(57)【要約】  少なくとも１つのイオン化電極３０１と、少なくとも１つの固定電極クリーナー３１５と、少なくとも２つのスプール組立体３０２、３０３とを有する自己清浄化直線イオナイザ３００が開示される。電極は、対向端を有し、イオン雲を生成し、使用とともに分解生成物を生じる表面を有する軸方向作業長を規定する。電極の作業長は固定であるが、電極は可動である。電極クリーナーも同様に、固定であり、電極に、その作業長に沿って選択的に係合する。電極の対向端は、対向するスプール組立体に固定され、対向するスプール組立体は、電極クリーナーが、移動中に電極から表面分解生成物の少なくとも一部を除去するように、イオン化電極を選択的に移動させる。循環して、交互に、又は同時に起こることができる自己清浄化及びイオン化動作モードを有する開示されるイオナイザを使用する方法が同様に開示される。【選択図】図３
2019505067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの可撓性かつ可動のイオン化電極であって、該電極は、該電極の固定直線作業長に沿う軸を規定し、該電極は、該電極に対するイオン化信号の前記印加に応答して該電極の前記作業長に沿って直線イオン雲を確立する、少なくとも１つの可撓性かつ可動のイオン化電極と、
前記可動電極の前記作業長に沿って前記可動電極に選択的に係合することができる少なくとも１つの固定電極クリーナーと、
イオン化信号を前記電極に印加し、それにより、前記直線イオン雲を確立する手段であって、前記電極の前記作業長は、前記イオン化信号の前記印加に応答して分解生成物を生じる表面を有する、手段と、
前記電極クリーナーが、移動中に、前記電極から前記表面分解生成物の少なくとも一部を除去するように、前記電極の前記軸方向作業長に沿って前記電極を移動させる手段と、
実質的に一定の引張り力が前記電極上で維持されるように、前記移動させる手段上で前記電極を引張る手段と、
を備える、自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項２】
前記電極を支持する複数のガイド要素であって、それにより、該電極が、該電極の前記作業長に沿って軸方向に可動であり、前記電極クリーナーと接触するように付勢される、複数のガイド要素を更に備える、請求項１に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項３】
前記電極を移動させる手段は、前記直線作業長の対向する側に配設された第１のスプール組立体及び第２のスプール組立体を備え、前記電極の第１の端及び第２の端は、前記第１のスプール組立体及び前記第２のスプール組立体にそれぞれ取り付けられ、それにより、前記可撓性ワイヤ電極の前記作業長は前記第１のスプール組立体と前記第２のスプール組立体との間に配設され、前記引張る手段は、前記第１のスプール組立体及び前記第２のスプール組立体の少なくとも一方に動作可能に連結される一定力ばねモーター組立体を備える、請求項１に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項４】
前記自己清浄化直線イオナイザは、複数のピッグテールガイドを更に備え、各ガイドは、該ガイド内での前記イオン化電極の軸方向移動を可能にする螺旋端を有し、前記印加する手段は、高電圧電源と電気連通状態にあり、前記電極がその上に巻回される導電性スプールを備える、請求項１に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項５】
前記可撓性電極は、対向する第１の端及び第２の端を有し、前記電極の作業長より長いワイヤであり、前記電極を移動させる手段は、前記直線作業長の対向する側に配設された第１のスプール組立体及び第２のスプール組立体を備え、前記電極の前記第１の端及び前記第２の端は、前記第１のスプール組立体及び前記第２のスプール組立体にそれぞれ取り付けられ、それにより、前記可撓性ワイヤ電極の前記作業長は前記第１のスプール組立体と前記第２のスプール組立体との間に配設される、請求項１に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項６】
前記表面分解生成物は、汚染副産物を含み、前記第１のスプール組立体及び前記第２のスプール組立体の回転は、前記ワイヤ電極の前記作業長に沿う前記ワイヤ電極の軸方向移動をもたらし、それにより、前記汚染副産物の少なくとも一部は、前記電極クリーナーによって前記電極の前記表面からこすり取られる、請求項５に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項７】
前記第１のスプール組立体は、サーボギアモーター及び第１の電極スプールを備え、
前記第２のスプール組立体は、第２の電極スプールを備え、
前記電極は、前記サーボギアモーターが前記電極の前記作業長に沿って第１の軸方向に前記電極を引くときに前記第１の電極スプールの周りに巻回され、それにより、前記汚染副産物の少なくとも一部は、前記電極クリーナーによって前記ワイヤ電極の前記表面からこすり取られ、
前記電極を引張る手段は、前記第２のスプール組立体に動作可能に連結される一定力ばねモーター組立体を備え、それにより、前記サーボギアモーターによって前記電極に印加される前記引張り力を平衡させる、請求項６に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項８】
前記電極は、前記一定力ばねモーター組立体が前記電極の前記作業長に沿って前記対向する軸方向に前記電極を引くときに前記第２のスプールの周りに巻回され、それにより、前記汚染副産物の少なくとも一部は、前記電極クリーナーによって前記ワイヤ電極の前記表面からこすり取られる、請求項７に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項９】
前記イオナイザは、前記電極を支持する複数の支持要素を更に備え、
前記電極を移動させる手段は、該電極の前記直線作業長の対向する側に配設された第１のスプール組立体及び第２のスプール組立体を備え、
前記電極は、該電極の前記作業長より長く、前記第１のスプール組立体及び前記第２のスプール組立体に取り付けられた対向する第１の端及び第２の端を有し、該電極の該作業長は、前記第１のスプール組立体と前記第２のスプール組立体との間にピンと張って配設され、
前記第１のスプール組立体及び前記第２のスプール組立体の回転は、前記支持要素を通る前記ワイヤ電極の軸方向移動をもたらす、請求項１に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項１０】
前記汚染副産物が前記電極の前記表面からこすり取られるときに前記電極クリーナーから前記汚染副産物を排出する手段を更に備える、請求項６に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項１１】
前記印加する手段は、前記少なくとも１つの固定電極クリーナーを備える、請求項１に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項１２】
前記印加する手段は、前記第２のスプール組立体及び前記ばねモーター組立体を備える、請求項３に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項１３】
自己清浄化直線イオナイザであって、
少なくとも１つの可撓性のイオン化電極であって、該電極は、該電極の軸作業長を規定し、該電極は、対向端及び表面を有し、該電極は、イオン化信号の前記受信に応答して該電極の前記作業長に沿って直線イオン雲を確立し、該電極の該作業長は、該イオナイザに対して固定であるが、該電極は可動である、少なくとも１つの可撓性のイオン化電極と、
前記電極の前記直線作業長に沿って前記電極の前記表面と物理的に接触状態にある少なくとも１つの固定電極クリーナーと、
前記電極の対向端が取り付けられた対向するスプール組立体であって、該組立体は、前記イオン化電極を軸方向に移動し、それにより、前記電極クリーナーは、移動中に、前記電極の前記表面を清浄化する、対向するスプール組立体と、
一定力ばね組立体であって、該一定力ばね組立体は、前記対向するスプール組立体の間で前記電極を引張り、それにより、実質的に一定の引張り力が前記電極上で維持される、一定力ばね組立体と、
を備える、自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項１４】
自己清浄化直線イオナイザであって、
少なくとも１つの直線イオン化電極であって、該電極は、該電極に対するイオン電圧の前記印加に応答して該電極の前記長さに沿って直線イオン雲を確立し、該電極は、該イオナイザに対して固定である、少なくとも１つの直線イオン化電極と、
前記電極軸に平行に可動であり、前記電極に選択的に係合することができる少なくとも１つの電極クリーナーと、
イオン化信号を前記イオン化電極に印加し、それにより、前記直線イオン雲を確立する手段であって、前記電極は、該電極に対する前記イオン化信号の前記印加に応答して、汚染副産物を生じる表面を有する、手段と、
前記電極に沿って前記電極クリーナーを移動させる手段であって、それにより、前記電極クリーナーが、前記電極クリーナーの移動中に、前記電極の前記表面から前記汚染副産物の少なくとも一部をこすり取る、手段と、
を備える、自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項１５】
前記電極クリーナーは、前記電極の対向する側に配設された一対のフィラメント、及び、前記フィラメントに固定して取付けられたシャトルを備え、前記電極クリーナーを移動させる手段は、前記フィラメントを、前記電極軸に平行である方向に移動させ、それにより、前記シャトルが、前記電極の前記表面から前記汚染副産物の少なくとも一部をこすり取る、請求項１４に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項１６】
前記電極クリーナーは、少なくとも１つのイオナイザレールに係合する少なくとも１つのガイドを備え、前記電極クリーナーは、非イオン化基準電極である少なくとも１つのフィラメントに接続される、請求項１５に記載の自己清浄化直線イオナイザ。
【請求項１７】
直線イオナイザを使用する方法であって、前記直線イオナイザのタイプは、可動イオン化電極であって、対向端並びに該可動イオン化電極の前記長さより小さい軸を規定する作業長を有する、可動イオン化電極と、前記電極の前記直線作業長に沿って前記電極に係合することができる固定電極クリーナーと、対向するスプール組立体であって、電極の前記作業長が該対向するスプール組立体の間に配設されるように、該対向するスプール組立体に対して前記電極の端が取り付けられる、対向するスプール組立体と、該対向するスプール組立体の間で前記電極を引張る一定力ばね組立体であって、それにより、実質的に一定の引張り力が前記電極上で維持される、一定力ばね組立体とを有し、該方法は、
イオン化動作モード中に、前記イオン化電極にイオン化信号を印加して、それにより、前記電極の前記直線作業長に沿って直線イオン雲を確立し、それにより、前記電極表面は分解生成物を生じる、印加することと、
清浄化動作モード中に、前記スプール組立体を回転させて、それにより、前記電極クリーナーが、前記電極の前記作業長に沿って前記電極から前記表面分解生成物を除去するように、前記イオン化電極を第１の軸方向に移動させる、回転させることと、
を含む、直線イオナイザを使用する方法。
【請求項１８】
前記イオン化及び清浄化動作モードは同時に起こる、請求項１７に記載の直線イオナイザを使用する方法。
【請求項１９】
前記イオン化及び清浄化動作モードは同時に起こらない、請求項１７に記載の直線イオナイザを使用する方法。
【請求項２０】
前記分解生成物は汚染副産物である、請求項１７に記載の直線イオナイザを使用する方法。
【請求項２１】
前記清浄化動作モードは、第１のフェーズ及び第２のフェーズを含み、前記第１の清浄化フェーズは、前記スプール組立体を回転させて、それにより、前記電極クリーナーが、前記電極の前記作業長に沿って前記電極の前記表面から汚染副産物をこすり取るように、前記イオン化電極を第１の軸方向に移動させる、回転させることを含み、前記第２の清浄化フェーズは、前記スプール組立体を前記第１の清浄化フェーズの方向と逆の方向に回転させて、それにより、前記電極クリーナーが、前記電極の前記作業長に沿って前記電極の表面から汚染副産物をこすり取るように、前記イオン化電極を前記第１の清浄化フェーズの方向と逆の軸方向に移動させる、回転させることを含む、請求項２０に記載の直線イオナイザを使用する方法。
【請求項２２】
前記清浄化動作モードは、前記電極の前記表面からこすり取られる前記汚染副産物を前記電極クリーナーから排出するステップを更に含む、請求項２０に記載の直線イオナイザを使用する方法。
【請求項２３】
前記イオン化及び清浄化動作モードは交互に繰返される、請求項１７に記載の直線イオナイザを使用する方法。
【請求項２４】
前記清浄化動作モードは、前記イオン化動作モードが繰返されるたびごとにその前に続けて少なくとも２回繰返される、請求項１７に記載の直線イオナイザを使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己清浄化直線イオナイザ及びコロナイオナイザ用の関連プロセスを対象とする。本発明は、直線イオンエミッタがワイヤであるイオン化バーにおいて特に有用である（がそれに限定されない）。したがって、本発明の一般的な目的は、こうした特徴の新規なシステム、方法、及び装置を提供することである。
【背景技術】
【０００２】
従来の直線イオン化バーは通常、（１）少なくとも１つの直線エミッタ及び１つ以上の非イオン化基準電極を有するバー型イオン化セルと、（２）各イオンエミッタを包囲する一群のジェット型ノズルを有し、供給マニホールドに接続される清浄空気（又は他のガス）供給システムと、（３）イオン化セルに接続されたＡＣ又はパルスＤＣ高圧電源を有する制御システムとから構成される。こうした直線イオン化バーは、フラットパネルディスプレイ、一般的な電子機器、半導体等を含む多岐にわたる製造産業において応用を見出している。一部の設計／応用はイオン化／帯電のために最適化することができるが、他のものは、代わりに、電荷中和のために最適化することができる。電荷中和応用は、比較的近い距離でかつ急速なスループットレートでの大型帯電物体の中和を伴う場合がある。例えば、３０００ｍｍを超える長さ及び幅を有するガラスパネルの前面及び後面を、電荷中和する必要がある場合があり、イオン化バー（複数の場合もある）とディスプレイパネルとの間の距離は通常、５０ｍｍ〜１００ｍｍ、最大１０００ｍｍ、又はそれ以上の範囲にあり、ディスプレイパネルは、ロボットシステムを使用して高速で移送される。
【０００３】
直線イオナイザ（エミッタ（複数の場合もある）／電極（複数の場合もある）として長細いワイヤ（複数の場合もある）を備えるイオン化セル）を有する電荷中和用バーは、（１）「Corona Discharge Neutralizing Apparatus」と題する米国特許第７，３３９，７７８号、（２）「Clean Corona Gas Ionization For Static Charge Neutralization」と題する米国特許第８，０４８，２００号、及び、（３）「Multi-Sectional Linear Ionizing Bar And Ionization Cell」と題する米国特許第８，４９２，７３３号において提案されており、これらの特許の全ては、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。さらに、ワイヤエミッタを有するイオン化バーは、AB Liros Electronic社（スウェーデン国マルメ所在）及び／又はLiros Electronic社（独国ハンブルク所在）及びSimco-Ion Technology Group社（米国カリフォルニア州アラメダ所在）によって現在生産されている。
【０００４】
図１及び図２をともに参照すると、従来のマルチセクショナル直線イオン化バー１００は、４つの主要な要素、すなわち、ハウジング／外囲器１０３と、固定直線イオンエミッタ２０１を有し、このエミッタの長さに沿ってイオンプラズマ領域を確立する２つのイオン化セル１０１及び１０２と、ソースからガスを受取り、そのガスを、直線イオンエミッタ２０１を通過するように送出するマニホールド（ハウジング１０３内に隠されている）と、（従来の／適切な電源から）イオン化信号／電圧を直線イオンエミッタ２０１に印加し、それにより、イオンプラズマ領域を確立する手段２０２とを備える。また、イオン化セル１０１、１０２は、イオンエミッタ２０１の両側に位置決めされた共通基準（非イオン化）電極１０４及び１０５も有する。電極１０４、１０５は、従来、イオンエミッタ２０１に平行に、イオンエミッタ２０１の対向する側に、そして、イオンエミッタ２０１から等距離に位置決めされる。この特定の直線イオン化バーは、「Multi-Sectional Linear Ionizing Bar And Ionization Cell」と題する米国特許第８，４９２，７３３号（引用することにより本明細書の一部をなす）に詳細に示され記載されている。
【０００５】
図１及び図２に示すように、ハウジング１０３は、複数のセルをともにデイジーチェーン接続することが容易に達成されるように、着脱可能なイオン化セルモジュール１０１及び１０２を一方の側から支持する。外囲器１０３は、内部側内に高電圧電源及び制御システムを収容することができる（外囲器１０３によって隠されている）。
【０００６】
従来の各イオン化セル１０１及び１０２は、直線の、例えば、ワイヤ型のコロナ放電イオンエミッタ／電極２０１、一対のグリル２０５ａ及び２０５ｂ、及び、図示する直線イオンエミッタ２０１を通過するようにガスストリームを送出するための、直線イオンエミッタ２０１の背後にかつプレート２０３を貫通して位置決めされたアレイの（多数の／複数の）ガスオリフィス２０６を備えることができる。
【０００７】
接点／引張りばね２０２が、好ましくは、ワイヤ電極２０１の各端及び固定セル１０３において位置決めされ、これらに取り付けられることが認識されるであろう。また、ばね２０２は、高電圧イオン化信号を受信し、これらの信号を電極２０１に印加することも行う。こうしたＡＣイオン化信号（通常、高電圧ＡＣであるが、或る特定の応用ではＤＣ）が直線電極２０１に印加されると、コロナ放電が（電極２０１と１０４、１０５との間で）起こり、それにより、多量の両極性イオンがもたらされる。結果として、エミッタ２０１は、正イオン及び負イオンの高密度で高濃度の両極イオン雲によって囲まれる。
【０００８】
上記で論じた型の従来の直線イオン化バーの利点があるにもかかわらず、従来の直線イオン化バーは、コロナ放電イオナイザの間で共通の少なくとも１つの欠陥、すなわち、望ましくないイオンバランスオフセット、長い放電時間、並びに、周囲環境及びターゲット工作物（複数の場合もある）に対する汚染の広がりを引き起すことによって、イオン化バー性能を著しく減少させる場合があるエミッタ腐食／汚染／分解を依然として被る。したがって、手作業での定期的なエミッタ清浄化が、上記で論じた型の直線イオン化バーについての必須のメンテナンス要件である。この設計において、ワイヤエミッタが、ばね配置構成によってベースプレート２０３の上に持ち上げられて、それにより、ワイヤ電極２０１上に蓄積する腐食、デブリ、埃等の手作業による除去が容易になる。
【０００９】
手作業による清浄化は、多くの理由で望ましくない。例えば、手作業による清浄化プロセスは、空気／ガスの流れ及び高電圧イオン化信号をターンオフすること、並びに、２つのグリル／レール２０５ａと２０５ｂとの間に何らかの型のワイヤ清浄化器具を挿入することを必要とする。この清浄化器具は、ブラシ、湿潤／乾燥ワイプ、又は発泡ブロックとすることができ、これは、エミッタ２０１に沿って前後にこすられるときにエミッタワイヤ２０１に物理的に接触する。清浄化器具は、比較的長い距離からエミッタワイヤ２０１に達するためにスティックに接続することができる。その理由は、手作業による清浄化について、特に、大型半導体ツール内に設置されたイオン化バーについて、イオンエミッタワイヤに達することが難しいことが多いからである。このため、手作業による清浄化は、ワイヤ、ばね接点を損傷し、着脱可能なイオン化セルの寿命を短縮する場合がある。最後に重要なことを付け加えると、清浄化サイクルが起こらなければならない頻度は、イオン化バーがそこで使用される部屋／生産フロアの周囲空気状態／清浄度（浮遊微粒子濃度又は浮遊分子汚染（ＡＭＣ：airborne molecular contamination）等）に依存する。こうした清浄化サイクルは、時間がかかる場合があり、或る特定のクリティカルな分野での応用においては、毎日又は毎週要求される場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
現在開示されている発明は、上述した問題を解決することが可能であり、したがって、ＦＰＤ業界、半導体、及び他のアプリケーションにとって当然利益がある直線イオナイザ設計についての新しいアプローチを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１つの装置の形態において、本発明は、対向端を有する少なくとも１つのイオン化電極と、少なくとも１つの電極クリーナーと、少なくとも２つのスプール組立体とを有する、自己清浄化直線イオナイザを提供することによって、上記で述べたニーズを満たし、関連技術分野の上記で述べた欠陥及び他の欠陥を克服する。電極は、軸方向作業長を規定し、この軸方向作業長は、イオン化電圧が電極に印加されるときの直線イオン雲と、使用によって分解生成物を生じる表面とを確立する。こうした分解生成物は、コロナ放電中の電極表面と周囲環境との間の相互作用の結果としての汚染副産物の蓄積に起因する場合がある（が、又はこれに起因しない場合もある）。例えば、分解生成物は、望ましくない粒子の引寄せではなく、ワイヤ侵食／腐食に起因する場合がある。本明細書で使用するとき、電極の作業長は、電極が移動しているか否かにかかわらず、イオン化電圧の印加に応答して電荷キャリアを放出する電極の直線部分である。電極の作業長は固定であるが、電極は、固定かつ直線の作業長に沿って軸方向に可動とすることができる。電極クリーナーは、電極の作業長に沿って電極に選択的に係合することができ、任意選択で、固定とするか又は振動することができる。電極の対向端は、対向するスプール組立体に固定することができ、対向するスプール組立体は、電極クリーナーが、移動中に、電極から表面分解生成物の少なくとも一部を除去するようにイオン化電極を選択的に移動させる。一定力ばねモーターは、実質的に一定の引張り力が電極上で維持されるように電極を引張る。
【００１２】
本発明の１つの方法の形態は、イオナイザを使用する方法を含むことができ、イオナイザのタイプは、可動イオン化電極であって、対向端並びに電極の長さ以下である直線かつ軸を規定する作業長を有する、可動イオン化電極と、電極に選択的に係合することができる固定又は可動電極クリーナーと、対向するスプール組立体であって、電極の直線作業長が対向するスプール組立体の間に配設されるように電極端が取り付けられる、対向するスプール組立体と、対向するスプール組立体上で電極を引張る一定力ばね組立体であって、それにより、実質的に一定の引張り力が電極上で維持される、一定力ばね組立体とを有する。本発明の使用方法の１つのステップは、イオン化／作業動作モード中に、電極にイオン化信号を印加して、それにより、電極の直線作業長に沿って直線イオン雲を確立し、それにより、電極表面は使用によって分解生成物を生じる、印加することを含むことができる。本発明の使用方法の別のステップは、清浄化動作モード中に、スプール組立体を回転させ、それにより、電極クリーナーが、移動中に、電極から表面分解生成物を除去するように、イオン化電極を第１の軸方向に移動させ引張る、回転させることを含むことができる。
【００１３】
種々の代替の方法の実施の形態において、イオン化及び清浄化動作モードは、同時に、交互に、及び／又は所望のパターン／サイクルで選択的に繰返して起こることができる。例えば、清浄化動作モードは、イオン化動作モードが繰返されるたびごとにその前に続けて少なくとも２回繰返すことができる。
【００１４】
当然ながら、本発明の上述した方法は、本発明の上述した装置との使用に特によく適合されている。同様に、本発明の装置は、上述した本発明の方法を実行するのによく適している。
【００１５】
本発明の多数の他の利点及び特徴は、好ましい実施形態の以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面から当業者には明らかとなる。
【００１６】
以下、同様の参照符号が同様のステップ及び／又は構造を示す添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本明細書の一部をなす従来技術の参考文献米国特許第８，４９２，７３３号の１つの従来の直線イオン化バーの、それぞれ、斜視図及び底面図である。
【図２】本明細書の一部をなす従来技術の参考文献米国特許第８，４９２，７３３号の１つの従来の直線イオン化バーの、それぞれ、斜視図及び底面図である。
【図３】本発明による第１の好ましい自己清浄化イオン化バーの実施形態を概略的に（側面図で）示す図である。
【図４Ａ】図３に概略的に提示される本発明の実施形態の物理的実施態様の部分的な分解斜視図である。
【図４Ｂ】図３及び図４Ａに提示される本発明の実施形態で使用するための１つの特に好ましいピッグテール支持要素を示す図である。
【図４Ｃ】図３及び図４Ａに提示される本発明の実施形態で使用するための１つの特に好ましいピッグテール支持要素を示す図である。
【図４Ｄ】図３及び図４Ａに提示される本発明の実施形態で使用するための１つの特に好ましいピッグテール支持要素を示す図である。
【図５Ａ】図３〜図４Ｄに概略的に提示される本発明の物理的実施態様の断面図であり、本発明の独創的なイオナイザ内に位置する第１のスプール組立体の一部分を示す。
【図５Ｂ】図３〜図５Ａに概略的に提示される本発明の物理的実施態様の断面図であり、本発明の独創的なイオナイザ内に位置する対向するスプール組立体を示す。
【図６】図３〜図５Ｂの本発明の自己清浄化直線イオナイザにおいて本来的に具現化される寄生／浮遊静電容量を示す簡略化された電気回路モデルである。
【図７Ａ】本発明の自己清浄化直線イオナイザの第２の好ましい実施形態の底面図であり、この実施形態は清浄化シャトルを使用する。
【図７Ｂ】図７Ａの第２の好ましい実施形態の清浄化シャトルをより詳細に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図３〜図５Ｂをともに参照すると、第１の好ましい自己清浄化直線イオナイザ３００が、図３において最初に概略的に示される。本明細書で論じるように、図３〜図５Ｂのイオナイザ３００は、添付図面に示すとともに本明細書で論じるものを除いて、従来技術のイオナイザ１００と物理的かつ動作的に同じである。図３のこの好ましい実施形態によれば、好ましい発明は、以下のものを含むことができる。
１．少なくとも１つの可撓性ワイヤ電極３０１及び基準電極（図１及び図２の項目１０４及び１０５、しかし、図３では隠されている）を備えるイオン化セル３０５、
２．サーボギアモーター３１４を有する電極移動／駆動スプール組立体３０２、
３．一定力イオン化電極移動及び引張りシステム／組立体３０３、
４．電極清浄化機構３１５であって、電極接点配置構成３１８（印加する手段）と組み合わせて、この清浄化機構３１５の有効性を改善し、任意選択で、高電圧電源３１９のイオン化信号をワイヤ電極３０１に印加することができる、電極清浄化機構３１５、
５．それぞれ関連する制御システム３２１を用いる、高電圧電源３１９及び低電圧電源３２０（ＡＣ又はＤＣのいずれかが設計考慮事項及び当業者の実施に基づいて選択される）、
６．オプションのデブリ収集及び排出システム３１２、３１６、及び３１７、
７．直線イオン電極３０１を支持するためのオプションの支持要素３０４。
【００１９】
この実施形態において、単一直線イオンエミッタ３０１は、好ましくは、ワイヤ駆動スプール組立体３０２とワイヤ引張り及びワイヤ移動スプール組立体３０３との間で弾性的に付勢される可撓性ワイヤ電極である。スプール組立体３０３は、好ましくは、受動巻回式ぜんまいばねモーターを含み、受動巻回式ぜんまいばねモーターは、回転エネルギーを貯蔵し、トルクの形態で解放することができるため、電極３０１は、張力ＴＷでスプール組立体３０２と３０３（移動する手段）との間でピンと張って伸張される。スプール組立体３０２及びスプール組立体３０３は、本明細書で第１のスプール組立体及び第２のスプール組立体とも呼ばれ、とりわけ、電極３０１の対向端は、電極３０１の作業長がスプール組立体の間でピンと張って配設されるように、スプール組立体に取り付けることができる。第１のスプール組立体３０２は、サーボギアモーター３１４及び第１のスプール３１３を備えることができる。第２のスプール組立体３０３は、一定力ばねモーター３１０及び第２のスプール３０７を備えることができる。図３の実施形態において、ドライブモーター３１４が電極３０１の作業長に沿って第１の軸方向に電極３０１を引くと、電極３０１は第１の電極スプール３１３に巻回され、それにより、汚染副産物の少なくとも一部が、電極クリーナー３１５によってワイヤ電極３０１の表面からこすり取られる。また、一定力ばねモーター組立体が電極３０１の作業長に沿って反対の軸方向に電極３０１を引くと、電極３０１は第２のスプール３０７に巻回され、それにより、汚染副産物の少なくとも一部が、電極クリーナーによってワイヤ電極３０１の表面からこすり取られる。
【００２０】
長い（約１．０ｍ以上の）イオナイザの場合、ワイヤ電極３０１は、複数の中間支持要素３０４によって同様に支持することができ、それにより、移動させる手段（第１のスプール組立体及び第２のスプール組立体）の回転は、支持要素３０４を通したワイヤ電極の軸方向移動を引き起こす。これらの支持体３０４は、空気／ガス供給マニホールド３０５上に又はバー外囲器（この図には示さず）上に位置決めすることができる。この実施形態の物理的実施態様についてのより詳細は、図４及びそれ以降の図に関して提示される。
【００２１】
ワイヤ引張り及びワイヤ移動スプール組立体機構３０３は、好ましくは、ガイドロール（又は、代替的に、ピッグテールガイド）３０６と、ばねモーター３１０（引張る手段）によって弾性的に付勢されるスプール／ボビン３０７とを備える。使用時、可撓性ワイヤ電極３０１は、スプール３０７上に巻き付ける／巻回することができ、結果として得られるワイヤ電極コイルは、直径Ｄ１を有することになる。任意選択肢として、スプール３０７は、最低限数ラップを常に保持することができ、これらのエンドラップは、エミッタワイヤ３０１と同じ又は異なる材料からのものであることができる。こうしたエンドラップについて高価なタングステンワイヤの端に異なる材料の「尾部（tail）」を接合することは、電荷キャリアを生成するために決して配置されることがないタングステン電極の余分なラップを維持することに代わる、電極をスプールに留める安価な方法である。スプール３０７上に巻回することができるワイヤ電極３０１の長さは、好ましくは、イオン化バー３００内に存在する電極３０１の作業長（直線部分）より大きく（少なくとも等しく）あるべきである（例えば、１５００ｍｍ）。
【００２２】
スプール３０７は、好ましくは、直径Ｄ２を有するプーリ／ボビン３０８に軸方向に整列しかつ固定して取付けられる（又はこのプーリ／ボビンと一体形成される）。図示するように、コード／ケーブル３２２の一端は、プーリ３０８に巻き付ける／巻回することができ、他端は、一定引張り力Ｆｓによってばねモーター組立体３１０に対して弾性付勢することができる。ばねモーター組立体３１０は、リール／リトリーバ／スプール／ボビンとすることができ、好ましくは、１００グラム〜３００グラムの後退負荷／力に等級付けされる。当業者は、スプール３０７及びプーリ３０８について、等トルクの条件から、結果として得られるワイヤ電極３０１にかかる張力Ｔｗを次の通りに計算することができる。
【００２３】
Ｔｗ＝Ｆｓ×Ｄ２／Ｄ１
【００２４】
ワイヤ電極３０１は、好ましくは、直径の小さなタングステン又はチタンワイヤである。しかし、電極３０１は、代替的に、任意の他の型の従来の（従来技術の）コロナ放電ワイヤとすることもできる。電極張力Ｔｗの制御は、イオン化中の破断並びに移動／振動を減少させるために、通常イオン化モード（静的動作モード）中に重要である（その理由は、こうした移動／振動が電極３０１の使用寿命を短縮する場合があるからである）。同様に、電極張力Ｔｗの制御は、破断を減少させるとともに、電極３０１と清浄化機構３１５／（３１８）との間の適切な接触を提供するために、清浄化モード（動的／移動動作モード）中に重要である。したがって、引張る手段（ばねモーター組立体３１０）が、静的と動的の両方の動作モード中に実質的に一定かつ安定した電極張力を提供することが重要である。本明細書で使用するとき、引張り力は、所定で所望の引張り力の（プラス又はマイナス）２０％以内である場合、実質的に一定であると考えられる。ばねモーター／リトリーバ組立体３１０は、ワイヤ移動の制御のために、ワイヤ清浄化モード中にプーリ３０８（又は、３０７及び３０８が互いに対して固定である場合、スプール３０７）の巻数をモニターするためのコイルばね回転センサー３１０’を備えることができる。プーリ３０８の直径Ｄ２は、好ましくは、スプール３０７の直径より小さく、したがって、コードにかかる引張り力は、ワイヤ電極にかかる引張り力より小さい。スプール３０７及びプーリ３０８は、プラスチック（又は、他の電気絶縁性）外囲器３１１の内部に位置決めすることができ、外囲器３１１は、イオナイザ３００のワイヤ移動及びワイヤ引張り組立体の高い清浄度をサポートするために、空気圧ライン及び／又は真空ポート３１２と流体連通することができる。
【００２５】
電極駆動組立体３０２は、好ましくは、反転可能サーボギアモーター３１４に直接接続された電気絶縁性スプール３１３（一般的なプラスチック等の従来の電気絶縁性材料から作られている）を備える。図３に示す配置構成に対する代替法として、スプール３１３は、代わりに、スプール３１３のよりよい電気絶縁のために、プーリ／コードベーストランスミッションによってモーターに接続する（換言すれば、間接的に接続する）ことができる。この代替法において好ましくは使用されるこのプーリ／コードベーストランスミッション配置構成の一部分は、以下で図５Ａに示される。
【００２６】
ワイヤ清浄化機構３１５は、以下のこすり取り／清浄化要素、すなわち、ブラシ、ワイパー、ワイヤスクレーパー、閉鎖又は開口セル発泡体ブロック、及び／又は、他のアブレーション手段／電極清浄化手段又は当技術分野で知られている他の機能的等価物のうちの１つ以上を備えることができる。電極クリーナー３１５は、電極３０１に選択的に係合することができ、好ましくは、ワイヤ電極３０１から清浄化された／こすり取られた汚染副産物／デブリを収集するために、エダクター３１６及びエーロゾルフィルタ３１７を備える真空ライン３１２に接続される。この排出する手段は、電極の表面からこすり取られた汚染副産物の少なくとも一部を電極クリーナーから排出することを可能にする。
【００２７】
自己清浄化イオン化バー３００は、任意選択で、（１）清浄化動作モード中に（清浄化機構及び電極を互いに付勢するために）清浄化機構３１５と電極３０１との間の一貫性のある／信頼性のある物理的接触を選択的に提供し、（２）通常動作モード中にＨＶＰＳ３１９から電極３０１に高電圧イオン化信号を印加するため（印加する手段）に、ワイヤ電極支持／接触デバイス３１８を含むことができる。支持／接触デバイス３１８は、以下のもの、すなわち、単純な金属ばね接点、ばねで留められたブラシ、又はイオン化電気信号を電極３０１に送出する任意の他の知られている等価物のうちの任意の１つ以上を備えることができる。代替的に、スプール３０７を、金属等の導電性材料から作り、ばねモーター３１０を通して高電圧電源３１９と電気連通状態にある中央導電性シャフト３０９ｂ上に固定することができる（印加する手段）。こうして、通常イオン化動作モードにおいて、イオン化信号を、ＨＶＰＳ３１９から導電性シャフト及びスプールを通してワイヤ電極３０１に印加して、ワイヤエミッタ３０１に電力供給することができる。イオン化信号がどのように電極３０１に印加されるかによらず、低電圧電源３２０及び高電圧電源３１９はともに、知られている技法／方法／信号／動作に従って、電極３０１に沿ってイオン雲を生成するために、マイクロプロセッサベース制御システム３２１によって好ましくは制御される。
【００２８】
図４Ａは、イオン化セル４００の簡略化された組立体の部分的で、斜視的で、分解された図である。当業者は、本発明のこの実施形態と、図１及び図２に示す従来技術の直線イオナイザ（イオン化セル１０１及び１０２で形成されるバー１００を意味する）との間の類似性を認識するであろう。しかし、有意に、図４Ａ〜図４Ｄの実施形態は、各イオン化セル上で多くのばね組立体及び電気接点を回避することによって、本発明のイオン化バーの構造を簡略化し、信頼性を増加させ、コストを低下させる。
【００２９】
側部グリル／レール４０５ａ及び４０５ｂが、明確にするために、ベースプレート２０３から分解されて示される。電極支持要素４０６ａ及び４０６ｂを、イオン化ワイヤ３０１を支持するために、ベースプレート２０３及び２０４（部分的に示すだけである）の対向端上に搭載することができる。ワイヤ電極３０１が電極の長さに沿って軸を規定し、支持要素４０６ａ及び４０６ｂが、電極３０１が規定する軸に沿った方向を除く全ての方向における電極３０１の移動を抑制することを当業者は理解するであろう。
【００３０】
ここで、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄをともに参照すると、好ましいピッグテール支持／ガイド要素４０６ａ／４０６ｂが、図４Ｂの上面図に示される。同じピッグテール支持体は、図４Ｃ及び図４Ｄの直交する側面図で示される。当然、ピッグテール支持体のねじ山付き端部は、支持体を、ベースプレート２０３、２０４を通してイオン化セル４００に取り付けることを意図される。対向する自由端は、好ましくは、螺旋ピッグテールガイド４０７の形態をとり、螺旋ピッグテールガイド４０７は、螺旋ピッグテールガイド４０７を通る電極３０１の軸方向移動を可能にする。さらに、電極３０１は、本発明のイオナイザの組立て中に、又は、古い／使い尽くした／使用済みの電極の交換中に、電極軸の方向以外の方向で螺旋ガイド／支持体３０１に挿入することができる。要素４０６ａ／４０６ｂは、好ましくは、所定の形状になるよう屈曲され、ねじ山を付けられる肉厚のステンレス鋼ワイヤ等の導電性（又は半導電性）材料から作製されるが、互いから電気絶縁されるとともに、グラウンドから電気絶縁されなければならない。これを保証する１つの簡単な方法は、ベースプレート２０３及び２０４が電気絶縁性材料で形成されることを保証することである。この好ましい実施形態において、ピッグテール支持体は、例えば、（従来技術のデバイスが使用するばねを使用する代わりに）離間した関係で各イオン化セル４００上に搭載し、ワイヤ３０１が支持要素の間で撓む及び／又は振動することを防止することができる。
【００３１】
図４Ａにおいて、イオンエミッタ３０１が、（空気ジェットノズルを有するマニホールドの上で）セルベースプレート２０３、２０４に対して離間した関係で位置決めされることが理解されるであろう。さらに、エミッタ３０１は、知られている直線バーの場合と同様に、少なくとも全体的に中心に位置する。また、この好ましい実施形態において、エミッタ３０１は、好ましくは、ピッグテールガイド（４０６ａ、４０６ｂ等）の群によって支持される。
【００３２】
本発明の自己清浄化イオン化バーの簡略化された側面切欠き図が、図５Ａ及び図５Ｂに示される。図５Ａ及び図５Ｂは、直線イオン化バーハウジング内にともに位置決めされた、イオナイザ３００の第１のスプール組立体断面３００ａ及び第２のスプール組立体断面３００ｂをそれぞれ示す。このハウジングは、全ての重要な点で従来のハウジング１０３と同じである。図５Ａの実施形態において、スプール３１３は巻回式エミッタワイヤ３０１を保持し、プーリ３１４ａはベルト５０５ａによってサーボモーター（図示せず）に接続される。プーリ３１４ａ及びベルト５０５ａはともに、従来のポリマー若しくはプラスチック又は当技術分野で知られている等価物等の電気絶縁性材料から作ることができる。さらに、スプール３１３及びプーリ３１４ａは、互いに固定して取付けられる（又は一体形成される）ものとして示され、心棒３０９ａ上にかつ心棒３０９ａの周りでの回転のために配設される。図５Ａに関して論じるプーリ／ベルト配置構成が、図３に示すサーボギアモーター配置構成に対する代替法を示すことを当業者は理解するであろう。図３の配置構成と比較した図５Ａの配置構成の１つの利益は、ワイヤ３０１及び低電圧サーボモーターに印加される高電圧からの考えられ得る任意の漏洩電流の減少である。
【００３３】
図５Ｂに示すように、スプール３０７は、スプール３０７上で巻回されたエミッタワイヤ３０１を保持し、プーリ３０８は、プーリ３０８上で巻回されたコード３２２を保持する。コード３２２は、プーリ３０８をばねモーター又はリトリーバ組立体（ここでは示さないが、図３のセンサー３１０’及びモーター３１０を参照）に接続する。図５Ｂに示すように、イオナイザ３００の断面３００ｂは、第２のスプール組立体が、好ましくは、従来技術のイオナイザ１００の外囲器１０３と同じ一般的な型の細長いバー外囲器の内部に位置決めされることを明らかにする。特に、スプール３０７及びプーリ３０８は、互いに固定して取付けられる（又は一体形成される）ものとして示され、心棒３０９ｂ上にかつ心棒３０９ｂの周りでの回転のために配設される。心棒３０９ｂ及びコード３２２は、任意選択で、当技術分野で知られている種々のプラスチック等の従来の電気絶縁性材料から作ることができる。代替的に、スプール３０７及び心棒３０９ｂは、従来の導電性材料（当技術分野で知られている種々の金属等）から作ることができ、ＨＶＰＳ３１９と電気連通することができる（図３には示さないが、こうした電気的連通は、単なる設計変更の問題としてばねモーター３１０又は他の配置構成を通して設けられる可能性がある）。さらに、本明細書で示す本発明の種々の好ましい実施形態によれば、ワイヤエミッタ、ガス供給マニホールド、及びエミッタ支持要素は全て、２つの対向するスプール組立体の間に位置決めすることができる。
【００３４】
図３に戻ると、本発明による独創的な直線イオナイザを使用する好ましい方法は、ここで、本発明で使用される可撓性ワイヤ電極を自己清浄化する方法（清浄化動作モード）を特に強調して論じられる。自己清浄化モードは、好ましくは、マイクロプロセッサベースの制御システム３２１によって始動される。
【００３５】
制御システム３２１は、イオン化セルのイオン電流（従来のＨＶＰＳ電流センサーを使用する、図示せず）、ターゲット工作物に送出されるイオン化ガス流のイオンバランス（従来のイオンバランスセンサーを使用する、図示せず）、又は両方をモニターすることができる。イオン電流及び／又はイオンバランスが、所定の限度を外れていると判定される場合、制御システム３２１は、（１）電極清浄化が正当化されることを、関連する要員に知らせることができる、及び／又は、（２）清浄化動作モードを始動することによって自動電極清浄化を始動することができる。いずれの場合も、イオナイザ３００は、電極清浄化動作モードに入って、イオン化性能を所定の電流及び／又はバランス限度内に回復させることになる。
【００３６】
清浄化モードは、高電圧電源（ＨＶＰＳ）３１９の状態をチェックし、（まだ「スタンドバイ（Standby）」モードでない場合）ＨＶＰＳ３１９を「スタンドバイ」モードに切り換えるステップで始まる。また、制御システム３２１は、マニホールドへのＣＤＡ／ガスの流れを停止し、ファブ（fab）／ツール真空ライン３１２への接続部においてエダクター３１６に対するＣＤＡ圧力を回復することになる。その後、制御システム３２１は、サーボモーター３１４に接続される低電圧ＤＣ電源３２０（ＬＶＰＳ）をターンオンする。サーボモーター３１４は、大径の大減速ギア（large big reduction gear）（図示せず）を有するため、スプール３１３の低速回転を開始する。サーボモーター３１４は、スプール３０７からコロナワイヤ３０１を巻き付け／巻回し、コロナワイヤ３０１を、支持要素３０４及びクリーナー３１５を通してスプール３１３まで軸方向に引張り始める。スプール／ボビン３１３が、従来の非常に電気絶縁性のある材料（ＡＢＳプラスチック又は当技術分野で知られている他の等価物等）から作られたサーボモーター３１４に好ましくは接続されるため、エミッタワイヤ３０１からモーター３１４への電流漏洩の可能性は、イオナイザ３００が通常／イオン化モードで動作するとき（イオン化信号が電極３０１に印加されるとき）、減少する／なくなる。また、スプール３１３及びプーリ３１４ａの両方が従来の非常に電気絶縁性のある材料（ＡＢＳプラスチック又は当技術分野で知られている他の等価物等）から作られる場合、電気的絶縁は更に強化され得る。
【００３７】
この清浄化動作モードにおいて、ＬＶＰＳ３２０からサーボモーター３１４に印加される電流量は、ワイヤ電極３０１の張力Ｔｗに依存する。この電流に関する情報は、制御システム３２１によって使用して、ワイヤ電極張力及び／又は他のワイヤパラメーター（ワイヤ汚染又はワイヤ破断の程度等）をモニターすることができる。このため、ＬＶＰＳ３２０によって提供されるモーター電流信号は、好ましくは、ワイヤ清浄化動作モード中に制御システム３２１によってモニターされる。
【００３８】
さらに、この実施形態において、コロナワイヤ電極３０１の一端はスプール３１３に取り付けられ、対向端はスプール３０７に取り付けられる。ワイヤ張力Ｔｗは、実質的に一定であり、巻回式ばね、リトリーバ、リール、及び／又は当技術分野で知られている任意の他の等価な一定力ばね等の従来の一定力ばねモーター組立体によってバランスをとられる。本発明で好ましくは使用される型の一定力ばねモーター組立体の例は、1 Spring Ave., Lonsdale, PA 19446所在のSpring John Evans' Sons, Inc.によって作られ提供される組立体を含み、以下の製品名／説明：閉囲式リール（Enclosed Reel）ＥＲ０４、ＥＲ０６、ＥＲ０８；リトリーバ３８２７−Ｂ；及び／又は小型閉囲式リールＭＥＲ−０４−ＳＰを有する。他の等価なばねモーター組立体の例が、当業者には容易に思い付くであろう。
【００３９】
清浄化中にワイヤ電極３０１が受ける引張り力は、通常のイオン化モード中にワイヤ電極３０１が通常受ける引張り力以上とすることができる。この期間中、ばねモーター３１０は、回転エネルギーを貯蔵／蓄積することになる。清浄化モードにおいて、ワイヤ３０１は、スプール３１３上で引寄せられ又は引かれ／スプール３１３に巻き付けられ、また同様に、上流の清浄化機構３１５を通過する。これが起こると、清浄化機構３１５は、好ましくは、汚染物粒子／デブリをこすり取り、また同様に、電極の表面からこすり取られた汚染物粒子／デブリを捕捉する。再度述べると、第１のスプール組立体及び第２のスプール組立体の回転運動は、ワイヤ電極の作業長に沿うワイヤ電極の軸方向移動を引き起こし、それにより、汚染副産物の少なくとも一部が、電極クリーナーによってワイヤ電極の表面からこすり取られる。本発明で使用するための特に所望される清浄化機構は、ブラシ、ばね、閉鎖又は開口セル発泡体ブロック、フェルトパッド、及び／又は、当技術分野で知られている他のワイヤ清浄化／研磨手段を含む。
【００４０】
清浄化の第１ステージとして、清浄化機構３１５（及び、所望される場合、サーボモーター３１４）は、エダクター３１６が生成する真空（又は低圧）空気ストリームによって連続して排気することができ、それにより、（ワイヤ３０１の表面から除去された）汚染副産物／デブリ／粒子も、クリーナー３１５から除去されることになる。特に、エダクター３１６の入口は、清浄乾燥空気（ＣＤＡ：clean dry air）ラインに接続することができ、エダクター３１６の出口は、フィルタ３１７に接続して、それにより、分解生成物をクリーナー３１５から引き寄せ、フィルタ３１７に捕捉されたままにすることができる。
【００４１】
エミッタワイヤ３０１の全作業長（例えば、１５００ｍｍ）がスプール３１３に巻き付けられた後に、ワイヤ移動は好ましくは停止する。制御システムの目的のため、停止信号は、センサー３１０’によって、又は代替的に、スプール３１３又はスプール３０７の回転数を計数することによって発生することができる。発生に応答して、制御システム３２１は、サーボモーター３１４をターンオフし、ＬＶＰＳ３２０によってモーター３１４に印加される電圧の極性を反転し、それにより、モーター３１４は方向を反転させ、スプール３１３はコロナワイヤ３０１を巻き解き始める。エミッタ３０１にかかる張力は、ばねモーター／リトリーバ組立体３１０によってバランスがとられるため、ワイヤ３０１の対向端は、ばねモーター組立体３１０が、前もって貯蔵した回転エネルギーを解放するにつれて、スプール３０７上で巻き戻り始めることになる。これが起こると、清浄化機構３１５は、清浄化／研磨／こすり取りの第２ステージを始め、第２ステージは、イオン化セル３００がイオン化動作モードに再び入る前に、ワイヤ清浄度を高める。所望される場合、複数回の清浄化／研磨サイクル／ラウンドが、セル３００がイオン化動作モードに再び入る前に起こることができる。清浄化モードの終わりに、ばねモーター３１０は、再び、直線バーの通常動作モード中、ワイヤ張力を一定の予め選択済みのレベルＴｗに維持する。
【００４２】
スプール３１３及び３０７を、バー３００の長さよりずっと長いコロナワイヤ３０１の長さを収容するようにサイズ決定し形作ることができることを当業者は理解するであろう。そうである場合、たとえ１回の清浄化動作（２つのフェーズを有する）が終了する前でも、複数回のイオン化動作が起こることができる。その理由は、電極３０１が、各イオン化動作について新しい／新鮮なセクションを提示するため適宜進行することができるからである。この場合、清浄化の初期フェーズは、ワイヤがクリーナー３１５を通過して進行すると起こることになるが、第２の清浄化フェーズ（ワイヤ方向の反転及びワイヤ３０１の全長の巻戻し）は、所望の回数のイオン化動作が起こるまで始まらないことになる。そのため、スプール３１３及び３０７が、バー３００の長さより長いコロナワイヤ３０１の長さを収容するようにサイズ決定され形作られる場合、種々の動作モードの組合せを、所望に応じて実行することができる。
【００４３】
要約すると、図３〜図５Ｂの実施形態によれば、エミッタワイヤ引張りシステムは、好ましくは、プラスチック／絶縁スプールを有する能動及び受動モーターの組合せを含む。さらに、スプール３０７及び３１３（並びに、ばねモーター３１０）は、（任意選択で）外囲器３１１（スプール３０７の場合）等の非常に電気絶縁性のある外囲器内に設置することができる。さらに、また、ワイヤ清浄化／引張りシステムは、イオン化エミッタ３０１に電力供給する効率的かつ効果的な手段を提供することができ、ワイヤ清浄化／引張りシステムは、通常イオン化動作中にエミッタワイヤ３０１からの漏洩電流を防止する方法においてこれを行うことができる。
【００４４】
ここで図６を参照すると、図３〜図５Ｂの本発明の自己清浄化直線イオン化バーにおいて本来的に具現化される寄生／浮遊静電容量を示す簡略化された電気回路モデル６００が示される。図示するように、スプールは、巻回されたエミッタワイヤ６０１が、概略的に示す駆動端セクション６０２上にある状態で、浮遊静電容量Ｃｄを呈し、導電性ワイヤガイド６０３の群は、浮遊静電容量Ｃｇ１〜Ｃｇ４を呈し、概略的に示すスプール及びばねモーター組立体６０４は浮遊静電容量Ｃ５を呈する。種々の浮遊静電容量を示す全てのコンデンサは、接地済み基準電極６０５上で終端する。図６のモデル６００は、高電圧電源６０６が、寄生静電容量及びコロナイオン化に入る電流の源泉であることを示す。当然、動作効率は、寄生／漏洩電流状態の小型化を通して改善される可能性があり、これは、以下の方法で達成することができる。
イオン化セル、マニホールド、及び／又は外囲器の誘電体材料内へのワイヤガイドの取付け、
ドライブユニットにおける、プラスチック／電気絶縁スプール、プラスチックプーリ、及びゴムベルトの使用、及び／又は、
電極引張りシステム（複数の場合もある）における、受動機械（ばねモーター）部品、非伝導性スプール、コーディング、及び／又は外囲器の使用。
【００４５】
場合によっては、容易に交換可能な直線イオン化セル（図１及び図２に関して上記で論じた直線イオン化セル等）のシステムを備える直線バーを有することが好ましい。また、図３〜図５Ｂの実施形態に関して本明細書で教示する一定力ばね機構及び／又はばねリトリーバは、本発明のイオン化バーの他の実施形態で使用することができる。
【００４６】
図７Ａは、本発明の直線イオン化バー７００の別の好ましい実施形態を示す。この実施形態は、代替の電極清浄化機構／手段を装備し、代替の電極清浄化機構／手段は、イオン化電極７０１軸ワイヤに近接しかつ平行に位置決めされた１つ以上の電気絶縁性フィラメント、及び、フィラメントとともに（電極軸に平行な軸に沿って）移動し、電極の長さに沿ってイオナイザの一端から他端まで摺動することができる電極清浄化シャトル７０５を含むことができる。フィラメントは、ポリマー又はプラスチック等の多くの従来の電気絶縁性材料のうちの１つの材料から作ることができる。シャトル７０５は、両方のレール７０６ａ及び７０６ｂによって更に支持し誘導することができる。こうして、シャトルは、汚染副産物の少なくとも一部を、イオン化電極の表面から選択的にこすり取ることができる。フィラメント（複数の場合もある）は、好ましくは、清浄化システムの、対向しかつバランスがとられたスプール組立体（図３〜図５Ｂに関して上記で論じた型の）の間で引張られ伸張されて、シャトルがフィラメント上に乗ることを可能にする。
【００４７】
この実施形態において、清浄化機構は、最も好ましくは、例えば、２つのフィラメント７０２ａ及び７０２ｂを備え、各フィラメントの一端は、小型サーボギアモーター（図示せず）に接続されたスプールを含むことができる駆動セクション７０３に接続される。駆動セクション７０３は、全ての重要な点で、図３及び５ａに関して上記で論じたものと同様に機能する。さらに、フィラメント７０２ａ及び７０２ｂのそれぞれの対向端は、一定力ばね機構又はばねリトリーバ（図示せず）にリンクされたスプールを含むばね／リトリーバセクション７０４に接続される。セクション７０３及び７０４は、この実施形態に関して本明細書で論じた清浄化機構を移動させる手段を備えることができる。セクション７０４は、全ての重要な点で、図３及び図５ａに関して上記で論じたものと同様に機能する。最後に、フィラメント７０２ａ及び７０２ｂは、好ましくは、清浄化「プラットフォーム」又は「シャトル」７０５に固定して取付けられ、したがって、これを保持する。
【００４８】
図７Ａ及び図７Ｂの実施形態によれば、各フィラメントは、ナイロン、ポリエチレン、ポリアミド、テフロン、及び／又は他の非常に可撓性がありかつ電気絶縁性がある材料等のプラスチックポリマーから作ることができる。好ましいフィラメントは、断面が丸く、約０．０５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲内の直径を有し（好ましいわけではないが、機能的なフィラメントは、大きな直径を有することができる）、平滑な表面を有し、低接着特性／高疎水特性を有する。好ましいフィラメント直径は、イオンエミッタの直径にほぼ等しいが、最大でイオンエミッタの直径の約２倍〜３倍とすることができる。結果として、フィラメント張力は、ワイヤ電極張力より著しく大きい可能性がある。下向きイオナイザに関する設置の場合、フィラメント張力が重力に抗するのに十分に増加して、フィラメントが下方に撓まないことを保証すべきであることが留意されるべきである。この増加したフィラメント張力は、より大きなフィラメント直径の選択を必要とする場合がある。
【００４９】
フィラメント７０２ａ及び７０２ｂは、幾つかの異なる機能を同時に実施することができる。これらの機能のうちの１つの機能は、清浄化プラットフォーム７０５を保持（支持）することである。別の機能は、イオン放出ワイヤ７０１用の機械的保護グリッドとして役立つことである。さらに、フィラメントの高い電気抵抗率は、フィラメントが、本発明による直線イオン化バーによって生成される空気／ガスストリームのイオンバランスを高めるグリッドとしても役立つことを意味する。
【００５０】
関連する実施形態によれば、清浄化機構は、複数のフィラメントを備えることができ、少なくとも１つのフィラメント７０２ａは、可撓性で導電性の材料（ステンレス鋼等）から作ることができ、他のフィラメント７０２ｂは、電気絶縁性材料から作ることができる。この実施形態において、導電性フィラメント７０２ａは、接地され（又は電気的にバイアスされ）、したがって、本来的に非イオン化基準電極として役立ち得る。さらに、電極クリーナーは、少なくとも１つのイオナイザレールに係合する少なくとも１つのガイドを備えることができ、電極クリーナーは、非イオン化基準電極である少なくとも１つのフィラメントに接続することができる。
【００５１】
ここで図７Ｂを参照すると、この図は、図７Ａに示す型の簡略化した清浄化プラットフォーム又は清浄化シャトル７０５を示す。図示するように、シャトル７０５ｂは、好ましくは、フィラメント７０２ａ及び７０２ｂに固定して取付けられ、種々の異なるワイヤクリーナー７０８のうちの１つ以上を含むことができる。これらは、単純なブラシクリーナー、ワイパー、ワイヤスクレーパー、閉鎖又は開口セル発泡体ブロック、及び／又は、当技術分野で知られている、任意の他の等価的な清浄化の手段、材料、又は配置構成を含むことができる。ワイヤ電極７０１を清浄化することを主に意図されるが、シャトル７０５は、レール７０６ａ及び７０６ｂを清浄化するために、側部クリーナー／ブラシ（図示せず）も保持することができる。シャトル７０５は、レール７０６の上側からの更なる支持体も有することができる。その場合、シャトルガイド７０９は、レール７０６ａ、７０６ｂ上で又はその中で摺動することができる。好ましくは、シャトル７０５は、使用中でないとき、例えば、清浄化動作後に、駆動セクション７０３の内部で「パークする（parked：待機する）」ことになる。
【００５２】
図７Ａ及び図７Ｂの実施形態によるワイヤ清浄化動作は、制御システム７０７のマイクロプロセッサによって始動される。システム７０７は、高電圧電源（図３を参照）の状態をチェックし、オンである場合、コロナワイヤ清浄化動作の継続期間の間、高電圧電源を「スタンドバイ」に切り換えることになる。開始時、清浄化シャトル７０５は、そのパーク場所にあることになり、フィラメント（複数の場合もある）は、同じ駆動セクション７０３内でスプール上に巻回されることになる。その後、制御システム７０７は、低電圧ＤＣ電源（ＬＶＰＳ）及びサーボモーター（図３を参照）をターン「オン」する。モーターは、スプールを回転させ、フィラメント（複数の場合もある）７０２ａ及び７０２ｂを巻き解き始める。
【００５３】
フィラメント（複数の場合もある）７０２ａ及び７０２ｂは、巻解き中、ばねモーター又はリテーナー７０４によって生成／規定される張力下で移動する（引かれる）。結果として、清浄化シャトル７０５は、バーに沿って移動し、エミッタワイヤ７０１（及び、任意選択で、シャトルがオプションの側部クリーナー／ブラシを装備する場合、イオン化セルのばね及びグリル）を清浄化する。シャトル７０５がばねセクション７０４に達するとすぐに、制御システム７０７は、シャトル７０５を停止させ、セクション７０３内で駆動モーターの回転方向を反転させ、シャトルは、反対方向に引かれる。清浄化モードは、最後に、シャトル７０５がセクション７０３内の元々のパーク場所に再度達すると終了する。
【００５４】
場合によっては、所定の数のワイヤ清浄化／研磨サイクル／ランを有することが可能である場合がある。ばねモーター７０４は、直線イオナイザのイオン化及び清浄化動作モード中にフィラメント（複数の場合もある）の全ての張力を一定の／予め選択されたレベルに維持する。
【００５５】
コロナワイヤ清浄化についてのタイムテーブルは、現場における環境条件に応じて、日ごと、週ごと、若しくは月ごと、又は任意の他のスケジュールとすることができる。比較的長い自己清浄化直線バーが、最も経済的な解決策であり得る（長いバーは、清浄化するのに長い時間がかかり、自動クリーナー機能のコストとバー自身のコストとの比は小さい）。
【００５６】
目下、最も実用的かつ好ましい実施形態とみなされるものに関して本発明を記載したが、本発明は開示されている実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内に含まれる様々な変更形態及び等価な構成を包含することが意図されることが理解される。上記説明に関して、例えば、大きさ、材料、形状、形態、機能及び動作方法、組立て及び使用に関するばらつきを含む、本発明の部分に関する最適な寸法関係は、当業者には容易に明らかであると考えられ、図面に示されるとともに明細書に記載されているものに対する全ての等価な関係が添付の特許請求の範囲によって包含されることが意図されることが認識される。したがって、上記のものは、本発明の原理の網羅的ではなく例示的な説明とみなされる。
【００５７】
動作実施例又は別途指示されている場合を除き、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる全ての数値又は構成要素の量、反応条件等に言及する表現は、全ての場合において「約」という用語によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、そうではないことを指示されていない限り、以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメーターは、本発明が得ることを望む所望の特性に応じて変化し得る近似値である。少なくとも、各数値パラメーターは、特許請求の範囲の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではなく、少なくとも報告された複数の有効数字に鑑みて通常の丸め技法を適用することによって解釈されるものとする。
【００５８】
本発明の広い対象範囲を説明する数値範囲及びパラメーターは近似値であるが、特定の例において記載されるそれらの数値は、可能な限り正確であるものとして報告されている。しかしながら、いかなる数値も、それらのそれぞれの試験測定値に見出される標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を本質的に含む。
【００５９】
また、本明細書に挙げられるいかなる数値範囲も、その範囲に包含される全ての部分範囲を含むことが意図されることが理解されるべきである。例えば、「１〜１０」という範囲は、挙げられた最小値１と挙げられた最大値１０との間にあり、またこれらの値を含む全ての部分範囲、すなわち、１以上の最小値及び１０以下の最大値を含む部分範囲を含むことが意図される。開示される数値範囲は連続的であるので、数値範囲にはその最小値と最大値との間の全ての値が含まれる。明示的に別段指示されない限り、本願において特定される様々な数値範囲は近似値である。
【００６０】
以下の記載では、「上側」、「下側」、「右」、「左」、「鉛直」、「水平」、「頂部」、「底部」という用語及びそれらの派生語は、図面における向きに関して、本発明に関係するものとする。一方で、本発明は、そうでないことを明示的に指定されている場合を除き、様々な代替的な変更形態及びステップシーケンスを想定することができることが理解される。添付図面に示され、また以下の詳細な説明に記載されている特定の装置及びプロセスは、本発明の単なる例示的な実施形態であることも理解される。したがって、本明細書に開示されている実施形態に関する特定の寸法及び他の物理的な特徴は、限定的であるとは解釈されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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