제2 배선부(74B)가 워크피스(16)에 대하여 대략 평행하게 배치된다. 따라서, 제1 고전압 전원부(70A)에 기인하는 유도 전하 및 노이즈와 제2 고전압 전원부(70B)에 기인하는 유도 전하 및 노이즈가 효과적으로 상쇄됨과 동시에, 제1 배선부(74A)에 기인하는 유도 전하 및 노이즈가 효과적으로 상쇄된다. 이 결과, 워크피스(16)의 표면 근방에서 실제 전위 진폭을 저감할 수 있다.

그러나, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)가 워크피스(16)로부터 대략 동일한 거리의 장소에서 해당 워크피스(16)에 대하여 대략 평행하게 배치됨과 동시에, 제1 배선부(74A)와 제2 배선부(74B)가 워크피스(16)로부터 대략 동일한 거리의 장소에서 해당 워크피스(16)에 대하여 대략 평행하게 배치된다. 따라서, 위에서 설명한 각 유도 전하 및 가 노이즈를 확실하게 없앨 수 있으며, 실제의 전위 진폭을 더욱 저감할 수 있다.

또한, 전압(B)은 전압(A)에 대하여 180°위상이 다른 교류 고전압이므로, 제1 고전압 전원부(70A)로부터 제1 배선부(74A)를 통한 침 전극(44a, 44c, 44e)에 대한 전압(A)의 인가와, 제2 고전압 전원부(70B)로부터 제2 배선부(74B)를 통한 침 전극(44b, 44d)에 대한 전압(B)의 인가에 의하여, 침 전극(44a, 44c, 44e) 근방에서의 플러스 이온(18) 발생 및 침 전극(44b, 44d) 근방에서의 마이너스 이온(20)의 발생과, 침 전극(44a, 44c, 44e) 근방에서의 마이너스 이온(20)의 발생 및 침 전극(44b, 44d) 근방에서의 플러스 이온(18) 발생이 번갈아 이루어지게 된다. 따라서, 제전공간(48a~48e)에 있어서 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)을 균일하게 분포시켜 쏠림이 없는 균일한 전하 제거를 실시할 수 있다. 또한, 워크피스(16)에 대한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기에 기인한 전위 진폭 증대를 억제할 수 있다.

그리고, 제1 고전압 전원부(70A)의 제1 기판(78A)과, 제2 고전압 전원부(70B)의 제2 기판(78B)이 워크피스(16)에 대하여 상호 평행하고 세워져 설치되도록 배치되어 있으므로, 위에서 설명한 유도 전하 및 노이즈를 확실하게 제거할 수 있고, 실제 전위 진폭을 더욱 저감할 수 있다.

그러나, 제1 기판(78A)에 배치되는 제1 플러스 전압 발생부(82A)와, 제2 기판(78B)에 배치되는 제2 마이너스 전압 발생부(86B)가 대향함과 동시에, 제1 기판(78A)에 배치된 제1 마이너스 전압 발생부(86A)와, 제2 기판(78B)에 배치된 제2 플러스 전압 발생부(82B)가 대향한다. 즉, 동일 구조인 2개의 전압 발생부를 준비하여 일측의 전압 발생부에 대하여 타측의 전압 발생부를 180°회전시킨 상태에서 대향 배치시키면, 상기 구성을 실현할 수 있다. 따라서, 상기 유도 전하 및 노이즈의 저감 효과가 용이하게 얻어진다.

제1 기판(78A)의 중앙부와 제2 기판(78B)의 중앙부 사이에 직류 전류(76)가 배치되어 있으므로, 직류 전류(76)를 중심으로 하여, 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B)를 대칭으로 배치할 수 있다. 이 결과, 위에서 설명한 유도 전하 및 노이즈의 저감 효과가 용이하게 얻어짐과 동시에, 이오나이저(10)의 양산성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 제1 기판(78A) 및 제2 기판(78B)에는 인버터 회로부(80A, 80B, 84A, 84B)가 배치된다. 따라서, 외부로부터 공급되는 직류 전압을 직류 전원(76)에 의하여 전원 전압으로 조정하여 출력하고, 각 인버터 회로부(80A, 80B, 84A, 84B)에서 직류 전압(전원 전압)으로부터 소망하는 주파수의 교류 고전압으로 변환하고, 제1 플러스 전압 발생부(82A), 제2 플러스 전압 발생부(82B), 제1 마이너스 전압 발생부(86A) 및 제2 마이너스 전압 발생부(86B)에 의하여 전압(A) 및 전압(B)를 발생시킬 수 있다.

그리고, 또한 앞에서 설명한 바와 같이 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)는 대략 동일한 구조이며, 축(C1, C2)을 중심으로 하여, 선대칭으로 대향 배치된다. 이 경우, 제1 배선부(74A)는 인출선(88A, 90A)과, A 방향을 따라 연장 형성된 제1 공급선(92A)과, 분배선(94a, 94c, 94e)을 구비함과 동시에, 제2 배선부(74B)는, 인출선(88B, 90B)과, A 방향을 따라 연장 형성되는 제2 공급선(92B)과, 분배선(94b, 94d)을 구비한다. 이와 같이 구성함으로써 제1 배선부(74A)에 기인하는 유도 전하 및 노이즈와 제2 배선부(74B)에 기인하는 유도 전하 및 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

그러나, 인출선(88A)과 인출선(90B)이 대향하여 배치되고, 인출선(90A)과 인출선(88B)이 대향하여 배치되며, 그리고, 제1 공급선(92A)과 제2 공급선(92B)이 대향하여 배치된다. 따라서, 제1 배선부(74A)에 기인하는 유도 전하 및 노이즈와 제2 배선부(74B)에 기인하는 유도 전하 및 노이즈를 확실하게 제거할 수 있다.

그리고, 본 실시형태에서는 A 방향을 따라 침 전극(44a~44e)을 소정 간격으로 직렬 배치한 경우에 관하여 설명하고 있으나, 상기의 배치 관계를 유지할 수 있는 범위 내에 있다면, 각 침 전극(44a~44e)의 배치를 적절히 변경하는 것은 가능하다.

즉, 도 18a 및 도 18b와 같이 예를 들면, 1개의 전극 카트리지(46)에 4개의 침 전극(44a~44d)을 설치하여도 좋다.

이 경우, 4개의 침 전극(44a~44d)은 도 18b의 평면에서 보아 가상 원주(126) 상에 배치된다. 또한, 평면에서 보아 각 침 전극(44a~44d)이 90°간격으로 배치되어 있으면, 도 18a와 같이 제1 공급선(92A)으로부터 분배선(94a, 94c)을 수직하게 내려서 수용홀(60b, 60d)에 접속함과 동시에, 제2 공급선(92B)으로부터 분배선(94b, 94d)를 수직하게 내려서 수용홀(60b, 60d)에 접속하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 가상 원주(126)(의 중심)에 대하여, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제1 배선부(74A)와, 제2 고전압 전원부(70B) 및 제2 배선부(74B)를 점대칭으로 배치할 수 있다.

따라서, 제1 고전압 전원부(70A)에 기인한 유도 전하 및 노이즈와 제2 고전압 전원부(70B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈를 효과적으로 상쇄할 수 있음과 동시에, 제1 배선부(74A)에 기인한 유도 전하 및 노이즈와 제2 배선부(74B)에 기인한 유도 전하 및 노이즈를 효과적으로 상쇄할 수 있다. 이 경우에도 워크피스(16)에 대한 플러스 이온(18) 및 마이너스 이온(20)의 도달 주기에 기인한 전위 진폭의 증대를 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 상기의 설명에서는 이오나이저(10)의 하우징(22) 내에, 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B), 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)를 배치한 경우에 관하여 설명하였다. 제1 고전압 전원부(70A) 및 제1 배선부(74A)와 제2 고전압 전원부(70B) 및 제2 배선부(74B)가 대략 평행하고 대칭으로 배치되어 있으면, 상기 유도 전하 및 노이즈의 저감 효과가 얻어지므로, 이러한 배치 관계를 유지할 수 있는 것이라면, 제1 고전압 전원부(70A) 및 제2 고전압 전원부(70B)를 하우징(22) 밖에 배치하고, 혹은 제1 고전압 전원부(70A), 제2 고전압 전원부(70B), 제1 배선부(74A) 및 제2 배선부(74B)를 하우징(22)의 밖에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우, 교류 고전압으로부터 사용자를 보호하기 위한 대책이 필요하지만, 본 실시형태의 목적으로 하는 유도 전하 및 노이즈의 배제를 달성할 수 있다.

그리고, 상기의 설명에서는 전하발생장치의 일종으로서 이오나이저(10)에 관하여 설명하였으나, 본 실시형태에서는 이러한 설명에 한정되는 것은 아니다. 상기의 이오나이저(10)에 있어서, 각 침 전극(44a~44e)에 같은 교류 고전압을 인가하고, 각 침 전극(44a~44e)의 근방에서 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20)을 일제히 발생시키면, 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20)을 방출하여 워크피스(16)를 대전시키는 대전장치로서 기능시킬 수 있다. 즉, 워크피스(16)를 향하여 플러스 이온(18) 또는 마이너스 이온(20)을 방출하는 점에서는 이오나이저(10)와 대전장치와 공통되므로, 본 실시형태에 따른 이오나이저(10)를 대전장치로 사용하는 것도 가능하다.

이와 같이, 이오나이저(10)를 대전장치로서 기능시키면, 해당 대전장치에 있어서도, 위에서 설명한 유도 전하 및 노이즈의 저감 효과를 용이하게 얻을 수 있다. 물론, 위에서 설명한 이오나이저(10)의 구성을 구비하는 대전장치를 별도로 제조하여도, 위에서 설명한 유도 전하 및 노이즈의 저감 효과는 용이하게 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 위에서 설명한 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하는 일이 없이, 다양한 구성을 채택하여 얻을 수 있음은 물론이다.

10...이오나이저 14...컨베이어
16...워크피스 18...플러스 이온
20...마이너스 이온 22...하우징
24...표면 전위 센서 30...검출 플레이트
44, 44a~44e...침 전극 48, 48a~48e...제전공간
70A...제1 고전압 전원부 70B...제2 고전압 전원부
72...교류 고전압 전원 74A...제1 배선부
74B...제2 배선부 76...직류 전원
78A...제1 기판 78B...제2 기판
80A, 80B, 84A, 84B...인버터 회로부 82A...제1 플러스 전압 발생부
82B...제2 플러스 전압 발생부 86A...제1 마이너스 전압 발생부
86B...제2 마이너스 전압 발생부 88A, 88B, 90A, 90B...인출선
92A...제1 공급선 92B...제2 공급선
94a~94e...분배선 126...가상원주

Claims (15)

1. 적어도 2개의 전극(44, 44a~44e)과,
   일측의 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)에 제1 전압을 인가하는 제1 전원부(70A)와,
   타측의 제2 전극(44, 44b, 44d)에 상기 제1 전압과 다른 극성의 제2 전압을 인가하는 제2 전원부(70B)와,
   상기 제1 전원부(70A)와 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)을 전기적으로 접속하는 제1 배선부(74A)와,
   상기 제2 전원부(70B)와 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)를 전기적으로 접속하는 제2 배선부(74B);
   전기 절연 재료로 이루어진 하우징(22)을 가지며,
   상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e) 및 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)은, 상기 하우징(22)의 표면에 노출되고,
   상기 제1 전원부(70A)와 상기 제2 전원부(70B)가 상기 하우징(22) 내에 배치되거나, 또는, 상기 제1 배선부(74A)와 상기 제2 배선부(74B)가 상기 하우징(22) 내에 배치되고,
   상기 제1 전원부(70A)와 상기 제2 전원부(70B)가 대향하여 배치되거나, 또는, 상기 제1 배선부(74A)와 상기 제2 배선부(74B)가 대향하여 배치되고,
   상기 제1 전원부(70A)로부터 상기 제1 배선부(74A)를 통하여 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)에 상기 제1 전압을 인가함과 동시에, 상기 제2 전원부(70B)로부터 상기 제2 배선부(74B)를 통하여 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)에 상기 제2 전압을 인가함으로써, 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)의 근방에서 이온이 발생함과 동시에, 해당 이온은 다른 극성의 이온이 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)의 근방에서 발생하고,
   상기 전하발생장치(10)는, 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)의 근방에서 발생한 이온과, 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)의 근방에서 발생한 이온을 대상물(16)을 향하여 방출하고,
   상기 제1 전원부(70A)와 상기 제2 전원부(70B)가 상기 대상물(16)에 대하여 평행하게 배치되거나, 또는, 상기 제1 배선부(74A)와 상기 제2 배선부(74B)가 상기 대상물(16)에 대하여 평행하게 배치되고,
   상기 제1 전원부(70A)와 상기 제2 전원부(70B)가 상기 대상물(16)로부터 동일 거리의 장소에서 상기 대상물(16)에 대하여 평행하게 배치되거나, 또는, 상기 제1 배선부(74A)와 상기 제2 배선부(74B)가 상기 대상물(16)로부터 동일 거리의 장소에서 상기 대상물(16)에 대하여 평행하게 배치되고,
   상기 제1 전원부(70A)는, 제1 교류전압을 발생함과 동시에, 상기 제2 전원부(70B)는, 상기 제1 교류전압과는 180°위상이 다른 제2 교류전압을 발생하고,
   상기 제1 전원부(70A)로부터 상기 제1 배선부(74A)를 통한 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)으로의 상기 제1 교류전압 인가와, 상기 제2 전원부(70B)로부터 상기 제2 배선부(74B)를 통한 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)으로의 상기 제2 교류전압의 인가에 의하여, 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)의 근방에서 플러스 이온(18)의 발생 및 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)의 근방에서 마이너스 이온(20)의 발생과, 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)의 근방에서 마이너스 이온(20)의 발생 및 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)의 근방에서 플러스 이온(18)의 발생이 번갈아 이루어지고,
   상기 제1 전원부(70A)는, 제1 기판(78A)과, 상기 제1 기판(78A)에 배치되어 설치되고 상기 제1 교류전압의 플러스 전압을 발생하는 제1 플러스 전압 발생부(82A)와, 상기 제1 기판(78A)에 배치되어 설치되고 상기 제1 교류전압의 마이너스 전압을 발생하는 제1 마이너스 전압 발생부(86A)를 구비하며,
   상기 제2 전원부(70B)는, 제2 기판(78B)과, 상기 제2 기판(78B)에 배치되어 설치되고 상기 제2 교류전압의 플러스 전압을 발생하는 제2 플러스 전압 발생부(82B)와, 상기 제2 기판(78B)에 배치되어 설치되고 상기 제2 교류전압의 마이너스 전압을 발생하는 제2 마이너스 전압 발생부(86B)를 구비하고,
   상기 제1 기판(78A)과 상기 제2 기판(78B)은, 상기 대상물(16)에 대하여 상호 평행하고 세워져 설치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 플러스 전압 발생부(82A)와 상기 제2 마이너스 전압 발생부(86B)가 대향하고, 상기 제1 마이너스 전압 발생부(86A)와 상기 제2 플러스 전압 발생부(82B)가 대향하는 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 기판(78A)의 중앙부와 상기 제2 기판(78B)의 중앙부 사이에는, 상기 제1 플러스 전압 발생부(82A), 상기 제1 마이너스 전압 발생부(86A), 상기 제2 플러스 전압 발생부(82B) 및 상기 제2 마이너스 전압 발생부(86B)에 전원 전압을 공급하는 전압 공급부(76)가 배치되고,
   상기 제1 기판(78A)에는, 상기 대상물(16)에 대하여 평행하게, 상기 제1 플러스 전압 발생부(82A), 상기 전압 공급부(76) 및 상기 제1 마이너스 전압 발생부(86A)가 순차 배치되며,
   상기 제2 기판(78B)에는, 상기 대상물(16)에 대하여 평행하게, 상기 제2 마이너스 전압 발생부(86B), 상기 전압 공급부(76) 및 상기 제2 플러스 전압 발생부(82B)가 순차 배치되는 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 전압 공급부(76)는, 외부로부터의 전원 공급에 의하여 직류 전압을 발생하는 직류 전원이며,
   상기 제1 기판(78A)에 있어서 상기 직류 전원(76)과 상기 제1 플러스 전압 발생부(82A) 사이의 개소, 상기 제1 기판(78A)에 있어서 상기 직류 전원(76)과 상기 제1 마이너스 전압 발생부(86A) 사이의 개소, 상기 제2 기판(78B)에 있어서 상기 직류 전원(76)과 상기 제2 플러스 전압 발생부(82B) 사이의 개소, 및, 상기 제2 기판(78B)에 있어서, 상기 직류 전원(76)과 상기 제2 마이너스 전압 발생부(86B) 사이의 개소에는, 상기 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터 회로부(80A, 80B, 84A, 84B)가 각각 배치되고,
   상기 제1 플러스 전압 발생부(82A)는, 변환 후의 교류 전압의 플러스 부분만 취출하고, 취출한 상기 플러스 부분을 증폭함으로써, 상기 제1 교류 전압의 플러스 전압을 발생하며,
   상기 제1 마이너스 전압 발생부(86A)는, 변환 후의 교류 전압의 마이너스 부분만 취출하고, 취출한 상기 마이너스 부분을 증폭함으로써, 상기 제1 교류 전압의 마이너스 전압을 발생하고,
   상기 제2 플러스 전압 발생부(82B)는, 변환 후의 교류 전압의 플러스 부분만 취출하고, 취출한 상기 플러스 부분을 증폭함으로써, 상기 제2 교류 전압의 플러스 전압을 발생하며,
   상기 제2 마이너스 전압 발생부(86B)는, 변환 후의 교류 전압의 마이너스 부분만 취출하고, 취출한 상기 마이너스 부분을 증폭함으로써, 상기 제2 교류 전압의 마이너스 전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 배선부(74A)는, 상기 제1 전원부(70A)에서 발생한 상기 제1 전압을 인출하기 위한 제1 인출선(88A, 90A)과, 상기 제1 인출선(88A, 90A)에 연결되고 상기 대상물(16)에 대하여 평행하게 연장 형성된 제1 공급선(92A)과, 상기 제1 공급선(92A)에 연결되고 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)과 전기적으로 접속되는 제1 분배선(94a, 94c, 94e)을 구비하며,
   상기 제2 배선부(74B)는, 상기 제2 전원부(70B)에서 발생한 상기 제2 전압을 인출하기 위한 제2 인출선(88B, 90B)과, 상기 제2 인출선(88B, 90B)에 연결되고 상기 대상물(16)에 대하여 평행하게 연장 형성된 제2 공급선(92B)과, 상기 제2 공급선(92B)에 연결되고 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)과 전기적으로 접속되는 제2 분배선(94b, 94d)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1 인출선(88A, 90A) 및 상기 제2 인출선(88B, 90B)가 대향하여 배치됨과 동시에, 상기 제1 공급선(92A) 및 상기 제2 공급선(92B)이 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 전원부(70A)와 상기 제2 전원부(70B)의 길이 방향, 또는, 상기 제1 배선부(74A)와 상기 제2 배선부(74B)의 길이 방향을 따라, 상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e)과 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)이 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
8. 청구항 1에 있어서,
   복수의 상기 제1 전극(44a, 44c)와 복수의 상기 제2 전극(44b, 44d)가 평면에서 보아 가상 원주(126) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 전극(44, 44a, 44c, 44e) 및 상기 제2 전극(44, 44b, 44d)은, 선단부가 상기 하우징 외부에 노출된 침(needle) 전극인 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전하발생장치(10)는, 대상물(16)을 향하여 이온(18, 20)을 방출함으로써 상기 대상물(16)에 대전된 전하를 중화하여 제거하는 이오나이저인 것을 특징으로 하는 전하발생장치(10).
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