JP6417637B2

JP6417637B2 - 中域無風除電器

Info

Publication number: JP6417637B2
Application number: JP2014229527A
Authority: JP
Inventors: 真高柳
Original assignee: 株式会社Trinc; 株式会社Ｔｒｉｎｃ
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2034-11-12
Also published as: JP2016095909A

Description

本発明は、対物距離（装置と対象物間の距離）が中域（３００ｍｍ〜６００ｍｍ程度）の作業域にある静電気を無風で高速かつ高精度に除去する除電器（除電システム）に関する。

従来は対物距離が中域（３００ｍｍ〜６００ｍｍ程度）の作業域にある静電気を無風で高速かつ高精度に除去する除電器は存在しなかった。無風で動作する狭域の除電器は高速かつ高精度ではあるが、対物距離が５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度であった。無風で動作する広域の除電器は対物距離が５００ｍｍ〜１，５００ｍｍ程度であるが、イオン濃度が薄いため高速除電は出来なかった。またイオンバランスが悪くて高精度除電ができないことから半導体を痛める可能性があった。以上の通り、中域（３００ｍｍ〜６００ｍｍ程度）の作業域で使うための理想的な無風で動作する除電器は存在しなかった。

本発明の課題は対物距離が中域（３００ｍｍ〜６００ｍｍ程度）の作業域にある静電気を無風で高速かつ高精度に除去する除電器を提供することである。

本発明は、プラスイオンとマイナスイオンを同時に放射し、プラスイオン量とマイナスイオン量の内、他方より多いイオンの極性が時間軸上交互に切り替わるイオン放射器を少なくとも２台配置する。イオン放射器のプラスイオン放射口とマナスイオン放射口が５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔で配置されていて、各イオン放射器は各イオン放射器から前方３００ｍｍの位置におけるイオンバランスの脈動が±５０Ｖ〜±３００Ｖの範囲にある。各イオン放射器は同期して動作し、隣り合うイオン放射器はイオンバランスの極性が常時、互いに逆であり、各イオン放射器のイオン放射方向が前方向または作業域の中心方向である。各イオン放射器の間隔が２００ｍｍ〜１，５００ｍｍであり、各イオン放射器は無風で動作する。

本発明によれば、従来は困難であった中域（３００ｍｍ〜６００ｍｍ程度）の作業域にある静電気を無風で高速かつ高精度に除去することに寄与できる。

実施例１を説明するための図である。実施例２を説明するための図である。実施例１または２で用いるイオン放射器の例を説明するための図である。本発明の中域除電方式と従来の広域除電方式とのイオン空間（有効エリア）の差を説明する図である。広域除電方式のイオン分布を説明するための図である。中域除電方式のイオン分布を説明するための図である。広域除電方式の＋／−イオン量とイオンバランスの時間軸上の変化を説明するための図である。中域除電方式の＋／−イオン量とイオンバランスの時間軸上の変化を説明するための図である。場所によるイオンバランスの変化を説明するための図である。

プラスイオンとマイナスイオンを同時に放射し、プラスイオン量とマイナスイオン量の内、他方より多いイオンの極性が時間軸上交互に切り替わるイオン放射器を少なくとも２台配置する。イオン放射器のプラスイオン放射口とマナスイオン放射口が５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔で配置されていて、各イオン放射器は各イオン放射器から前方３００ｍｍの位置におけるイオンバランスの脈動が±５０Ｖ〜±３００Ｖの範囲にある。各イオン放射器は同期して動作し、隣り合うイオン放射器はイオンバランスの極性が常時、互いに逆であり、各イオン放射器のイオン放射方向が前方向または作業域の中心方向である。各イオン放射器の間隔が２００ｍｍ〜１，５００ｍｍであり、各イオン放射器は無風で動作することが好ましい。

実施例１を図１を参照して説明する。図１はイオン放射器の配置と向きを説明するための図である。各イオン放射器は２００ｍｍ〜１，５００ｍｍの間隔を持って配置される。図１ａは２台のイオン放射器を左右に並べ、前方向（作業域の方向）に向けた状態を示す。この場合、イオン空間１２（イオンが充満する空間）は半円形の作業域になり、この作業域にある静電気を除去する。

図１ｂは２台のイオン放射器１０を左右に並べ、斜め内側方向（作業域の中心方向）に向けた状態を示す。この場合、イオン空間１２（イオンが充満する空間）は扇形の作業域になり、この作業域にある静電気を除去する。

図１ｃは２台のイオン放射器１０を左右に並べ、対向方向（作業域の中心方向）に向けた状態を示す。この場合、イオン空間１２（イオンが充満する空間）は長方形の作業域になり、この作業域にある静電気を除去する。

実施例２を図２を参照して説明する。図２はイオン放射器１０を２台以上配置する場合の配置と向きを示す。各イオン放射器１０は２００ｍｍ〜１，５００ｍｍの間隔を持って配置される。イオン放射器１０の向きは前方向（作業域の方向）である。この場合、イオン空間１２（イオンが充満する空間）は左右に帯状の作業域になり、この作業域にある静電気を除去する。

図３は実施例１または２で用いているイオン放射器１０の構造とイオン放射方向と動作を示す図である。ここではイオン放射器の望ましい形態として、イオン放射口を前面と左側面、右側面に持ち、３面からイオンを放射する実施例を示す。動作は一定時間間隔で状態を変化させるため、最初の状態をフェイズ１とし後続の状態をフェイズ２として説明する。

ここで、イオン放射器１０は、前面に４つのイオン放射口を有し、さらに具体的にいうと、上側に並置した２つのイオン放射口と、下側に並置した２つのイオン放射口とを有し、上側の左右のイオン放射口と下側の左右のイオン放射口は垂直方向に対応した位置にある。
放電針（図示せず）が各イオン放射口を通してイオンを放射するように、各イオン放射口に対向して配置されている。また、イオン放射器１０の左側面、右側面のイオン放射口にも同様に各放電針が配置されていることが望ましい。

図３ａはフェイズ１の動作をイオン放射器の平面図、正面図、左側面図、右側面図を用いて説明する。図３ｂはフェイズ２の動作をイオン放射器の平面図、正面図、左側面図、右側面図を用いて説明する。図３ｃはイオン放射器の形の代替案を平面図で説明する。

フェイズ１では、前面の左側にイオン放射口を２つ持ち、上が＋イオンを、下が−イオンを放射する。以下、＋イオンを放射するイオン放射口をプラスイオン放射口、−イオンを放射するイオン放射口をマイナスイオン放射口と呼ぶ。この時、イオン同士の拡散力と吸引力のバランスによりイオンの飛距離が変化するため、これらのイオン放射口は５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔を持つのが好ましい。同時に左側面の左側にイオン放射口を２つ持ち、上が＋イオンを、下が−イオンを放射する。この時、イオン同士の拡散力と吸引力のバランスによりイオンの飛距離が変化するため、これらのイオン放射口は５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔を持つのが好ましい。さらに、同時に右側面の右側にイオン放射口を２つ持ち、上が＋イオンを、下が−イオンを放射する。この時、イオン同士の拡散力と吸引力のバランスによりイオンの飛距離が変化するため、これらのイオン放射口は５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔を持つのが好ましい。

フェイズ２では、前面の右側にイオン放射口を２つ持ち、上が−イオンを、下が＋イオンを放射する。この時、イオン同士の拡散力と吸引力のバランスによりイオンの飛距離が変化するため、これらのイオン放射口は５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔を持つのが好ましい。同時に左側面の右側にイオン放射口を２つ持ち、上が−イオンを、下が＋イオンを放射する。この時、イオン同士の拡散力と吸引力のバランスによりイオンの飛距離が変化するため、これらのイオン放射口は５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔を持つのが好ましい。さらに、同時に右側面の左側にイオン放射口を２つ持ち、上が−イオンを、下が＋イオンを放射する。この時、イオン同士の拡散力と吸引力のバランスによりイオンの飛距離が変化するため、これらのイオン放射口は５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔を持つのが好ましい。

図３ｃはイオン放射器の形状の代替案を示し、矩形の代わりに前面、左側面、右側面を有する丸型形状でもよい。

実施例３を図４を参照して説明する。図４は本発明の中域除電方式と従来の広域除電方式とのイオン空間（有効エリア）の差を説明する図である。図４ａは広域除電方式の有効エリアを示し、図４ｂは中域除電方式の有効エリアを示す。従来の広域除電方式ではイオン空間は間口が約６，０００ｍｍ×奥行が約１，５００ｍｍである。これに対し本発明の中域除電方式ではイオン空間は間口が約１，８００ｍｍ×奥行が約６００ｍｍである。

次に、前述のイオン放射器を用いた広域除電方式と中域除電方式のイオン分布を図５および図６を参照して説明する。図５ａが広域除電方式のイオン分布を示し、図６ｂが中域除電方式のイオン分布を示す。イオン空間の大きさは広域除電方式が約６，０００ｍｍ×約１，５０ｍｍに対し、中域除電方式は約１，８００ｍｍ×約６００ｍｍと大幅にが違うが、イオンの分布形状はほぼ同じであり、エリア中央とエリアＬ（左）、エリアＲ（右）に分けられる。

エリア中央ではイオナイザＬ（左側イオン放射器１０）とイオナイザＲ（右側イオン放射器１０）から放射されるイオンが合算されるため、イオン濃度の高いイオン空間が形成される。エリアＬはイオナイザＬから放射されるイオンのみでイオン空間が形成され、エリアＲはイオナイザＲから放射されるイオンのみでイオン空間が形成される。

次に、広域除電方式と中域除電方式の＋／−イオン量とイオンバランスの時間軸上の変化を図７および図８を参照して説明する。図７および図８は、＋／−イオン量とイオンバランスの時間軸上の変化を示す。図７ａは広域除電方式で、図８ｂは中域除電方式である。（１）、（２）および（３）は、それぞれ、エリアＬ、エリアＲ、エリア中央のイオン量とイオンバランスの時間軸上での変化を示す。

図７ａの広域除電方式においては放射されるイオン量を±１００イオン量単位とすると、
（１）エリアＬでは、イオン量はフェイズ１では＋１００イオン量単位、フェイズ２では−１００イオン量単位である。従って、＋イオンの平均イオン濃度は５０イオン量単位になり、−イオンの平均イオン濃度は５０イオン濃度単位である。この時、１イオン量単位が１イオンバランス単位に相当するとすると、イオンバランスは±１００イオンバランス単位になる。

（２）エリアＲでは、イオン量はフェイズ１では−１００イオン量単位、フェイズ２では＋１００イオン量単位である。従って、−イオンの平均イオン濃度は５０イオン量単位になり、＋イオンの平均イオン濃度は５０イオン濃度単位である。この時、１イオン量単位が１イオンバランス単位に相当するとすると、イオンバランスは±１００イオンバランス単位になる。

（３）エリア中央では、イオン量はフェイズ１では＋１００イオン量単位と−１００イオン量単位で、フェイズ２では＋１００イオン量単位と−１００イオン量単位である。
従って、＋イオンの平均イオン濃度は１００イオン量単位になり、−イオンの平均イオン濃度は１００イオン濃度単位である。この時、１イオン量単位が１イオンバランス単位に相当するとすると、イオンバランスは±０イオンバランス単位になる。

図８ｂの中域除電方式においては放射されるイオン量を±１００イオン量単位とし、さらに各フェイズで、＋または−どちらかの極性のイオンが一定量多く、後続のフェイズでは直前のフェイズと逆極性のイオンが一定量多いため、その一定量を１０イオン量単位とすると、（１）エリアＬでは、イオン量はフェイズ１では＋１１０イオン量単位と−１００イオン量単位で、フェイズ２では＋１００イオン量単位と−１１０イオン量単位である。従って、＋イオンの平均イオン濃度は１０５イオン量単位になり、−イオンの平均イオン濃度は１０５イオン濃度単位である。この時、１イオン量単位が１イオンバランス単位に相当するとすると、イオンバランスは±１０イオンバランス単位になる。

（２）エリアＲでは、フェイズ１では＋１００イオン量単位と−１１０イオン量単位で、フェイズ２では＋１１０イオン量単位と−１００イオン量単位である。従って、＋イオンの平均イオン濃度は１０５イオン量単位になり、−イオンの平均イオン濃度は１０５イオン濃度単位である。この時、１イオン量単位が１イオンバランス単位に相当するとすると、イオンバランスは±１０イオンバランス単位になる。

（３）エリア中央では、フェイズ１では＋２１０イオン量単位と−２１０イオン量単位で、フェイズ２では＋２１０イオン量単位と−２１０イオン量単位である。従って、＋イオンの平均イオン濃度は２１０イオン量単位になり、−イオンの平均イオン濃度は２１０イオン濃度単位である。この時、１イオン量単位が１イオンバランス単位に相当するとすると、イオンバランスは±０イオンバランス単位になる。

以上のａ広域除電方式と、ｂ中域除電方式の特性をまとめると、下記の表となる。

以上により中域除電方式は広域除電方式に比べて
１）平均イオン量がほぼ２倍になるため、約２倍の高速除電が可能になる。
２）イオンバランスがほぼ１／２になるため、約２倍の高精度除電が可能になる。
事が分かる。

次に、図９を参照して場所によるイオンバランスの変化を説明する。図９は、場所によるイオンバランスの変化を示す。図９ａは広域除電方式を示し、図９ｂは中域除電方式を示す。ａの広域除電方式はエリアＬとＲではイオンバランスが±１００イオンバランス単位であるのに対し、エリア中央ではイオンバランスが±０イオンバランス単位である。

ｂの中域除電方式はエリアＬとＲではイオンバランスが±１０イオンバランス単位であるのに対し、エリア中央ではイオンバランスが±０イオンバランス単位である。

以上のようにａの広域除電方式は，中央部を除いて全体にイオンバランスが悪く、場所に拠っても大きく変動するのに対し、ｂの中域除電方式は全般に亘ってイオンバランスが良好である。

１０イオン放射器
１２イオン空間
ａ広域除電方式
ｂ中域除電方式

Claims

少なくとも２台のイオン放射器が配置された除電システムであって、前記各イオン放射器は、プラスイオンを放射するプラスイオン放射口と、前記プラスイオンの放射と同時にマイナスイオンを放射するマイナスイオン放射口とを有し、前記プラスイオン放射口から放射されるプラスイオン量と、前記マイナスイオン放射口から放射されるマイナスイオン量とは異なる量に設定され、前記プラスイオン量が前記マイナスイオン量よりも多い期間と、前記マイナスイオン量が前記プラスイオン量よりも多い期間とが交互に生じるように設定された、ことを特徴とする除電システム。
請求項１記載の除電システムにおいて、イオン放射器のプラスイオン放射口とマイナスイオン放射口が５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔で配置されていることを特徴とする除電システム。
請求項１または２記載の除電システムにおいて、各イオン放射器は各イオン放射器から前方３００ｍｍの位置におけるイオンバランスの脈動が±５０Ｖ〜±３００Ｖの範囲に入ることを特徴とする除電システム。
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の除電システムにおいて、各イオン放射器は同期して動作し、隣り合うイオン放射器はイオンバランスの極性が常時、互いに逆であることを特徴とする除電システム。
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の除電システムにおいて、各イオン放射器のイオン放射方向が前方向または作業域の中心方向であることを特徴とする除電システム。
請求項１乃至５記載の除電システムにおいて、各イオン放射器の間隔が２００ｍｍ〜１，５００ｍｍであることを特徴とする除電システム。
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の除電システムにおいて、各イオン放射器は無風で動作することを特徴とする除電システム。