(57)【要約】  【課題】本発明は、クリーンルームあるいはクリーンブース等において使用する、空気中に微量に含まれる酸性ガス、アルカリ性ガス、あるいは有機ガスをはじめとする化学物質の含有量を低減した空気をイオンを発生させる放電電極に吹き付けると共に生成されたイオン風を被除電物に送る除電装置を提供する。  【解決手段】被除電物に送風する送風機を有し、前記送風機の風路に、前記送風機が取り込む空気中に含まれる化学物質を除去するケミカルフィルタと、前記被除電部に帯電している電荷を中和して除電するイオンを発生する放電電極とを有し、前記放電電極を少なくとも１つの前記ケミカルフィルタの風下に配置し、前記放電電極への印加電圧Ｖは１，５００ボルト≦｜Ｖ｜≦３，０００ボルトとする。  【選択図】図１
2007172994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーンルーム内において使用される除電装置であって、
被除電物に送風する送風機を有し、
前記送風機の風路に、
前記送風機が取り込む空気中に含まれる化学物質を除去するケミカルフィルタと、
前記被除電部に帯電している電荷を中和して除電するイオンを発生する放電電極とを有し、
前記放電電極を少なくとも１つの前記ケミカルフィルタの風下に配置し、
前記放電電極への印加電圧Ｖは１，５００ボルト≦｜Ｖ｜≦３，０００ボルトであることを特徴とする除電装置。
【請求項２】
前記ケミカルフィルタは前記被除電物を腐食させる原因となる腐食性ガスを除去することを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
【請求項３】
前記ケミカルフィルタはイオン交換不織布を用いたことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の除電装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の除電装置を用いて製造されたＨＤＤ装置。
【請求項５】
クリーンルーム内における被除電物の除電方法であって、被除電物に対して送風する送風機の風路に前記送風機が取り込む空気中に含まれる化学物質を除去するケミカルフィルタと前記被除電部に帯電している電荷を中和して除電するイオンを発生する放電電極とを設け、前記放電電極を少なくとも１つの前記ケミカルフィルタの風下に配置し、前記放電電極への印加電圧Ｖは１，５００ボルト≦｜Ｖ｜≦３，０００ボルトであることを特徴とする除電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルーム内で使用される除電装置であって、特に、空気中に微量に存在する酸性ガス、アルカリ性ガス、あるいは有機ガス等のケミカルガスが、除電装置によって生成されるプラスマイナスイオンを含む空気流の中に極力含まれないようにした除電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
除電装置のイオン発生方式として、直流（ＤＣ）印加方式、交流（ＡＣ）印加方式、軟Ｘ線照射方式等があり、発生させたイオンにより被除電物に帯電している静電気を中和して除去する。このタイプのものでは、取り込む空気に混入している塵埃を被除電物に送らないように防塵フィルタを付けた装置が多い。
【０００３】
クリーンルーム、クリーンブースなどの塵埃の少ない環境の中で行なわれているハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）の心臓部である磁気ヘッドとディスクの組み合わせ工程においては、磁気ヘッドにＧＭＲヘッドを使用している場合は、特に、静電気による破壊が起こらないように、除電装置を使用して作業をすることが望まれる。
【０００４】
しかし、従来の除電装置を使用した場合、磁気ヘッドが腐食される原因となりやすい傾向にあることが分かった。
【０００５】
除電装置が被除電物に吹き付ける空気流に含まれる腐食原因となると考えられる物質、特に、空気中に微量に含まれるケミカルガスをはじめとする化学物質を減少させる方法として、クリーンルームで使用されているＨＥＰＡやＵＬＰＡと呼ばれるフィルタに加え、ケミカルフィルタ（酸、アルカリ、有機ガス除去用)を設置するにより、クリーンルーム内の空気中の化学物質を極力除去することが有効と考えられる。
【０００６】
しかし、ケミカルフィルタによりクリーンルーム内の空気全体の化学物質を除去するには、交換頻度をも考えると高価なものとなる。また、例えば、アンモニアガスは作業者から発生するため、クリーンルーム全体にケミカルフィルタを付けたとしてもアンモニアガスは除去しにくい。
【０００７】
そこで、例えば、特開２００２−７５５８９公報には、局所的領域に配置された被除電物に対してイオン化した空気を吹き付けるポータブル型の静電気除去装置において、送風機の風下に塵埃を除去するフィルタを設け、フィルタの風下に放電電極を設けてイオン化する空気中の塵埃をフィルタにて除去し、被除電物に異物を付着させることなく除電を行なう装置が開示されている。前記公報に記載されている装置に設けられた放電電極に印加する電圧は具体的には±５０００ボルトと記載されている。
【０００８】
しかし、この除電装置をクリーンルーム内で使用しようとすると、放電電極によりイオン化した空気を発生させる際に多量の塵埃が発生し、清浄化されているクリーンルームの内部から塵埃が発生させることとなり、クリーンルーム内を汚してしまうことが考えられる。
【特許文献１】特開２００２−７５５８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、クリーンルームあるいはクリーンブース等において使用する、空気中に微量に含まれる酸性ガス、アルカリ性ガス、あるいは有機ガスをはじめとする化学物質の含有量を低減した空気をイオンを発生させる放電電極に吹き付けると共に生成されたイオン風（イオンを含む空気の流れ）を被除電物に送る除電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、クリーンルーム内において使用される除電装置であって、被除電物に送風する送風機を有し、前記送風機の風路に、前記送風機が取り込む空気中に含まれる化学物質を除去するケミカルフィルタと、前記被除電部に帯電している電荷を中和して除電するイオンを発生する放電電極とを有し、前記放電電極を少なくとも１つの前記ケミカルフィルタの風下に配置し、前記放電電極への印加電圧Ｖは１，５００ボルト≦｜Ｖ｜≦３，０００ボルトであることを特徴とする除電装置である。
【００１１】
クリーンルーム(あるいはクリーンブース。以下、クリーンブースをも含むものとする)においては塵埃量の少ない環境が主に追求されてきたが、クリーンルーム内の空気中には、従来の塵埃とは区別されるガス状化学物質をはじめとする化学物質が含まれており、精密パーツをクリーンルーム内で製造する上でも、塵埃以外に化学物質が品質に影響を与える場合がでてきている。
【００１２】
例えば、塵埃量の少ないクリーンルームの中で行なわれるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）の磁気ヘッドとディスクの組み合わせ工程においては、特に、磁気ヘッドにＧＭＲヘッドを使用している場合、静電気による破壊が起こらないように、除電装置を使用する作業が必要とされる。
【００１３】
しかし、従来の除電装置を使用した場合、磁気ヘッドの腐食の原因となりやすい傾向にあった。これは、空気中に微量に含まれるケミカルガスをはじめとする化学物質に起因していると考えられる。
【００１４】
磁気ヘッドとディスクの組み合わせ工程において、磁気ヘッドが静電気によって破壊されないように除電装置を使用する場合、ディスクに比べて磁気ヘッドは小さく、しかも、近接しているため、イオン風を磁気ヘッドだけに当てて、ディスクに当てないようにすることは難しい。
【００１５】
ディスク表面はウエット状態の高分子の潤滑剤による保護膜に覆われていて、空気中の塵埃やケミカルガス成分等が付着しやすい状態のところに、強制的にイオン風が当てられると、イオン風に含まれる大気中のケミカルガス成分、イオン、空気中の水分、ディスク表面の保護膜の成分等が反応して生じた物質がディスクに付着する。例えば、空気中に微量に存在する硫酸系ガス状物質と除電装置から発生するイオンと空気中の水分が反応して硫酸となって媒体に付着するといったことが起こりうる。
【００１６】
ディスクの回転時は磁気ヘッドは浮上しており、ディスクの回転停止時は磁気ヘッドはディスク表面と接触している。このため、磁気ヘッドがディスク表面と接触している時、ディスク表面に付着している硫酸系物質が磁気ヘッド表面に転写する。磁気ヘッド表面に転写した硫酸系物質によりＧＭＲヘッドを形成している各層の薄く融点の低い構成部材は腐食されやすくなる。硝酸系物質も同様にディスク面に付着すると考えられる。
【００１７】
このように、空気中に微量に含まれるケミカルガスをはじめとする化学物質に起因して磁気ヘッドの腐食原因となるディスク表面に生成される物質は、除電装置自体が生成しているわけではなく、主に、使用環境の空気中の化学物質が除電装置で生成されるプラスやマイナスのイオン、空気中の水分等と化学反応を起こし、生成された物質がディスク表面に付着することに起因していると考えられる。
【００１８】
そこで、本発明では、クリーンルーム内の空気中の塵埃の浄化は、クリーンルームが備えているＨＥＰＡやＵＬＰＡといったフィルタにより行なわれているため、除電装置としては、塵埃を極力発生させず、かつ、目的とする種類の化学物質の含まれる量が所望量以下のイオン風を被除電物に当てるようにしている。
【００１９】
このため、空気中の塵埃を除くためのフィルタを第１に考えるのではなく、目的とする種類の化学物質を極力減らすケミカルフィルタを装着し、かつ、放電電極に電圧を加えることにより発生する塵埃を極力抑えるようにする。
【００２０】
空気中のガス状化学物質には酸系(硫酸、硝酸、塩素等)、アルカリ系(アンモニア等)及び有機系(シロキサン等)がある。これらのガス状化学物質を除去するためのケミカルフィルタには酸性ガス用、アルカリ性ガス用、有機ガス用があり、これらを単独にまたは目的に応じて選択し組み合わせる。
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、除電装置が取り入れるクリーンルーム内の空気から、目的とする種類の化学物質を除去するケミカルフィルタを目的別に装着し、かつ、印加電圧で＋と−のイオンを発生する放電電極に電圧を印加することにより発生する塵埃を抑えるために、放電電極に加える電圧Ｖを通常の除電装置において行なわれているＶ＝±１０，０００ボルトあるいは、低いほうでもＶ＝±５，０００ボルトの印加電圧に対し、本発明においては１，５００ボルト≦｜Ｖ｜≦３，０００ボルトで、好ましくはＶ＝±２，０００ボルト程度の印加電圧で行なう。
【００２２】
放電電極の汚染は、空気中の微小塵埃とガス状化学物質が混ざって放電電極に付着し、放電電極に高電圧がかかることにより焼け付くことに起因しており、化学物質が極力除去された空気の中で放電してイオン風を生成することで、電極の汚れも著しく減少でき、放電電極の損耗を大幅に抑えることができることが判った。さらに、従来より低い放電電極への印加電圧でも安定したイオン風の発生させることができることから、放電電極への印加電圧を低くして放電電極からの塵埃発生を抑えることにより、結果として、従来の除電装置に比して塵埃発生量が大幅に減少される。
【００２３】
本発明による除電装置は、塵埃と化学物質が極力除去された空気が放電電極に送られることにより、放電電極の損耗が抑えられて放電電極からの塵埃発生量が減少し、加えて、従来の除電装置に比して放電電極への印加電圧を低くしても安定してイオン発生ができるため、さらに塵埃発生量が減少する。
【００２４】
本発明によれば、空気中のガス状化学物質を主とする化学物質をケミカルフィルタで除去した空気が放電電極を包むことにより、放電電極表面の汚染が減少し、しかも、低い電圧でも安定した電極放電が得られるため、さらに、放電電極への印加電圧を下げることにより、放電電極の削られる量が少なくなる。事実、放電電極の損耗は大幅に改善され、放電電極の清掃周期も、例えば、１週間に１度行なっていたところを２週間〜１ヶ月に１度行なえば十分といった状態となる。
【００２５】
一般の除電装置のうち、特に、ＤＣ印加方式の除電装置においては、プラス用電極とマイナス用の放電電極があり、この放電電極に高電圧、例えば、８，０００ボルト以上を印加してコロナ放電を起こさせ、空気中の酸素、窒素、水等をイオン化する。このイオンをファンでイオン風として帯電物に当てて除電する。通常、プラスイオンは作りにくいので、放電電極にさらなる電圧を加えると、放電電極の消耗は急激に増え、放電電極から飛散する多量の微細粒子による塵埃と共に、空気中の化学物質に起因する粒子が非除電物表面に付着し非除電物表面を汚染する。
【００２６】
本発明において、放電電極への印加電圧をＶ＝±３，０００ボルトとしても放電電極は消耗し、塵埃となってクリーンルーム内の空気中に放出されるが、塵埃量の増加を測定した結果、本発明による除電装置のクリーンルーム内における使用が実用範囲内で可能であることが判った。
【００２７】
このように、本発明の除電装置により、空気中の化学物質を極力除いたイオン風を被除電物に送ることにより、イオンを発生させる放電電極の損耗は少なくなる。加えて、低い電圧で安定した放電が行なえるので、好ましくは、｜Ｖ｜≦２，０００ボルトで放電させることにより、塵埃の発生量を大幅に減少させる。
【００２８】
本発明の除電装置は、クリーンルーム内の空気を取り入れ、除電装置から発生する塵埃を除去する機能を強いて持たせていない。これにより、塵埃除去フィルタを備えなければ風圧損失も少ないため、装着するケミカルフィルタの種類あるいは枚数を増やすことができる。
【００２９】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記ケミカルフィルタは前記被除電物を腐食させる原因となる腐食性ガスを除去することを特徴とする請求項１に記載の除電装置である。
【００３０】
請求項２に記載の発明によれば、除電装置に備えるケミカルフィルタを酸性ガス用、アルカリ性ガス用、有機ガス用といった目的に応じて選択できる。これらの中で、特に、被除電物を腐食させる原因となる空気中のガス状化学物質を除去するケミカルフィルタを備えた装置である。さらに、除電装置で使用する放電電極の消耗及び損耗を極力抑えるに有効なフィルタをも備えることにより、より塵埃の放出の少ない、かつ、放電電極の清掃や交換のためのメンテナンス周期の長い除電装置とすることができる。
【００３１】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記ケミカルフィルタはイオン交換不織布を用いたことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の除電装置である。
【００３２】
本発明の請求項３に記載の発明によれば、ケミカルフィルタの素材が不織布のため、軽量かつ風圧損失が少なく、かつ、除去したい種類の空気中の化学物質を除去するに適した除電装置とすることができる。
【００３３】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の除電装置を用いて製造されたＨＤＤ装置である。
【００３４】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、クリーンルーム内における被除電物の除電方法であって、被除電物に対して送風する送風機の風路に前記送風機が取り込む空気中に含まれる化学物質を除去するケミカルフィルタと前記被除電部に帯電している電荷を中和して除電するイオンを発生する放電電極とを設け、前記放電電極を少なくとも１つの前記ケミカルフィルタの風下に配置し、前記放電電極への印加電圧Ｖは１，５００ボルト≦｜Ｖ｜≦３，０００ボルトであることを特徴とする除電方法である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明による除電装置によって、クリーンルーム内の空気中のガス状化学物質をはじめとする化学物質を除去することにより、使用するケミカルフィルタの種類を変えたり、あるいは、組み合わせることにより、クリーンルーム内の空気中の除去したい所望の化学物質を極力除去した空気を放電電極に、そしてイオン風を被除電物に送ることができる。
【００３６】
さらに、放電電極の消耗及び損耗が少なくなることによって、塵埃量の少ないイオン風を被除電物に送ることができ、かつ、放電電極の清掃・交換周期を長くしてメンテナンスの頻度を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明による除電装置の一実施例を示す図である。図１において、除電装置本体１の内部には空気を取り入れ、イオン風を吹き出すためのファン１−１、イオンを発生させる放電電極（図示省略）を備えたイオン発生部１−２、除電装置操作部５、イオン風吹出口６、および電源部８を有する。そして、図１の左側にはケミカルフィルタ収納ユニット２が除電装置本体１と隙間なく、しかし、取り外し可能な取付具（図示省略）によって取り付けられ、空気取入口２−１からクリーンルーム内の空気を取り入れ、イオン風吹出口６からイオン風を吹き出し、測定点９に示される位置に被除電物（図示省略）が設置され、被除電物の発生する静電気を中和し、除電するようになっている。図中のＬは、イオン風吹出口６から測定点９までの距離を示す。
【００３８】
ケミカルフィルタ収納ユニット２内には、所望のガス状化学物質をはじめとする化学物質を除去する１種類以上のケミカルフィルタ（図示省略）が収納されている。本実施例では、例えば、イオン交換繊維でつくられたＥＰＩＸ微量ガス除去フィルタ（荏原製作所製)を使用している。
【００３９】
ケミカルフィルタを付けた場合、除塵フィルタを付けた場合と同じように、風圧損によりイオン風の風量、風速ともに低下する。除電装置の基本性能である被除電物の静電気を中和する除電時間が長くかからないようにするため、イオン吹出口６から吹き出されるイオン風の面風速が２ｍ／ｓｅｃ以上、風量で１ｍ３／ｍｉｎ以上を確保するように、ファン１−１の形状、ファンを回すモータ（図示省略）の種類そしてケミカルフィルタの構成を最適化した。
【００４０】
イオン発生部１−２の放電電極の電極部材は、例えば、タングステン、ＳＵＳ、チタン、ポリシリコン等の材料が使われる。これらは融点が高く、高電圧による高温にも耐えられる。しかし何れも硬く脆い材料であるため、高電圧によって超微細粒子となって部材自体の先端部が削れ飛散してしまう。その粒子が、あるいは、粒子とケミカル物質とが被除電物に付着する。高電圧を印加するほど飛散は激しくなり、被除電物への付着物の量も多くなる。
【００４１】
図２は、本発明による除電装置の一実施例（外観図）を示す図である。除電装置本体１には、ケミカルフィルタ（図示省略）を収納したケミカルフィルタ収納ユニット２が、２つのケミカルフィルタ収納ユニット取付具２−２によって除電装置本体１に着脱可能に、しかし、隙間なく密着した状態で取り付けられている。ケミカルフィルタ収納ユニット２の空気取入口２−１は図の左側に位置している。
【００４２】
除電装置本体１は、除電装置本体傾き調整ツマミ４により除電装置本体支持具３に対して所望の傾きをもって固定されるようになっている。除電装置操作部５は、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、イオン風量調整ボリューム、イオンバランス調整ボリューム、放電電極クリーニング通知ランプ、放電電極への印加電圧調整ボリューム等を備えている。イオンバランスセンサは、例えば、イオン風吹出口６に内蔵されている。
【００４３】
図３は、本発明による除電装置の他の実施例を示す図である。図１と比較して除電装置本体１の風下に他の硝酸除去フィルタ１０を有する例である。
【００４４】
以下の説明において、本発明による実施例における除電装置のイオン生成方式はＡＣ印加方式を採用し、放電電極は８本のタングステン製電極を使用している。印加電圧は±１８００Ｖ、電流値は約２００μＡである。
【００４５】
図１において、Ｌ＝３０ｃｍの測定点９にイオンバランス測定器７１３（住友スリーエム株式会社製）をセットした。この測定器でイオンバランスと除電時間を測定した。さらに、塵埃計ＫＭ−２０（リオン株式会社製）で徐電装置からの発塵を測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
2007172994.tif 000003
【００４７】
表１において、一般の除電装置の欄の測定値は、本発明の除電装置（以下、本除電装置と称す）との比較のため、参考として測定した市販の除電装置における測定値の一例である。塵埃数は塵埃計にて１分間の計測を４回繰り返し行なった計測値の平均値である。電極汚染時間は、放電電極の清掃が必要となった日数の間隔である。
【００４８】
この表から、イオン発生部１−２の風上にケミカルフィルタを設置することにより、電極が汚染されて清掃が必要となるまでの電極汚染時間が大幅に改善されることが判る。
【００４９】
次に、Ｌ＝２０ｃｍの測定点９に直径３インチのディスクをイオン風にほぼ垂直に設置した。この状態で２０時間の間、ディスクへ本除電装置のイオン風を吹き付けた。このディスクを超純水中に浸漬してディスクに付着したイオンを抽出し、その後、イオンクロマト装置（横河電機製）で陰イオンと陽イオンの分析を行った。この結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
2007172994.tif 000004
【００５１】
表２において、レファレンス・ディスクの欄は、ディスクに除電装置によるイオン風を当てない場合のレファレンス・ディスクにおける参考値を示す。また、測定した数値は、それぞれディスク１枚当たりのμｇ数で表示した。
【００５２】
この実施例の場合、本除電装置によるイオン風をディスクに当てた場合は、一般の除電装置によるイオン風を当てた場合と比較して、硫酸イオンが減少しており、加えて、硝酸系イオン、アンモニアイオンも少ないことが分かる。
【００５３】
つぎに、図３に示すように、本除電装置のイオン風吹出口側に、更に、硝酸イオンを除去する目的で、ケミカルフィルタのうち特に硝酸系ガス物質を除去するための硝酸除去フィルタ１０を設置した。この結果を表３に示す。イオンバランス、除電時間、塵埃数は表１における測定条件と同じであり、ディスクに付着したイオンの測定条件は表２と同じである。
【００５４】
【表３】
2007172994.tif 000005
【００５５】
表３から、硝酸系イオンはディスク表面にほとんど付着していないことが分かる。また、除電装置としての性能を示すイオンバランス、除電時間も問題ないと思われる。
【００５６】
さらに、表３の場合と同じケミカルフィルタ構成で、本除電装置の電極に対する印加電圧を±１８００Ｖから変化させた場合の発塵状況およびディスク面に付着した硫酸系イオンと硝酸系イオンの量を調べた結果を表４に示す。電流値は２００μＡである。
【００５７】
【表４】
2007172994.tif 000006
【００５８】
表４においては、塵埃の測定は表１における測定条件と同じであり、また、ディスク面に付着したイオンの測定条件については、表２における測定条件と同じとした。
ただし、０．０１μｍ〜０．１μｍの直径を持つ塵埃数は凝縮核カウンタ（ＣＮＣ）にて12分間計測を４回行なった測定値の平均値である。
【００５９】
表４から、放電電極への印加電圧を±１８００Ｖから±４５００Ｖ、±８５００Ｖと上げていくと、０．０１μｍ〜０．１μｍの直径を持つ塵埃数は急速に増大するが、０．１μｍ以上の直径を持つ塵埃数は、この範囲では増大していない。また、ディスク表面に付着する硝酸系イオン、硫酸系イオンは共に低いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】は本発明による除電装置の一実施例
【図２】は本発明による除電装置の一実施例（外観図）
【図３】は本発明による除電装置の他の実施例
【符号の説明】
【００６１】
１   除電装置本体
２   ケミカルフィルタ収納ユニット
３   除電装置本体支持具
４   除電装置本体傾き調整ツマミ
５   除電装置操作部
６   イオン風吹出口
７   電源コード
８   電源部
９   測定点
１０ 硝酸除去フィルタ
【図１】
2007172994.tif 000007
【図２】
2007172994.tif 000008
【図３】
2007172994.tif 000009