1(57)【特許請求の範囲】【請求項１】 大気圧中で安定したグロー放電を発生する装置であって、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、前記ホロー電極の小孔部の大きさは０．１〜０．５ｍｍであり、そして、突起電極とホロー電極の最近接距離は０．２ｍｍ以下であることを特徴とする大気圧グロー放電発生器。
【請求項２】 大気圧中で安定したグロー放電を発生さ 10せて帯電物体の電荷を中和させる除電器であって、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、前記ホロー電極の小孔部の大きさは０．１〜０．５ｍｍであり、そして、突起電極と2ホロー電極の最近接距離は０．２ｍｍ以下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、上記ホロー電極の突起電極とは反対側に、制御電圧が印加されるグリッド電極を備え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、大気圧グロー放電発生器及び除電器であり、特に大気圧中で安定したグロー放電を発生させる装置及びその応用に関する。
【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(2)3
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いた。また、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】【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の発生を可能とする大気圧グロー放電器及びこれを応用した、オゾンを発生せず、そして、イオンバランスがよい除電器を提供することを目的とする。
【０００５】【課題を解決するための手段】本発明は、大気圧中で安定したグロー放電を発生する装置であって、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、前記ホロー電極の小孔部の大きさは０．
１〜０．５ｍｍであり、そして、突起電極とホロー電極の最近接距離は０．２ｍｍ以下である大気圧グロー放電発生器である。
【０００６】【０００７】そして、本発明は、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、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、前記ホロー電極の小孔部の大きさは０．１〜０．５ｍｍであり、そして、突起電極とホロー電極の最近接距離は０．２ｍｍ以下である除電器である。
【０００８】更に、本発明は、上記ホロー電極の突起電極とは反対側に、制御電圧が印加されるグリッド電極を備えることも可能な除電器である。
【０００９】

1020304050

特許３５０７８９７4【発明の実施の形態】発明の実施の形態を説明する。本
発明の大気圧グロー放電発生器及び除電器の実施例について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、実施例１の大気圧グロー放電発生器の電極構造の断面説明図である。図２は、実施例１の大気圧グロー放電発生器の放電回路の説明図である。図３は、実施例１の大気圧グロー放電発生器の放電電流及び電圧波形の説明図である。図４は、実施例２における除電性能測定の説明図である。
図５は、実施例２の除電器の除電性能の説明図である。
図６は、実施例２におけるフローティング物体の試験の説明図である。図７は、実施例３の除電器の説明図である。
【００１０】実施例１を説明する。本実施例は、大気圧グロー放電発生器の例であり、図１及び図２に示すように、突起電極１、ホロー電極２、電源４１、放電安定抵
抗５１を備えている。突起電極１は、断面がほぼ三角形の突起部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に印加する電圧を供給する。印加する電圧は５００Ｖ程度の交流であり、コロナ放電利用と比較して低電圧電源となっている。交流であるため、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。電源４１及び放電安定抵抗５１により、突起電極１とホロー電極２との電圧を調整することができる。なお、抵抗５２は、電流Ｉの測定用である。
【００１１】実施例１の大気圧グロー放電発生器の電圧及び電流特性について、図３を用いて説明する。図３に示すように、大気圧グロー放電発生器の電源４１の電圧特性が曲線７３であるとき、突起電極１とホロー電極２間の放電電圧は曲線７１に、放電電流は曲線７２にそれぞれ示すようになり、大気圧中で安定したグロー放電が発生していることが判る。得られるグローは、フィラメント状である。
【００１２】なお、突起電極１とホロー電極２の代りに平行平板を使用して電圧を印加すると、放電が生じるが、大気圧（高気圧）中であるため、形状がフィラメント状となり、このフィラメントが横方向に移動し不安定性が生じた。また、両電極ともホロー電極２として、絶縁物を挟んで固定して電圧を印加すると、絶縁物による放電の不安定性が生じた。これは、絶縁物の帯電が影響していると思われる。
【００１３】実施例１では、放電駆動方式として交流の電源４１を使用したが、直流を使用すると、電極加熱によりグロー放電からアーク放電に遷移した。
【００１４】実施例２を説明する。本実施例は、実施例

(3)5１（図１及び図２参照）の大気圧グロー放電発生器を除電器として使用する例であって、実施例１と同様の構成であり、突起電極１、ホロー電極２、電源４１、放電安定抵抗５１を備えている。直流では逆帯電が生じるが、交流であると逆帯電は生じない。
【００１５】実施例２の除電器の除電特性を説明する。
図４に示すように、電圧計９１とスイッチ９２を有するイオンモニタ９とオシロスコープ９３及びパソコン９４を使用し、突起電極１及びホロー電極２を有する除電器のターゲット８に対する除電性能を測定した。測定結果をオシロスコープ９３とパソコン９４により得ることができる。得られた結果を図５に示す。図５（ａ）はターゲット８の正帯電時、図５（ｂ）はターゲット８の負帯電時の特性である。ターゲット８が正負いずれに帯電していても、確実に除電することができる。また、絶縁されたターゲット８であるフローティング物体に対する除電器による帯電試験を行った。その結果を図７に示す。
フローティング物体であっても、除電器によって大きく帯電することなく、電位がほぼ一定の状態とすることができ、本実施例の除電器の優秀さが認められた。
【００１６】実施例２の除電器の特徴を列挙すると、以下の通りである。
１）低電圧電源化が可能であり、５００Ｖ程度以上の電源で使用可能となる。なお、コロナ放電利用は７ｋＶ程度が必要である。
２）放電電圧が低いため、除電をする物体へのダメージを少なくすることができる。
３）除電に要する時間は２秒以内である。なお、これは帯電物体の容量が１０ｐＦのときであり、コロナ放電利用と同程度の除電時間である。
４）コロナ放電利用と比べ、イオンバランスが格段に優れている。帯電程度が±１０Ｖ以下の要求に対しても使用可能である。イオンバランスが悪い除電器を用いると、帯電していない物体も大きく帯電したり、除電しすぎて反対の極性に逆帯電することがある。
５）オゾンフリーであり、グロー放電は、ガス温度が比較的に高く、生成したオゾンが破壊されるため、コロナ放電のようにオゾンを発生することはない。
【００１７】実施例３を説明する。本実施例の除電器
は、図７に示すように、突起電極１、ホロー電極２、グリッド電極３、電源４１、グリッド電位印加部４２、放電安定抵抗５１を備えている。実施例１及び２と比較すると、グリッド電極３及びグリッド電位印加部４２を備える点で相違する。グリッド電極３は、ホロー電極２の突起電極１に対する面に設けられており、グリッド電位10203040

特許３５０７８９７6
印加部４２から制御電圧が印加される。ホロー電極２とグリッド電極３との距離は、約２ｍｍである。印加される電圧は、数Ｖ程度の直流である。グリッド電極３を設け、そして、制御電圧を調整することにより、数Ｖ程度でイオンバランスを高分解能に制御可能となる。
【００１８】実施例３の除電器は、実施例２における１）〜６）の特徴に加え、以下の特徴を有する。
６）グリッド電極３を付加することにより、さらなる精密な除電を可能とすることができ、精密なイオンバランス制御が低電圧で実現できる。
【００１９】【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を可能とする大気圧グロー放電発生器及びこれを応用した、オゾンを発生せず、そして、イオンバランスがよい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の大気圧グロー放電発生器の電極構造の断面説明図。
【図２】実施例１の大気圧グロー放電発生器の放電回路の説明図。
【図３】実施例１の大気圧グロー放電発生器の放電電流及び電圧波形の説明図。
【図４】実施例２における除電性能測定の説明図。
【図５】実施例２の除電器の除電性能の説明図。
【図６】実施例２におけるフローティング物体の試験の説明図。
【図７】実施例３の除電器の説明図。
【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
４２ グリッド電圧制御部
５１ 放電安定抵抗
５２ 電流測定用抵抗
６ 発生イオン
７１〜７３ 電圧電流特性
８ ターゲット
９ イオンモニタ
９１ 電圧計
９２ スイッチ
９３ オシロスコープ
９４ パソコン

(4)

【図１】

【図２】

【図４】

【図３】

【図７】

【図５】

【図６】

特許３５０７８９７