(57)【要約】【課題】大気圧中で安定したグロー放電の発生させ、オゾンを発生せず、精密なイオンバランス制御が必要な帯電物体の電荷を中和させる除電器を提供する。【解決手段】突起部１１を有する突起電極１と、突起部１１と対向して設けた小孔部２１を有するホロー電極２と、突起電極１に印加する電圧を供給する電源４１とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、電源４１が供給する電圧は、直流バイアス成分を有する正弦波交流である。あるいは、休止時間を設けた可変デューティ比の矩形交流である。【選択図】　　　　図１
2004087347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する電圧を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、
前記電源が供給する電圧は、イオンバランスを制御するための直流バイアス成分を有する正弦波交流であることを特徴とする除電器。
【請求項２】
突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する電流を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、
前記電源が供給する電圧は、休止部分を有する矩形波パルスであることを特徴とする除電器。
【請求項３】
請求項２記載の除電器において、
上記矩形波パルスの幅は、正負のデューテイ比が４：６〜２：８であることを特徴とする除電器。
【請求項４】
請求項２記載の除電器において、
上記矩形波パルスの休止部分は、一周期の３０〜４０％であることを特徴とする除電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除電器であり、特に大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
グロー放電は、圧力のきわめて低い、例えば１Ｔｏｒｒ程度の気体を通しておこる放電であって、高電圧を印加すると、数ｍＡ〜数１０ｍＡ程度の放電電流が流れ、グローと呼ばれる発光を伴う放電である。従来、このグロー放電を大気圧中で安定した状態で発生することは困難であるとされていた。
【０００３】
また、産業分野で帯電が起こると、生産障害や爆発・火災原因となる。例えば、半導体デバイス等の製造においてデバイスが帯電することに因る静電気放電によってデバイスが破壊したり、フィルムや粉体等の帯電による静電気放電によって火災や爆発が発生している。これを防止するために除電器が用いられている。除電器は、何らかの方法により正負のイオンを発生させ、そして、帯電した物体の極性と反対の極性のイオンを帯電した物体に衝突させて電荷を中和させることによって除電する。従来、イオンを発生するイオン源としてコロナ放電や紫外線などが採用されており、コロナ放電を利用した除電器が主流である。最近の静電気に敏感なデバイスの製造においては、更に精密な除電、例えば帯電程度が±１０Ｖ以下、が要求されているが、コロナ放電では放電電流を低くし、さらに、帯電物体との距離を通常よりも離して、これを達成しているため、除電時間が長くなる問題が生じている。また、コロナ放電発生に７ｋＶ程度の電源を必要とするため、除電する物体に与えるダメージが大きいという問題が生じており、コロナ放電を利用すると、オゾンを発生し、そして、イオンバランスの調整が難しく、除電しすぎて反対の極性に逆帯電することもあった。
【０００４】
本発明者は、先に、突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する交流を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器を提案した（特願２００１−３９９９０４０号）。この除電器は、オゾンを発生せず、イオンバランスがよく帯電物体の電荷を中和させるという除電性能を有するが、より精密なイオンバランス制御が要求される分野での採用は難しかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の問題を解決するものであり、大気圧中で安定したグロー放電を発生させ、そして、オゾンを発生せず、精密なイオンバランス制御が必要な帯電物体の電荷を中和させる除電器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する電圧を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、前記電源が供給する電圧は、直流バイアス成分を有する交流である除電器である。
【０００７】
上記電源が供給する電圧の直流バイアス成分は、−５０〜−２００Ｖの電圧とすることが好ましい。
【０００８】
そして、本発明は、突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する電圧を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、前記電源が供給する電圧は、休止部分を有する矩形波パルスである除電器である。
【０００９】
更に、本発明は、上記矩形波パルスの幅は、正負のデューテイ比が４：６〜２：８である除電器である。
【００１０】
また、本発明は、上記矩形波パルスの休止部分は、一周期の３０〜４０％である除電器である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を説明する。
本発明の除電器の実施例について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、実施例１の除電器の説明図である。図２は、実施例１の除電器における印加電圧等の説明図である。図３は、実施例１の除電器におけるイオンバランス制御結果の説明図である。図４は、実施例２の除電器における印加電圧等の説明図である。
【００１２】
実施例１を説明する。本実施例の除電器は、図１に示すように、突起電極１、ホロー電極２、電源（Ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ）４１、放電安定抵抗５１を備えている。突起電極１は、円錐形の突起部１１を有する。ホロー電極２は、突起部１１と対面した小孔部（ホロー）２１を有する。小孔部２１の大きさｄは、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．１〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．３ｍｍである。ホロー電極２の板厚は、約０．１ｍｍである。突起電極１とホロー電極２の最近接距離は、０．２ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．１ｍｍ以下である。電源４１は、突起電極１に印加する電流を供給する。印加する電圧等については後述する。電源４１及び放電安定抵抗５１により、放電電流を調整することができる。なお、抵抗５２は、放電電流Ｉの測定用である。
【００１３】
実施例１の除電器における印加電圧波形等について、図２を用いて説明する。印加電圧は、図２に放電電圧、放電電流及び電源の波形を曲線６１〜６３に示すように、直流バイアス成分を有する交流（正弦波）とからなる。直流バイアス成分は、イオンバランスを制御するために可変であって、−５０〜−２００Ｖが好ましく、一例は−８８Ｖである。印加電圧は、ピーク電圧で＋６００〜−８００Ｖ程度であるため、コロナ放電利用と比較して低電圧電源とすることができる。また、放電休止による電極加熱が防止され、アーク放電に遷移することを防ぐことができる。本実施例におけるイオンバランス制御結果を図３に示す。本実施例（直流バイアス成分：−８８Ｖ）では曲線７１となり、直流バイアス無し（曲線７２）と比較して、ターゲット（除電対象物体）への放電電流が０Ａのときにターゲットの電位はほぼ０Ｖとなり、精密なイオンバランス制御が可能であることがわかる。
【００１４】
実施例２を説明する。本実施例の除電器は、実施例１（図１参照）と同様の構成である。本実施例における印加電圧波形等について、図４を用いて説明する。印加電圧等は、図４に放電電圧、放電電流及び電源の波形を曲線８１〜８３に示すように、休止部分を有する矩形波パルスである。パルスの幅は、正負のデューティ比が４：６〜２：８が好ましい。この比を調整すると精密な除電が可能となる。休止部分により、放電が休止されて陰極加熱によるアーク放電への遷移を防止することができ、パルス全体の３０〜４０％が適しており、一例は１／３である。印加電圧は６００Ｖ程度であるため、実施例１と同様に低電圧電源である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、大気圧中で安定したグロー放電の発生させ、そして、オゾンを発生せず、精密なイオンバランス制御が必要な帯電物体の電荷を中和させる除電器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の除電器の説明図。
【図２】実施例１の除電器における印加電圧等の説明図。
【図３】実施例１の除電器におけるイオンバランス制御結果の説明図。
【図４】実施例２の除電器における印加電圧等の説明図。
【符号の説明】
１　突起電極
１１　突起部
２　ホロー電極
２１　小孔部
３　グリッド電極
４１　電源
５１　放電安定抵抗
５２　電流測定用抵抗
６１〜６３、８１〜８３　電圧電流波形
７１、７２　除電イオン電流特性
【図１】
2004087347.tif 000003
【図２】
2004087347.tif 000004
【図３】
2004087347.tif 000005
【図４】
2004087347.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月2日(2002.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004087347.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月6日(2003.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する電圧を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、
前記ホロー電極の小孔部の大きさは０．１〜０．５ｍｍであり、突起電極とホロー電極の最近接距離は０．２ｍｍ以下であり、そして、前記電源が供給する電圧は、イオンバランスを制御するための直流バイアス成分を有する正弦波交流であることを特徴とする除電器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する電流を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、
前記ホロー電極の小孔部の大きさは０．１〜０．５ｍｍであり、突起電極とホロー電極の最近接距離は０．２ｍｍ以下であり、そして、前記電源が供給する電圧は、休止部分を有する矩形波パルスであることを特徴とする除電器。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する電圧を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、前記ホロー電極の小孔部の大きさは０．１〜０．５ｍｍであり、突起電極とホロー電極の最近接距離は０．２ｍｍ以下であり、そして、前記電源が供給する電圧は、イオンバランスを制御するための直流バイアス成分を有する正弦波交流である除電器である。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明は、突起部を有する突起電極と、該突起部と対向して設けた小孔部を有するホロー電極と、突起電極に印加する電流を供給する電源とを備え、大気圧中で安定したグロー放電を発生させて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、前記ホロー電極の小孔部の大きさは０．１〜０．５ｍｍであり、突起電極とホロー電極の最近接距離は０．２ｍｍ以下であり、そして、前記電源が供給する電圧は、休止部分を有する矩形波パルスである除電器である。