WO2008075677A1

WO2008075677A1 - 除電装置

Info

Publication number: WO2008075677A1
Application number: PCT/JP2007/074305
Authority: WO
Inventors: Tomonori Tsumori; Naoki Sugita
Original assignee: Midori Anzen Co., Ltd.
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2008-06-26
Also published as: KR20090087932A; TW200836591A; TWI365683B; EP2104405A4; KR101017919B1; JP4818093B2; US7973292B2; JP2008153132A; CN101563961B; EP2104405A1; CN101563961A; US20100090096A1

Abstract

　電源回路１１と、電源回路１１で生成された直流電圧を可聴周波数以上の高周波電圧とし、当該高周波電圧を２つの出力ラインに一定期間毎に交互に出力する出力制御回路１２と、高周波電圧を昇圧する変圧回路１３と、正極性の電圧印加で正イオンを出力し、負極性の電圧印加で負イオンを出力する２ｎ個（ｎ＝１以上の整数）の放電針からなり、これら放電針がｎ個毎の第１及び第２グループに分けられて配置された放電部２０と、変圧回路１３から出力された高周波高電圧を同一期間で互いに極性の異なる矩形波の２つの直流高電圧に変換し、当該２つの直流高電圧の極性を一定期間毎に反転させて放電部２０の第１及び第２グループにそれぞれ出力する極性反転回路１４と、放電部２０の風上側から送風する送風機とを備える除電装置１。

Description

明細書

除電装置

技術分野

[0001] 本発明は、帯電物体に正負のイオンを照射して電気的に中性にする除電装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、半導体製造ラインや携帯電話などのセル生産工程などでは、部品帯電による静電気障害ゃ静電吸着を防ぐため、作業台ゃコンベア等の近傍に除電装置が配置されている。こうした製造現場で使用される除電装置としては、正又は負の電荷が全体的、或いは部分的に過剰となり、電荷が不均一な状態にある除電対象物（部品）に正又は負のイオンを放出（照射）して電気的に中性にする方式のものがある。このような除電装置は、除電方式により幾つかのタイプに分類される。以下、各方式の特徴につ!/、て簡単に説明する。

[0003] (1)AC式

1つの放電針に正弦波高電圧（周波数 50/60Hz)を印加し、正負のイオンを交互に発生させるようにしたものである。 1つの放電針から正負のイオンを発生させているため、イオンバランスの経時的な偏りや、空間的な偏りも少ないことが特徴となってい

[0004] ここで、イオンバランスとは、イオン照射後の残留電位が 0Vからどの程度離れているかを示すもので、残留電位が定常的に 0ボルトとなることが理想特性となる。そして

、イオンバランスの経時的な偏りとは、除電装置を連続運転した場合に、正負それぞれの放電針の汚れ付着や腐食、磨耗の度合いに差が生じて、残留電位に偏りが生じることをいう。また、イオンバランスの空間的な偏りとは、除電対象物にイオンを照射したときに、除電対象物の位置により残留電位に差が生じることをいう。このイオンバランスの空間的な偏りは、後述するように、除電装置から所定距離を離して規則的に配置した除電対象物にイオンを照射して、どの位置の除電対象物に残留電位がある力、を測定することにより判定される。さらに、後述するイオンバランスの振幅とは、正負のイオンが照射された除電対象物の表面電位が正側、負側に周期的に変動することをいう。

[0005] (2) DC式

正放電針と負放電針に、それぞれ正負の高電圧を印加することにより、各放電針から定常的に正負のイオンを発生させるようにしたものである。放出された正負のイオンが除電対象物に達するまでに再結合しにくぐ AC式に比べてイオンを遠くまで飛ばすことができることが特徴となって!/、る。

[0006] (3) AC高周波式

1つの放電針に周波数 20kHz〜70kHzの高周波電圧を印加するようにしたものである。一般的な AC式に比べて、トランスを軽ぐ小さくすることができるという特徴を備えている。

[0007] (4)パルス DC式

正放電針と負放電針に、それぞれ正負の高電圧を交互に印加することにより、各放電針から正負のイオンを交互に発生させるようにしたものである。一般的な DC式よりも、イオンバランスの経時的な偏りが改善されていることが特徴となっている。なお、上記の関連する先行技術として、日本国特許公報、特開 2002— 43092号公報（特許文献 1)が存在する。

[0008] (5)パルス AC式

1つの放電針に矩形波の高電圧を印加するようにしたものである。一般的な AC式よりもイオン発生量を増加させることができるとともに、発振周波数を可変とすることができる点が特徴となっている（特許文献 2参照）。なお、上記の関連する先行技術として、日本国特許公報、特開 2000— 58290号公報（特許文献 2)が存在する。

[0009] しかしながら、上述した各除電方式には、それぞれ以下のような課題がある。

[0010] (1)AC式

高電圧を発生させるトランスが重ぐ大きくなる。この種の除電装置は、卓上、或いは吊り下げて使用されることが多ぐ小型軽量な除電装置とすることが望ましいが、 A C式では装置を小型軽量にすることが難しい。また、正負のイオンを交互に発生させているため、除電対象物を正負交互に帯電させていることになり、時間的に見ると、ィオンバランスに振幅が生じることになる。このため、イオン照射後の残留電位を 0ボルト付近に保つことが難しい。さらに、 DC式に比べて正負イオンの発生量が少ないため、減衰時間特性、除電範囲の点で DC式に劣る。ここで、減衰時間特性とは、ィォン照射後に除電対象物の電位が許容レベルとなるまでの時間をいう。したがって、帯電した除電対象物の電位を許容レベルに短時間で下げることができれば、減衰時間特性が優れていることになる。また、除電範囲とは、イオン照射により除電対象物の電位を許容レベルまで下げることができる空間的な範囲をいう。

[0011] (2) DC式

連続運転した場合に、正負それぞれの放電針の汚れ付着や腐食、磨耗の度合いに差が生じるため、イオンバランスの経時的な偏りが生じる。また、放電針の位置によつて、正イオンの影響を受けやすい場所、或いは負イオンの影響を受けやすい場所力 S生じる。このため、このような場所に配置された除電対象物を正又は負に帯電させてしまうことになり、イオンバランスの空間的な偏りが生じることになる。

[0012] (3)AC高周波式

正負のイオンの発生間隔が短いため、放出された正負のイオンが除電対象物に達するまでに再結合しやすぐイオンを遠くまで飛ばすことが難しい。また、イオンの到達量が少なくなるため、減衰時間特性も悪くなる。

[0013] (4)パルス DC式

DC式の場合と同様に、連続運転した場合には、正負それぞれの放電針の汚れ付着や腐食、磨耗の度合いに差が生じるため、イオンバランスの経時的な偏りが生じる。また、汚れが付着しやすい正放電針の影響を受けやすい場所や、汚れ付着しにく V、負放電針の影響を受けやすレ、場所ではイオンバランスの空間的な偏りが生じるため、除電対象物を正又は負に帯電させてしまうことになる。さらに、正負のイオンを交互に発生させることになるため、 AC式と同様に除電対象物を正負交互に帯電させることになり、時間的に見ると、イオンバランスに振幅が生じることになる。

[0014] (5)パルス AC式

正負のイオンを交互に発生させて!/、るため、除電対象物を正負交互に帯電させていることになり、且つ AC式よりもイオン発生量が多いため、時間的に見ると、イオンバランスに振幅が生じる。

[0015] 以上説明したように、従来例の除電装置では、大きさや重量、減衰時間特性、ィォンバランス特性のいずれかの課題があり、これらの課題をすベて解決した除電装置は実現されてレ、な!/、のが現状である。

[0016] 本発明は上述の如き問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、小型、軽量で、且つ減衰時間特性やイオンバランス特性に優れた除電装置を提供することにある。

発明の開示

[0017] 上記目的を達成するために、本発明の第 1アスペクトは除電装置であって、以下を含む：直流電圧を生成する電源回路；前記電源回路で生成された直流電圧を可聴周波数以上の高周波電圧とし、且つ当該高周波電圧を 2つの出力ラインに一定期間毎に交互に出力する出力制御回路；前記出力制御回路から出力された高周波電圧を昇圧する変圧回路；正極性の直流高電圧が印加されたときには正イオンを出力し、負極性の直流高電圧が印加されたときには負イオンを出力する 2n個（n= 1以上の整数）の放電針からなり、これら放電針が n個毎の第 1及び第 2グループに分けられて配置された放電部；前記変圧回路から出力された高周波高電圧を、同一期間で互いに極性の異なる矩形波の 2つの直流高電圧に変換すると共に、当該 2つの直流高電圧の極性を一定期間毎に反転させて前記放電部の第 1及び第 2グループにそれぞれ出力する極性反転回路;及び前記放電針の風上側から送風して、前記 2nの各放電針から出力された正イオン及び負イオンを風下側に配置された除電対象物に向けて搬送する送風機；上記構成において、同一期間において、前記放電部の第 1ダループから一方の極性のイオンを出力すると共に、第 2グループから他方の極性のィォンを出力し、且つ一定期間毎に前記各グループから出力するイオンの極性を反転させる。

[0018] 前記本発明の第 1アスペクトから従属する第 2アスペクトは、前記除電装置において、前記出力制御回路は、高周波高電圧を 2つの出力ラインに一定期間毎に交互に出力する際の出力切替周波数を 10〜100Hzの範囲とする。

[0019] 前記本発明の第 1アスペクト又は第 2アスペクトから従属する第 3アスペクトは、前記除電装置であって更に以下を含む：前記送風機と前記放電部との間に設けられ、コロナ放電によるパルス信号を検知するストリーマコロナノルス検知手段。

[0020] 前記本発明の第 1アスペクト乃至前記第 3アスペクトのいずれかのアスペクトから従属する第 4アスペクトは、前記除電装置であって更に以下を含む：前記放電部と除電対象物との間に設けられ、接地電位に接続されたガード電極。

[0021] 本発明の上記第 1アスペクト乃至第 4アスペクトに基づく除電装置によれば、可聴周波数以上の発振周波数に対応した高周波巻線トランスゃ圧電トランスなどを用いることができるため、 AC式除電装置に比べて装置を小型軽量なものとすることができる。

[0022] また、放電部の第 1及び第 2グループに対して互いに極性の異なる矩形波の 2つの直流高電圧を印加して!/、るため、 AC式除電装置に比べて正負イオンの発生量が多くなり、減衰時間特性を向上させることができる。同様の理由から、 AC式除電装置に比べて除電範囲を広げることができる。

[0023] 更に、 2つのグループに分かれた放電針から同一期間に正負のイオンを発生させると共に、各グループから出力されるイオンの極性を一定期間毎に反転させるようにしているため、同一期間において正負イオンが同時に発生し、除電対象物表面における正負のイオン量をほぼ同じとすることができる。したがって、電位の中和が促進されて、除電対象物表面の残留電位を小さくすることができる。この結果、イオンバランスの振幅をゼロに近づけることができると共に、振幅の偏りも少なくすることができる。

[0024] 上記に加え、放出される正負イオンの極性が一定期間毎に反転すると共に、イオンを放出する位置も一定期間毎に切り替わるため、除電対象物の位置によって正又は負いずれか一方のイオンの影響を受けることがなぐすベての位置の除電対象物に正負のイオンをほぼ均等に照射することができる。したがって、イオンバランスの空間的な偏りを小さくすることができる。

[0025] そして、各グループの放電針から放出される正負イオンの極性を一定期間毎に反転させているため、連続運転した場合でも、それぞれの放電針の汚れ付着及び腐食、磨耗の度合いはほぼ均等となる。このため、放電針ごとの残留電位の偏りが生じることがなぐイオンバランスの経時的な偏りを少なくすることができる。

図面の簡単な説明 [0026] [図 1]図 1は、実施形態に係わる除電装置の全体構成図である。

[図 2]図 2 (a)及び図 2 (b)は、放電部の構成を示す説明図である。

[図 3]図 3は、高電圧発生回路の構成を示すブロック図である。

[図 4]図 4は、極性反転回路の構成を示す回路図である。

[図 5]図 5は、評価装置の構成を示す説明図である。

[図 6]図 6 (a)及び図 6 (b)は、イオンバランス振幅一時間の特性図であり、特に図 6 (a )は本実施形態の除電装置による特性図、図 6 (b)は比較例としてノルス AC式除電装置による特性図である。

[図 7]図 7 (a)及び図 7 (b)は、実施形態の除電装置によるイオンバランス振幅一時間の特性図であり、特に図 7 (a)は出力切替周波数 1. 4Hzでの特性図、図 7 (b)は出力切替周波数 35Hzでの特性図である。

[図 8]図 8 (a)及び図 8 (b)は、イオンバランス空間特性図であり、特に図 8 (a)は実施形態の除電装置による特性図、図 8 (b)は比較例として DC式除電装置による特性図である。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下、本発明に係わる除電装置の実施形態を図に基づいて説明する。

[0028] 図 1は本実施形態に係わる除電装置の全体構成図、図 2は放電部の構成を示す説明図、図 3は高電圧発生回路の構成を示すブロック図である。

[0029] 図 1に示すように、除電装置 1は、高電圧発生回路 10、放電部 20、送風機 30、ストリーマコロナパルス検知電極 40、ストリーマコロナパルス信号検知装置 50、及びガード電極 60を備えている。また、符合 70は除電対象物である。

[0030] 高電圧発生回路 10は、放電部 20に対して、一定期間毎に交互に極性の異なる直流高電圧を同時に印加する回路である。高電圧発生回路 10の構成については後述する。

[0031] 放電部 20は、図 2に示すように、放電電極となる放電針 2；!〜 24で構成されている。各放電針は、正極性の直流高電圧が印加されたときには正イオンを出力し、負極性の直流高電圧が印加されたときには負イオンを出力するものである。高電圧発生回路 10から供給された直流高電圧が放電針 2；!〜 24に印加されると、放電針 21〜2 4とガード電極 60との間でコロナ放電が発生して、正イオン及び負イオンが出力される。この放電部 20には、高電圧発生回路 10から一定期間毎に交互に極性の異なる直流高電圧が供給されて!/、る。

[0032] 放電針 2；!〜 24は、図 2に示すように、先端が中心方向に向くように 4箇所に配置されている。このうち、先端が対向する放電針同士が同極性のイオンを出力する電極対（グループ）となる。本実施形態では、放電針 21 , 23が第 1グループとなり、放電針 22, 24が第 2グループとなる。そして、一方のグループが正イオンを出力する間、他方のグループでは負イオンを同時に出力し、また一方のグループが負イオンを出力する間、他方のグループでは正イオンを同時に出力することになる。

[0033] 例えば、図 2 (a)に示すように、期間 Aでは、第 1グループの放電針 21 , 23が負ィォンを出力し、第 2グループの放電針 22, 24が正イオンを出力する。また、図 2 (b)に示すように、次の期間 Bでは、第 1グループの放電針 21 , 23が正イオンを出力し、第 2グループの放電針 22, 24が負イオンを出力する。以下同様にして、各グループは一定期間毎に上記期間 A,期間 Bの出力とを交互に繰り返すことになる。

[0034] 本実施形態では、図 2 (a) , (b)に示すように、対向する放電針に常に同極性の電圧を印加するようにしている。このような構成とした場合は、イオンバランス特性を向上させること力 Sできる。また、対向する放電針に常に異極性の電圧を印加するようにしてもよい。また、放電針の数は、本実施形態では 4個としている力 S、 2n (n= l以上の整数）個であればよい。

[0035] また、放電針 2；!〜 24は、図 1に示すように、送風機 30の送風方向（紙面の左から右方向）に対してほぼ直角に配置されている。異極性放電針の極間距離 Kは、空間的なイオンバランスの性能と使用時の装置本体と除電対象物 70との距離 Lにより決定される。一例として、 L= 150mm〜600mmの範囲では、 K = 40mm〜； 120mm 程度が好適な範囲となる。

[0036] 送風機 30は、放電部 20の風上側（上流側）に配置される。換言すれば、前記放電部 20は、前記送風機 30の風下側（下流側）に配置される。前記送風機 30は、図示しないファンをモータで回転させることにより送風を行う。この送風によって、放電部 20 力も出力された正イオン及び負イオンは除電対象物 70に向けて搬送されることにな [0037] ストリーマコロナパルス検知電極 40は、送風機 30と放電部 20との間に配置され、放電部 20のコロナ放電による放電電流を検知して、検知した放電電流に応じたパルス信号 (検知信号)を出力する。ストリーマコロナノルス信号検知装置 50は、ストリーマコロナパルス検知電極 40から出力されたパルス信号に基づいて、コロナ放電の放電状態が正常であるか否かを判断する。すなわち、ストリーマコロナノルス放電が発生して!/、る場合には、コロナ放電による放電電流が短時間で大きく変化する（極めて急峻に変化する）ので、検知した放電電流に応じたパルス信号が所定のレベルを超えているときは、コロナ放電の異常と判定することができる。一般に、コロナ放電の異常は放電針の汚れ付着により発生頻度が増加することが知られている。このため、コロナ放電の異常を検知する装置を備えることにより、放電針の清掃時期を正確に知ることができるので、メンテナンスを確実に行うことができる。なお、ストリーマコロナパルス検知電極 40とストリーマコロナノルス信号検知装置 50は、本実施形態におけるストリーマコ口ナノルス検知手段として機能する。

[0038] ガード電極 60は、高電圧が印加されて!/、る放電針に作業者の指などが触れな!/、ようにするためのものであり、放電部 20と除電対象物 70との間に配置されている。ガード電極 60は接地電位に接続されており、各放電針の対向電極としても機能している。ガード電極 60は、誘導による除電対象物 70の電圧変動を少なくするため、金属等の導体で形成されることが望ましい。また、ガード電極 60の構造は、リング状の金属電極を同心円に配置したものなどが用いられる力 S、この例に限らず、作業者の指などが入らないだけの間隔で、且つイオンの通過が容易となるような間隔が確保されていればよい。さらに、ガード電極 60は、放電針との間が距離 M (く極間距離 K)となるように配置することが望ましい。放電部 20でコロナ放電が始まると、放電針間の電位差よりもガード電極放電針間の電位差の方が大きいので、発生した正負イオンはガード電極 60に向かって飛ぶことになる。このときガード電極 60があると正負イオンが捕らえられるため、減衰時間特性は若干低下する。しかし、ガード電極 60を設けることにより、イオンバランスの振幅を大幅に軽減することができる。

[0039] 次に、高電圧発生回路 10の構成について説明する。図 3に示すように、高電圧発生回路 10は、 DC電源回路 11、出力制御回路 12、変圧回路 13、極性反転回路 14 で構成されている。

[0040] DC電源回路 11は、図示しない交流電源 (AC100V)に接続され、交流電圧を直流電圧（DC12V)に変換して出力する回路である。

[0041] 出力制御回路 12は、 DC電源回路 11から出力された直流電圧を可聴周波数以上

(20KHz〜）の高周波電圧に変換するとともに、この高周波電圧を変圧回路 13と接続する 2系統の出力ラインに一定期間毎に交互に切り替えて出力する。本実施形態では、高周波電圧を 2系統の出力ラインに一定期間毎に交互に出力する際の出力切替周波数を 10〜； 100Hzの範囲としている。例えば、出力切替周波数を 50Hzとした場合、一周期は 0. 02sとなるため、その半周期である 0. 01sが上記の一定期間となる。

[0042] 本実施形態では、高周波電圧を 2系統の出力ラインに交互に出力する際の出力切替周波数を 10〜； 100Hzの範囲としているため、各グループの放電針から出力される正負イオンの極性も、この出力切替周波数で規定される一定期間毎に反転することになる。これによれば、正負イオンの発生間隔を長くとることができるため、 AC高周波式除電装置に比べて、放出された正負イオンが除電対象物に達するまでに再結合しに《なり、イオンを遠くまで飛ばすことができる。

[0043] 変圧回路 13は、可聴周波数以上（20k〜）の発振周波数に対応した高周波巻線トランス又は圧電トランスで構成され、出力制御回路 12から出力された高周波電圧を昇圧し、高周波高電圧として出力する回路である。本実施形態の変圧回路 13は、トランス LI , L2で構成され、これらトランス LI , L2から高周波電圧が一定期間毎に交互に出力されている。変圧回路 13の出力側は極性反転回路 14と 2系統の出力ラインで接続され、トランス LI , L2から出力された高周波電圧は、各出力ラインから極性反転回路 14に交互に出力されている。

[0044] 本実施形態では、可聴周波数以上（20k〜）の発振周波数に対応した高周波巻線トランス又は圧電トランスにより変圧回路 13を構成しているため、 AC式除電装置に比べて装置を小型軽量なものとすることができる。

[0045] 極性反転回路 14は、変圧回路 13から一定毎に交互に出力された高周波高電圧を、同一期間で互いに極性の異なる矩形波の 2つの直流高電圧に変換すると共に、この 2つの直流高電圧の極性を一定期間毎に反転させて、放電部 20の第 1及び第 2グループに出力している。すなわち、正極性の直流高電圧を第 1グループに出力するときは、負極性の直流高電圧を第 2グループに同時に出力し、負極性の直流高電圧を第 1グループに出力するときは、正極性の直流高電圧を第 2グループに同時に出力することになる。

[0046] 本実施形態では、放電部 20の第 1及び第 2グループに対して互いに極性の異なる矩形波の 2つの直流高電圧を印加するようにしている。これによれば、 AC式除電装置に比べて正負イオンの発生量を多くすることができるので、帯電した除電対象物の電位を許容レベルに短時間で下げることができるようになり、減衰時間特性を向上させること力 Sできる。また、正負イオンの発生量が少ない AC式除電装置に比べて除電範囲を広げることが可能となる。

[0047] 次に、極性反転回路 14の構成と動作について説明する。図 4は、極性反転回路の構成を示す回路図である。図 4に示すように、極性反転回路 14は、コンデンサ Cl〜 C8、抵抗 R1〜R4、ダイオード D1〜D8からなる整流回路により構成されている。この整流回路には、トランス LI , L2から、入力 A,入力 Bで示すような高周波高電圧が所定時間毎に交互に供給されている。整流回路では、入力された高周波高電圧を整流して直流高電圧とし、出力 A,出力 Bで示す出力端から出力している。

[0048] トランス L1から入力 Aが供給されると（この期間、入力 Bはゼロ）、この入力 Aは整流回路で整流された後、出力 Aには負極性の電圧（出力 Aの中央部の矩形波）が、また出力 Bには正極性の電圧（出力 Bの中央部の矩形波）がそれぞれ出力される。また次の期間において、トランス L2から入力 Bが供給されると（この期間、入力 Aはゼロ）、この入力 Bは整流回路で整流された後、出力 Aには正極性の電圧（出力 Aの右部の矩形波） 1、また出力 Bには負極性の電圧（出力 Bの右部の矩形波）がそれぞれ出力される。このように、トランス LI , L2から一定期間毎に交互に入力 A, Bの高周波高電圧が供給されると、極性反転回路 14では、入力された高周波高電圧が整流 ·平滑化されるとともに、各周期毎に極性が反転されて出力 A, Bに出力されることになる。そして、出力 Aには第 1グループの放電針 21 , 23が接続され、出力 Bには第 2グループの放電針 22, 24が接続されているため、各グループから出力されるイオンの極性は一定期間毎に反転することになる。

[0049] すなわち、図 2 (a)に示すように、期間 Aでは、第 1グループの放電針 21 , 23からは負イオンが出力され、第 2グループの放電針 22, 24からは正イオンが同時に出力される。また、図 2 (b)に示すように、次の期間 Bでは、第 1グループの放電針 21 , 23からは正イオンが出力され、第 2グループの放電針 22, 24からは負イオンが同時に出力される。そして、各グループから出力されるイオンの極性は一定期間毎に反転されるので、各グループの放電針からは一定期間毎に異なる極性のイオンが出力されることになる。

[0050] 次に、上記のように構成された除電装置のイオンバランス特性について説明する。

[0051] この種の除電装置の評価には、 EOS/ESD規格 St3. 1に準拠した測定方法が一般的に用いられる。図 5は、上記測定方法に用いられる評価装置の構成を示す説明図である。この評価装置 100は、基板 2上に除電対象物となる帯電プレートを、 TP1 〜TP12の測定点に順番に配置すると共に、 TP2の測定点から 300mmの位置に除電装置 1を配置したものである。なお、帯電プレートは縦横が 150mm X I 50mm、容量 20pFの部材で構成されて!/、る。

[0052] 各帯電プレートには、図示しない被接触の電位センサと、この電位センサと接続された帯電電位計とが設けられている。また、各帯電プレートには、減衰時間の測定時に帯電プレートを帯電させるための図示しない + lkVの高圧電源と、 lkVの高圧電源とが接続されている。さらに、減衰時間を計時する図示しないタイマや時間等を表示するデジタル表示装置も併設されて!/、る。

[0053] ( 1 )イオンバランス振幅時間特性

図 6は、イオンバランス振幅一時間の特性図である。図 6 (a)は本実施形態の除電装置による特性図、図 6 (b)は比較例としてノルス AC式除電装置による特性図である。この評価方法は、各帯電プレートの残留電荷を除去した後、除電装置 1から帯電プレート TP 1〜 12にイオンを照射し、一定時間後のプレート電位 [V]を測定するものである。この例では、除電装置 1と帯電プレートとの距離を 150mmまで近づけている。これは、イオンバランス振幅一時間特性の影響をより顕著にするためである。 [0054] 本実施形態の除電装置 1では、 2つのグループに分かれた放電針から同一期間に正負のイオンを同時に発生させると共に、各グループから出力されるイオンの極性を一定期間毎に反転させるようにしているため、放出される正負イオンの極性が一定期間毎に反転すると共に、イオンを放出する位置も一定期間毎に切り替わることになる。これによれば、同一期間において正負イオンが同時に発生することになるため、帯電プレート表面における正負のイオン量がほぼ同じとなる。したがって、電位の中和が促進されて、帯電プレート表面の残留電位を小さくすることができる。これにより、図 6 (a)に示すように、イオンバランスの振幅をゼロに近づけることができるようになり、また、振幅の偏りも少なくすることができる。したがって、本実施形態の除電装置 1は、除電対象物との距離を近づけてもイオンバランスの振幅、偏りが少ないので、作業台やコンペャ全体に亘つて均一な除電ができるようになる。

[0055] 一方、比較例のパルス AC式除電装置では、正負のイオンを交互に発生させているため、帯電プレートを正負交互に帯電させていることになり、且つ AC式よりもイオン発生量が多いことから、図 6 (b)に示すように、イオンバランスに振幅が生じる。とくに、本評価方式のように除電装置と帯電プレートとの距離を近づけた場合は振幅、偏りともに大きくなる。

[0056] ここで、第 1及び第 2グループから出力されるイオンの極性を反転させる周期について説明する。本実施形態では、高周波電圧を 2系統の出力ラインに交互に切り替えて出力する際の出力切替周波数を 10〜； 100Hzとしている。図 7は、図 6と同じくィォンバランス振幅一時間の特性図であり、いずれも本実施形態の除電装置による特性図である。図 7 (a)は出力切替周波数 1. 4Hzでの特性図、図 7 (b)は出力切替周波数 35Hzでの特性図である。

[0057] 図 7 (a)に示すように、出力切替周波数 1. 4Hzで規定される周期で極性を反転させた場合は、帯電プレート表面の残留電位を小さくすることができず、イオンバランスの振幅が大きくなつてしまう。また、出力切替周波数を 100Hz以上とした場合は、図示していないが高周波式と同様にイオンを遠くまで飛ばすことが難しぐまた減衰時間特性も悪くなる。これに対し、図 7 (b)に示すように、出力切替周波数 35Hzで規定される周期で極性を反転させた場合は、帯電プレート表面の残留電位を小さくすることができるので、イオンバランスの振幅を更に小さくすることができる。

[0058] (2)イオンバランス空間特性

図 8は、イオンバランス空間特性図である。図 8 (a)は本実施形態の除電装置による特性図、図 8 (b)は比較例として DC式除電装置による特性図である。図 8の X軸はプレート電位 [V] Y軸は最前列中央の帯電プレート TP 2を中心とした左右の距離 [m m] Z軸は除電装置からの奥行き方向の距離 [mm]をそれぞれ示している（図 5参昭）

[0059] 本実施形態の除電装置 1では、放出される正負イオンの極性が一定期間毎に反転すると共に、イオンを放出する位置も一定期間毎に切り替わるため、帯電プレートの位置によって正又は負いずれか一方のイオンの影響を受けることがなぐすベての帯電プレートに正負のイオンをほぼ均等に照射することができる。したがって、図 8(a)に示すように、イオンバランスの空間的な偏りを小さくすることができる。

[0060] 一方、比較例の DC式除電装置では、放電針の位置によって、正イオンの影響を受けやすい場所、或いは負イオンの影響を受けやすい場所が生じるため、このような正又は負イオンいずれか一方の影響を受けやすい場所に配置された帯電プレートでは正又は負に帯電されてしまうことになる。このため、図 8 (b)に示すように、イオンバランスの空間的な偏りを生じることになる。図 8 (b)では、除電装置に近い位置に配置された帯電プレート（図 5の TP2, TP3等）が正極性側に帯電している。

[0061] (3)イオンバランス経時特性

本実施形態の除電装置 1では、各グループの放電針 2；! 24から放出される正負イオンの極性を一定期間毎に反転させているため、連続運転した場合でも、それぞれの放電針の汚れ付着及び腐食、磨耗の度合いはほぼ均等となる。このため、放電針ごとの残留電位の偏りが生じることがなぐイオンバランスの経時的な偏りを少なくすること力 Sできる。本実施形態の除電装置 1を所定時間連続運転した後、各放電針の先端部を観察したところ、先端部の汚れ付着及び腐食、磨耗の度合いはほぼ均等となることが確認された (測定結果の図示を省略)。

[0062] 上記イオンバランス特性のほかに、減衰時間特性につ!/、ても測定した。本実施形態の除電装置 1では、 AC式や AC高周波式に比べて正負イオンの発生量を多くすることができるので、減衰時間特性を向上させることができる。この減衰時間特性を検証するため、 + lkVの高電圧で帯電させた帯電プレートに、本実施形態の除電装置 1を用いてイオン照射を行い、プレート電位が + 100Vまで減衰する時間について測定した。その結果、 AC式や AC高周波式に比べて減衰時間が少なくなり、ほぼ DC 式と同じ結果となることが確認された (測定結果の図示を省略)。

[0063] また、除電範囲についても、 AC式除電装置に比べて正負イオンの発生量を多くすること力 Sできるので、除電範囲を広くすることができる。この除電範囲については、図 8 (a)に示すイオンバランス空間特性の結果からも確認することができる。

[0064] 以上説明したように、本実施形態に係わる除電装置 1では、可聴周波数以上（20k 〜）の発振周波数に対応した高周波巻線トランス又は圧電トランスにより変圧回路を構成しているため、 AC式除電装置に比べて装置を小型軽量なものとすることができ

[0065] また、放電部 20の第 1及び第 2グループに対して互いに極性の異なる矩形波の 2 つの直流高電圧を印加しているため、 AC式除電装置に比べて正負イオンの発生量を多くすることができ、減衰時間特性を向上させることができる。同様の理由から、 A C式除電装置に比べて除電範囲を広げることができる。

[0066] また、本実施形態の除電装置 1では、 2つのグループに分かれた放電針から同一期間に正負のイオンを同時に発生させると共に、各グループから出力されるイオンの極性を一定期間毎に反転させるようにしているため、放出される正負イオンの極性が一定期間毎に反転すると共に、イオンを放出する位置も一定期間毎に切り替わることになる。これにより、同一期間において正負イオンが同時に発生することになるため、帯電プレート表面における正負のイオン量がほぼ同じとなる。したがって、電位の中和が促進されて、帯電プレート表面の残留電位を小さくすることができる。この結果、イオンバランスの振幅をゼロに近づけることができると共に、振幅の偏りも少なくすること力 Sできる。

[0067] また、本実施形態の除電装置 1では、放出される正負イオンの極性が一定期間毎に反転すると共に、イオンを放出する位置も一定期間毎に切り替わるため、除電対象物の位置によって正又は負いずれか一方のイオンの影響を受けることがなぐすべての帯電プレートに正負のイオンをほぼ均等に照射することができる。したがって、ィォンバランスの空間的な偏りを小さくすることができる。

[0068] また、本実施形態の除電装置 1では、各グループの放電針から放出される正負ィォンの極性を一定期間毎に反転させているため、連続運転した場合でも、それぞれの放電針の汚れ付着及び腐食、磨耗の度合いはほぼ均等となる。このため、放電針ごとの残留電位の偏りが生じることがなぐイオンバランスの経時的な偏りを少なくすること力 Sできる。

[0069] また、本実施形態の除電装置 1では、高周波電圧を 2系統の出力ラインに交互に出力する際の出力切替周波数を 10〜； 100Hzの範囲としているため、正負イオンの発生間隔を長くすることができる。このため、 AC高周波式除電装置に比べて、放出された正負イオンが除電対象物に達するまでに再結合しにくくなり、イオンを遠くまで飛ばすこと力 Sでさる。

[0070] また、本実施形態の除電装置 1では、送風機 30と放電部 20との間に、コロナ放電によるノルス信号を検知するストリーマコロナノルス検知手段として、ストリーマコロナノルス検知電極 40とストリーマコロナノルス信号検知装置 50とを設けているため、放電針の清掃時期を正確に知ることができるようになり、メンテナンスを確実に行うことができる。

[0071] さらに、本実施形態の除電装置 1では、放電部 20と除電対象物 70との間にガード電極 60を設けているため、イオンバランスの振幅を大幅に軽減することができる。

[0072] 本発明は、上述の他、前述の発明の実施の形態の説明に限るものではなぐ適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。

[0073] 尚、日本国特許出願第 2006— 341803号（2006年 12月 19日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

Claims

請求の範囲

[1] 除電装置が、以下を含む：

直流電圧を生成する電源回路；

前記電源回路で生成された直流電圧を可聴周波数以上の高周波電圧とし、且つ当該高周波電圧を 2つの出力ラインに一定期間毎に交互に出力する出力制御回路前記出力制御回路から出力された高周波電圧を昇圧する変圧回路；

正極性の直流高電圧が印加されたときには正イオンを出力し、負極性の直流高電圧が印加されたときには負イオンを出力する 2n個（n= 1以上の整数）の放電針からなり、これら放電針が n個毎の第 1及び第 2グループに分けられて配置された放電部；前記変圧回路から出力された高周波高電圧を、同一期間で互いに極性の異なる矩形波の 2つの直流高電圧に変換すると共に、当該 2つの直流高電圧の極性を一定期間毎に反転させて前記放電部の第 1及び第 2グループにそれぞれ出力する極性反転回路;及び

前記放電針の風上側から送風して、前記 2nの各放電針から出力された正イオン及び負イオンを風下側に配置された除電対象物に向けて搬送する送風機；

上記構成において、

同一期間において、前記放電部の第 1グループから一方の極性のイオンを出力すると共に、第 2グループから他方の極性のイオンを出力し、且つ一定期間毎に前記各グループから出力するイオンの極性を反転させる。

[2] 請求項 1に記載の除電装置において、

前記出力制御回路は、高周波高電圧を 2つの出力ラインに一定期間毎に交互に出力する際の出力切替周波数を 10〜100Hzの範囲とする。

[3] 請求項 1に記載の除電装置が、更に以下を含む：

前記送風機と前記放電部との間に設けられ、コロナ放電によるパルス信号を検知するストリーマコロナノルス検知手段。

[4] 請求項 1に記載の除電装置が、更に以下を含む：

前記放電部と除電対象物との間に設けられ、接地電位に接続されたガード電極。