自走力を有するイオン雲を利用した除電装置
【課題】イオン雲を自走力で静電気に到達させて中和させる除電装置を提供する。
【解決手段】針状電極１と接地電極３に電源２から電力を供給し、当該針状電極１の針端であるコロナ発生部７から空間８にイオンを充満させ、この状態で衝撃圧力発生装置５により空間６と前記空間８に衝撃圧力を印加することによって、リング状のイオン塊が回転しながら自走して静電気に自力で到達する。
【解決手段】針状電極１と接地電極３に電源２から電力を供給し、当該針状電極１の針端であるコロナ発生部７から空間８にイオンを充満させ、この状態で衝撃圧力発生装置５により空間６と前記空間８に衝撃圧力を印加することによって、リング状のイオン塊が回転しながら自走して静電気に自力で到達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
静電気除去に関する
【従来の方法】
【０００２】
種々の技法が静電気対策として開発されているが、除電装置はその優れた特性により繊維・印刷・石油化学・粉体・バイオ・医療・ナノテク・セキュリティ・エレクトロニクス・等に用途が拡大され、いずれの業界でも重宝されている。その結果、対象となる静電気の種類と使用場所の多様性に対応して、種々の形式のものが市販されている。
しかしながら、基本原理は「発生させた除電用のイオンの再結合で静電気を中和消滅させる」であるから、除電装置の動作原理に関しては、人為的にイオンを発生させる、生じたイオンのうちの一部は静電気の一部を再結合で中和消滅させる、一部のイオンは静電気の一部と双極子的結合をおこない電界強度を低下させる、一部のイオンは荷電作用をおこない逆帯電を生じる、一部のイオンは大地に流出する、と定性的に説明するだけで、どの部分が再結合し、どの部分が双極子的結合を生じ、どの部分で逆帯電が生じるか定量的な説明はおこなわれていない。定量的説明をおこなうためには、学術的手法としてポアソンの式を解くことからはじめなければならないが、電荷分布を現場測定できる計器が得られていないので、いまのところ正解は得られない。やむを得ずダストフィギュアーやフィールドメーターで得られた測定値と障害発生状況とを勘案して除電装置の材質・形状・イオン発生原理等の改良と現場での使用条件の検討を進めている。
以上のようなことから、除電装置の改良とは、イオン発生様式としてのＸ線・紫外線・高電圧等の応用方法、電極材料と形状による寿命変化や除電効率の向上、気流やイオン輸送管による作用域の拡大または限定等が主となり、再結合によるイオンの消滅に関しては経験的な蓄積に依存してきた。実際問題として、これらの状況は各社のカタログ類から以下のように推察できる。
狭い場所から狙ったワークを確実に除電する小型設計、チューブ利用で除電エリアのレイアウト自由な回転自由のノズル方向、送風による誘導域の２倍化、攪拌したイオン空間のフィードバックによるイオンバランス、ノズル噴出による除塵と除電との一体化したエアーガン、性能抜群のＸ線除電等
【参考資料】
（１）（財）日本電子部品信頼性センター発行 第１６回信頼性・ＥＳＤ対策技術展示会技術資料集 ２００６．１１
（２）静電気ハンドブック 静電気学会編 ２０００．１１．
【従来の方法の問題点】
【０００３】
除電装置の動作に関する学術的な正解の有無に関係なく、評価方法と適正な使用方法をメーカーは要求される。関係者が種々検討した結果、帯電プレートモニター法が除電装置の性能評価方法として現在公認されている。
帯電プレートモニター法とは１５ｃｍ×１５ｃｍの平行平板電極で２０ＰＦのコンデンサーを形成し、直流電圧で充電したものを静電気と見倣し、除電装置で除電したときの電位の減衰を特性とするもので、以下のような潜在的な問題が残されている。
（１）導体の電位は接地等で０にすることができる。しかし、絶縁物では、それの全体を０電位にすることは特別の場合を除き不可能に近い。
（２）導体であれば、電位を０にすれば電荷量も０になる。絶縁物の場合には、正電荷の和と負電荷の和が０であれば帯電量は形式的に０であるが、静電気の作用は０にならない。
すなわち、導体と不導体とでは、電位・電荷量・電界・静電容量の意味が異なる。それゆえに、帯電プレートモニターで評価した除電装置の性能では、デバイスのような微細加工された複合材の除電に必要な性能を評価することができないので、除電とは「帯電体の電位を０またはそれに近い値に近づける」を廃し、「帯電体のいずれの場所でも電荷密度を０またはそれに近づける」に変更し、それに基づいて設計・施行及び評価をおこなうことが必要となる。
【発明の解決しようとする課題】
【０００４】
静電気がつくる電気力線に沿って除電用イオンは移動し、正イオンは負の静電気に、負イオンは正の静電気に吸引付着して静電気を中和消滅させる除電装置であれば、除電に関する経験的知識がなくても良質の除電が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
帯電体のいずれの場所でも電荷密度が０またはそれに近い状態になるように除電用イオンが進行するためには、必要量の除電用イオンが必要な場所に移動する自走力を保持させることが必要である。除電用イオンはクーロン力等によって吸引方向または反撥方向に自走力を得る。したがって、吸引力と反発力を適宜組み合わせると自走力の方向と大きさは決まる。また、自走力を得たイオンは慣性の法則で障害がない限り自走力を維持する。したがって、除電用イオンの必要量を設定し、自走力を調整すればいずれの場所も電荷密度が０またはそれに近い除電が可能となる。
なお、自走力をイオンに付与する方法としては、イオン雲に衝撃圧力を付与すると空気力学でイオン雲が噴出自走する、正または負の電荷を供電した電極とイオンとの間の吸引力または反発力を利用して自走力を付与する、生じたイオン相互の反撥または吸引力で自走力を発生する、光圧力でイオンに自走力を保持させる、圧電トランス等の超音波でイオン発生と自走力を発生させる等種々の方法がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以上の発明の実施は、図１、図２および図３の基本要素とこれを現場使用するための付属的部分とで構築されることになる。図１は除電用イオンを搬送するための気流を使用しない、除電装置自体も気流を生じない、除電装置からの漏洩電界はない、しかし、遠方に除電用イオンは自力で移動できるという本発明の動作の説明図で、実用機としての付属的なものは図面では省略している。
図中の１は高電圧を印可した針状電極である。ただし、使用目的によって、線状、円板状、円筒状等に変形する必要がある。また、イオン発生源は図１ではコロナ放電であるが、Ｘ線・α線等の放射線や衝撃波等を使用する場合がある。２は高電圧電源で電極１にコロナ放電を発生させる電力を供給する。３は電極１との間にコロナを発生させるための接地電極で、図１では針電極１と同心円的に配置される。４は除電装置の外形構造をかねて電極１と３及び衝撃圧力を発生させる装置５を保持し、かつ、密閉状態のイオン空間６を形成する容器である。７は針端のコロナ発生部で、イオンは電極１と接地電極３との間の空間８を充満させる。
この状態で、衝撃圧力が圧力発生装置５によりイオン空間６と８に印加されると、空気力学でよく知られているように、図２のようなリング状のイオン塊が８から回転しながら外部に放出され、リングは自走を開始する。
図２は放出されたイオンの状態を示す図で、９はイオン塊、１０はイオン塊の回転方向、１１はイオン塊の自走方向である。
実際には、用途によって、電極３の形状は長方形、スリット状、三角形等にする場合があり、それに応じて電極１や衝撃圧力発生装置５や容器形状等は適宜設計変更する必要がある。
つぎに、図３は除電用イオンの電気力で除電用イオンが被除電物に到達するように除電イオンを動作させる本発明の説明図で、走行するフィルムの場合を例として説明する。
図３（１）で、１２は帯電したフィルム、１３・１４は本発明の自走力を有する除電用イオン発生装置で、１３が正イオンであれば１４は負イオンを発生させるように極性は１３と１４とでは反対になるように電源を接続する。ただし、直流でも交流でもよい。１５・１７・１９はイオン発生機１３から発生したイオン塊、１６・１８・２０はイオン発生機１４から発生したイオン塊である。図３（２）では、１２は帯電したフィルム、２１と２２は従来の除電装置で２１と２２は極性が正反対である。ただし、電源は直流でも交流でもよい。また、２１・２２は超音波による衝撃電離を利用した除電装置でもよい。
図３の除電装置の動作は以下のようにおこなわれる。
図３（１）でイオン発生装置１３・１４で生じたイオン塊は自走力でフィルムの進行方向（矢印）に追走し、その間、正負のイオン間のクーロン力でフィルム表面に進行し、フィルムを除電する。図３（２）の場合も除電用イオンのクーロン力でフィルムに到達し、ほぼ完全に除電する。ただし、除電装置のイオン供給力が弱いときには並列で使用することになる。
なお、このような正負イオンの対称的供給では、正負イオンの方向が１８０°異なるので、外乱に対しては相殺的となる。また、図３（１）で１４を省略すると、イオン塊１５・１７・１９は自身のイオン間の反撥力で半径方向に拡散し、フィルムに自力で到達する。
つぎに、図４は図３の本発明を製品化した場合の一例で、正と負のイオンのクーロン力で被除電物へ除電用イオンを到達させるかわりに、除電用イオンの映像力で除電用イオンを被除電物へ到達させる場合で、帯電したフィルムを例として説明する。
図４で１２は帯電したフィルム、１４は除電装置、１６、１８、２０は除電装置から放出された除電用イオン塊、２３は接地された導体で、この場合は平面状で、イオン塊に映像を生じさせ、イオンと映像との間の力でフィルム方向への自走力をイオンに発生させる。なお、２３のかわりにいくつかの電極を設け、これに適切な荷電をおこなうことによってイオン流の大きさと自走方向を制御し高度の除電をおこなうことが本発明の目的である。
【実施例１】
【０００７】
図５はＩＣトレー・ＣＤ／ＤＶＤの表面の除電・ＬＣＤモジュール圧接部等の除電に汎用されているクリーンエアー噴出高周波型薄型除電装置とほぼ同じ用途に本発明を使用した場合で、図はＩＣトレーの除電の説明図で実務的な諸部分は省略してある。
図５で、２４は作業台、２５はＩＣトレー・２６は本発明の除電装置で、２７はクリーンエアー供給用パイプ、２８はイオン塊進行方向である。なお、２７のクリーンエアー供給管は原理としては不必要であるが、ＩＣ関係では無塵状態が重要であるから、イオン塊が無塵状態であるように図１の６・８のイオン発生空間及び除電用イオン塊を無塵状態に維持するために実用時に付加するものである。
【発明の効果】
【０００８】
ＩＣ関係では無塵状態ですべての作業がおこなわれるが、クリーンエアーは高価であるがため、エアーの節約が至上命令である。本発明はエアーをジェットで噴出することなく回転リングとして放出するので、従来は５ｌ／ｍｉｎが最小と称されている噴出エアーを０．５ｌ／ｍｉｎ以下に節約することができた。また、本発明では噴出気流によるイオン密度の不均一が生じないので均一除電が可能となった。
【実施例２】
【０００９】
図６は作業空間全体を一様除電しなければならない作業場、たとえば偏光板製造工場・自動車塗装工場・複写機組立工場・プラスチック工場等では清掃時等に舞い上がる帯電した微粒子が仕掛品に再付着することから生じる不良率が高い。この様なところでは広範囲に無風で除電用イオンを広範囲に撒布しなければならない。図６は本発明の実施例で、除電装置を直列的・並列的に作業に支障のないように配置する。図６で、２９は除電装置をとりつける支柱、３０、３１、３２、・・・は除電装置である。図では支柱は大地に直立状であるが用途によって適宜に配置を選択することは当然である。
【効果】
【００１０】
仕掛品の除塵・除電をガスコンロメーカーの塗装工程に使用したところ、従来品に比べ不良率が１／１０に減少した。さらに、正イオン用除電装置と負イオン用除電装置を対称的に配置したところ、正負イオンの再結合で重量増加した浮游粒子は沈降速度が大となり、不良率は１／１００に減少した。
【実施例３】
【００１１】
図７は凹凸面の除電に本発明を利用した場合の説明図で、従来の方法では充分な除電ができなかった凹凸面の凹部の除電を可能にするものである。図７で３３は凹凸面を有する帯電体、３４は除電装置が発生した回転リング状の除電用イオン、３５はイオンの自走方向、３６と３７は表面の凸部、３８は表面の凹部である。なお、図中のｌはリングの厚み、Ｌは凹部の幅、ｒはリング半径である。
従来の除電装置が供給するイオンは帯電体の上面を覆う形となるので、イオンは３６や３７の凸部に集中し、３８の凹部には到達しなかった。本発明の除電イオンはリング状で、リング厚みｌが凹部の幅Ｌより小さいと、電気力線は凹部の底面３８に到達するので除電が可能となる。なお、リング厚みは衝撃圧力幅に比例するので、圧力発生は急激なパルス圧発生器による。また、リングは矢印方向に進行中にリング半径ｒを拡大し、速度を低下させながら矢印方向に進行する。それゆえに、幅Ｌとそれの深さによってリングの初速度と半径を調節するようにイオン発生装置のイオン量、圧力、等を設計することは当然である。以上のように、凹部の除電とは凹部に除電イオンを輸送することであるから、図３のような除電装置の配置が効力を増進させる。
【効果】
【００１２】
従来困難であった凹凸面の除電や組立後の立体的な細部の除電が可能となった。基盤上ＬＥＤの放電破壊防止に使用したところ、破壊が０となった。また、リレー生産でも不良率が０となった。
【実施例４】
【００１３】
図８は成型品やフィルム等の剥離時の静電気除去に本発明を利用した場合の説明図で、図８はフィルムの剥離時を示すものである。図８で、３９は型台、４０は剥離するフィルム、４１は除電装置、４２は自走する除電用イオンリングである。４３は剥離中の部所である。なお、図のような固定型からの剥離であれば剥離場所は４１の除電装置の側から剥離に向かって遠ざかるので、リング走行方向４２は動作に応じて角度変更が必要な場合がある。ただし、ロール引きされるような場合の剥離では剥離位置は定位置となる。
【効果】
【００１４】
剥離直後の箇所にイオンリングのみが供給されるので、従来の除電装置に比べると残留電荷がほとんど生じない。ダストフィギュアー法で残留電荷をしらべたところ、残留電荷のない良質の除電であった。
【実施例５】
【００１５】
フィルム製造工程で延伸したフィルムの静電気除去に図３のように本発明の除電装置を配置して除電用イオンのクーロン力で除電するよう装置を配置した。
【効果】
【００１６】
除電後のフィルムのダストフィギュアーを作成したところ、ダストの付着がなかった。従来のものとは格段に質のよい除電となった。
【実施例６】
【００１７】
図９は粉体装置・液体攪拌反応装置等の静電気の除電に本発明を利用した場合の説明図で、図は攪拌反応槽に使用した場合である。図９で、４４は攪拌翼、４５は攪拌される液体・４６は反応槽・４７は本発明の除電装置である。一般に粉体をバッグフィルターで捕集するとき、反応槽で絶縁性の液体を攪拌するとき等には強い静電気が発生し、種々の障災害を生じる。すなわち、反応槽では、容器や攪拌翼が腐食されないようにガラスライニング等のコーティングを施しているが、コーティング面が静電気で破損する。また、可燃物であれば静電気放電で着火する等の障災害となる。本発明のようにイオン塊を自走力で液面に到達させると静電気は中和消滅し、槽の破壊や着火爆発が防止できる。
【効果】
【００１８】
反応槽に利用したところ、コーティング面の静電損傷がなくなった。また、可燃物の場合、静電気放電が生じないので着火が生じなくなった。粉体攪拌の場合には静電凝集がなくなった。
【実施例７】
【００１９】
図１０は粉体やペレット等のパイプ輸送等に本発明を利用した場合の説明図で、４８はパイプ壁、４９と５０は本発明の除電装置で、輸送用パイプ径が大になる程除電装置の数は増加する。５１はパイプ輸送中の粉体雲、５２は除電用イオン、５３はパイプに流入する粉体流、５４は流出する粉体流である。粉体はパイプ壁と衝突まさつ帯電しながら矢印方向に移動し、サイロやバグフィルターまたは容器に流入するので、帯電していると静電気障災害を生じる。
静電気を０にすればよいので、本発明の除電装置でパイプ輸送中の粉体雲に除電用イオンを混合した。
【効果】
【００２０】
従来の針状電極からコロナを発生させる除電装置では、コロナ発生部に粉体等が蓄積されるので、メンテナンスが難しかった。また、イオン雲の粉体への除電作用は均一でなかったことから種々の問題が生じた。
本発明の除電装置では、図１のイオン空間６と８への粉体の流入を防止するために、６と８は高圧力化されているのでメンテナンスフリーとなった。また、イオンリングが回転状態でペレットや粉体流に投入されるので均一除電が可能となり、従来のような輸送障害が生じなくなった。
【実施例８】
【００２１】
図１１は内容積に対して口細の容器内の静電気除去に本発明を利用したときの動作の説明図で、中心軸で容器及び除電装置を断面図化したものである。図中の５５は除電装置、５６は容器壁、５７・５８・５９・６０・６１は除電用イオンの進行位置、６２・６３・６４・６５・６６・６７はイオンの自走力の大きさと方向を制御するための電極で、図には記載していないが別に設けた制御用電源からそれぞれに必要な電荷量が供給される。
５５から発進した除電用イオン塊は自走力で容器内に進入し、５７の位置では６２の制御電極との間の吸引力で一部の電荷が壁面電荷を中和し、残部は前方に進行する。イオンは５８・５９・６０・６１と進行しながら電極６３・６４・６５・６６・６７に吸引または反撥されながら壁面電荷を中和させる。ただし、制御電極へ供給する制御用電荷の大きさと時間は除電装置が発射する除電用イオン及び容器静電気の大きさとの関係で決まるので、据付後の調整実験で調整する。
【効果】
【００２２】
粉状医薬品や試薬等で問題視されていた容器内静電気の除去が可能となり、静電付着で容器内に残留する薬品の損失がほとんどなくなった。
【実施例９】
【００２３】
図１２、図１３、図１４は、帯電体のいずれの部所でも電荷密度が０またはそれに近いように除電するために、図１、図２、図３の自走力のある除電用イオンの自走方向と自走力を調整する使用例の一つで、一般に重畳法とよばれるものの説明図である。
図３（１）のイオン塊１５と１６との間、または図３（２）の２１と２２から放出されたイオン塊の間には図１２の７１の線図のように中心線上で最も強い自走力が生じ、中心線を離れると急激に自走力は低下する。ただし、図１２の６８は正イオン塊６９と負イオン塊７０との対称平面で、イオン塊６９と７０を結ぶ線が自走力分布図の中心線である。
ところで、図１２のような自走力分布図は、イオン塊７０を電荷を供電した導体に置換しても得られる。そこで、図１３のように自走力調整用の電極７２、７３、７４、７５を対称面６８の近傍に配置し、図には記載していないが別に設けた電源からそれぞれに制御用電荷を供給すると、イオン塊の自走力分布は図１４のように、イオン塊６９と電極７２との間の分布７６、イオン塊６９と電極７３との間の分布７７、イオン塊６９と電極７４との間の分布７８、イオン塊６９と電極７５との間の分布７９の総和がイオン塊６９の自走力分布となり、いずれの場所でもほぼ一様の８０となる。
上記した一様密度で除電可能にしたものＡ・Ｂ・Ｃの３台を一軸延伸フィルム装置の進行方向に配置し、Ａで一様に弱く逆帯電させ、その後Ｂで微弱な再除電をおこない、最後にＣで電荷密度０の分布状態となるように極微弱除電をおこなったところ、残留電荷がほぼ０の除電効果が得られた。
【効果】
【００２４】
帯電体の電位を降下させる従来の除電装置では、帯電体のいずれの場所でも電荷密度が０、またはそれに近い状態の除電をすることが難しかった。本発明の除電用イオンをほぼ等しい電荷密度でいずれの場所にも供給できる除電装置で段階的に帯電体の電荷密度を低減させることによって無帯電に近い状態にまで除電することができ、従来にない高品質の除電が可能になった。
【実施例１０】
【００２５】
自走力を有するイオン雲を利用する除電装置には、自走中のイオン雲が同極性電荷間の反発力で雲径が拡散拡大する性質がある。拡大速度はイオン密度が大きい程大であるから、正イオンと負イオンを交番的に配置して電気粘性を大にし雲径拡大を小さくすることはできる。ただし、正負イオンの交番発生でもイオン発生部のイオン発生密度以上のイオン雲にはならない。
図１５はイオン雲を高密度に収斂するための電極の配置図で、８１・８２・８３・８４は球状または楕円球状またはそれに近い形状の電極で、８５は交番電源、８６は動作を説明するためのイオン、８７は８６の移動方向の転換点、８８はイオン雲の収斂点、８９と９０はイオン８６の移動方向転換点で、電極８１と８３、電極８２と８４は同極性になるように、８１と８２は異極性となるように電源８５に接続され、動作は以下のように進行する。
イオン８６と電極８４が正極性、電極８３が負極性とすると、８６は８４から反撥力、８３から吸引力をうけて８７の方向に移動する。ここで、電源の極性が反転すると８６は８９の方向に移動する。電源の極性が再度反転すると、イオンは８９から９０の方向に反転する。以後同様にして８６は収斂点８８に収斂する。なお、電極８１、８２，８３，８４で囲まれた域内でのイオンはすべて８６と同様の移動をするので、８８を中心とした高密度イオン雲が得られる。
以上の動作原理で、図１５には記載していないが、図面の上方に位置した除電装置から電極空間に流入したイオン雲は電極の収斂作用で８８を中心に収斂し、高密度イオン雲を形成しながら図１５の裏面の方向に自走し、高密度微小半径の除電用イオン雲となる。
本発明をイオンエアー搬送用のチューブやパイプに装着したところ、搬送距離１０ｍでもイオン濃度はほとんど減すいしなかった。
【効果】
【００２６】
従来は微小面積の除電はできないとされていた。本発明の収斂径０．３ｍｍの除電装置をＧＭＲヘッド生産工程中に生じる微小部分帯電の除電に使用したところ、不良品の発生率が１／５０に減少した。
【実施例１１】
【００２７】
集積度向上のために層状化されたＩＣ等で、工程中に生じた静電気が除去不十分なままに加工されると静電気が内部に閉じこめられ、表面の帯電とは異なった障害を発生させる。
図１６は内部に閉じこめられた静電気を外部に自走させる除電装置の動作の説明図で、外部に漏出した静電気は従来の除電装置で除電されるので、図１６では表面電荷の除電は記載していない。
図１６で、９１は帯電体の表面、９２は内部電荷の位置、９３と９４は内部電荷９２に自走力を付与する電極、９５は電極を励起する電源、９６は内部電荷の自走方向である。
動作は図１５と同じであるが、固体絶縁物中の内部イオンの自走力は電源周波への依存性が高い。絶縁物の種類によって変える必要がある。
【効果】
【００２８】
熱刺激微電流がほとんど生じない素材製作のために本発明を利用したところ、熱刺激微電流がほとんど生じないものを生産することができた。
【実施例１２】
【００２９】
図１７は板状絶縁物に０．５ｍｍφの微細孔を穿ったときの細孔表面の静電気を除去する場合の説明図で、９７は板状絶縁物、９８は細孔、９９は衝撃イオン発生機、１００はイオン発生部で、半径は細孔の約１／２で、加工によっては０．０１ｍ・ｍφまで可能である。
細孔の中心線と衝撃イオン発生機の中心線とが一致するように配置し、衝撃イオン発生機を励起させると除電用イオンはイオン発生部１００から細孔に向かって自走し、壁面電荷を中和しながら前進する。ところで、ここでいう衝撃イオン発生機とは圧電トランスなどの出力側に生じるイオン発生をそのまま除電装置に利用するもので、イオン発生は圧電子の衝撃力による界面の衝撃波によるものである。なお、衝撃波により空気の電離する現象は相当古くから知られている現象であるが、除電装置に利用された例はない。
【効果】
【００３０】
固体絶縁物を穿孔したときに生じる壁面静電気の除電方法は得られていなかった。本発明で細孔の除電が可能となったので、基盤加工工程に利用したところ、塵埃付着による不良発生がなくなった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】 自走力を有するイオン雲をコロナ放電と衝撃波で発生させる装置の説明図
【図２】 自走力を有する回転環状除電用イオンの概略図
【図３】 除電用イオン塊相互のクーロン力で被除電体に除電用イオンが自走付着する動作の説明図
【図４】 除電用イオンの映像力で被除電体に除電用イオンが自走付着する動作の説明図
【図５】 ＩＣトレーの除電に本発明の除電装置を利用したときの動作の説明図
【図６】 作業場全体を一様除電する場合に本発明の除電装置を利用した場合の除電装置の配置例
【図７】 凹凸面のある被除電体の凹面の除電に本発明を利用した場合の凹面除電の説明図
【図８】 剥離帯電の除電に本発明の除電装置を利用した場合の動作の説明図
【図９】 攪拌溶剤槽内の絶縁性液体の攪拌帯電の除去に本発明の除電装置を利用したときの説明図
【図１０】 粉体やペレットのパイプ輸送に本発明の除電装置を利用した場合の動作の説明図
【図１１】 口細容器内壁面の静電気除去に除電用イオンの状態を制御電極で適正化した装置の説明図
【図１２】 正負等量のイオン塊の間の自走力の分布図
【図１３】 イオン塊の自走力分布を制御するための複数電極の配置例
【図１４】 複数電極によるイオン塊の自走力分布を重畳法で求めた場合の説明図
【図１５】 制御用電極でイオン雲を収斂させて高密度化する装置の説明図
【図１６】 内部に閉じこめられた静電気を外部に自走させる除電装置の説明図
【図１７】 衝撃イオン発生機でイオン発生と自走力をイオンに付与する装置の説明図
【符号の説明】
【００３２】
１：針状電極
２：電源
３：接地電極
４：除電装置容器
５：衝撃圧力発生装置
６：イオン発生空間
７：コロナ発生部
８：接地電極と針電極との間のイオン空間
９：イオン環
１０：イオン環の回転方向
１１：イオン環の自走方向
１２帯電したフィルム
１３・１４：除電装置
１５・１６・・・１９・２０：除電用イオン塊
２１・２２：除電装置
２３：接地された導体
２４：作業台
２５：ＩＣトレー
２６：除電装置
２７：クリーンエアー供給パイプ
２８：除電用イオン進行方向
２９：除電装置をとりつける支柱
３０・３１・３２：除電装置
３３：凹凸面のある帯電体
３４：回転リング状の除電用イオン環
３５：イオンの自走方向
３６・３７：帯電体の凸部
３８：帯電体の凹部
ｌ：除電用イオンリングの厚み
Ｌ：凹部の幅
ｒ：イオンリングの半径
３９：型台
４０：剥離フィルム
４１：除電装置
４２：除電用イオン雲
４３：剥離中の部所
４４：攪拌翼
４５：液体
４６：反応槽
４７：除電装置
４８：輸送用パイプ壁
４９・５０：除電装置
５１：パイプ輸送中の粉体
５２：除電用イオン流
５３：パイプに流入する粉体流
５４：パイプから流出する粉体流
５５：除電装置
５６：容器壁
５７・５８・５９・６０・６１：除電用イオン
６２・６３・６４・６５・６６・６７：制御用電極
６８：正イオン塊と負イオン塊との対称面
６９：正イオン塊
７０：負イオン塊
７１：正負イオン間の自走力分布図
７２・７３・７４・７５：自走力調整用電極
７６・７７・７８・７９：各電極とイオン塊との間の自走力分布
８０：各電極とイオン塊との自走力の重畳値
８１・８２・８３・８４：イオン収斂用電極
８５：交番電源
８６：イオン
８７・８９・９０：イオンの運動方向転換点
８８：イオン雲の収斂点
９１：帯電体表面
９２：内部に閉じこめられた電荷
９３・９４：自走力付与電極
９５：電源
９６：内部電荷自走方向
９７：板状絶縁物
９８：細孔
９９：衝撃圧力発生機
１００：イオン発生部
【技術分野】
【０００１】
静電気除去に関する
【従来の方法】
【０００２】
種々の技法が静電気対策として開発されているが、除電装置はその優れた特性により繊維・印刷・石油化学・粉体・バイオ・医療・ナノテク・セキュリティ・エレクトロニクス・等に用途が拡大され、いずれの業界でも重宝されている。その結果、対象となる静電気の種類と使用場所の多様性に対応して、種々の形式のものが市販されている。
しかしながら、基本原理は「発生させた除電用のイオンの再結合で静電気を中和消滅させる」であるから、除電装置の動作原理に関しては、人為的にイオンを発生させる、生じたイオンのうちの一部は静電気の一部を再結合で中和消滅させる、一部のイオンは静電気の一部と双極子的結合をおこない電界強度を低下させる、一部のイオンは荷電作用をおこない逆帯電を生じる、一部のイオンは大地に流出する、と定性的に説明するだけで、どの部分が再結合し、どの部分が双極子的結合を生じ、どの部分で逆帯電が生じるか定量的な説明はおこなわれていない。定量的説明をおこなうためには、学術的手法としてポアソンの式を解くことからはじめなければならないが、電荷分布を現場測定できる計器が得られていないので、いまのところ正解は得られない。やむを得ずダストフィギュアーやフィールドメーターで得られた測定値と障害発生状況とを勘案して除電装置の材質・形状・イオン発生原理等の改良と現場での使用条件の検討を進めている。
以上のようなことから、除電装置の改良とは、イオン発生様式としてのＸ線・紫外線・高電圧等の応用方法、電極材料と形状による寿命変化や除電効率の向上、気流やイオン輸送管による作用域の拡大または限定等が主となり、再結合によるイオンの消滅に関しては経験的な蓄積に依存してきた。実際問題として、これらの状況は各社のカタログ類から以下のように推察できる。
狭い場所から狙ったワークを確実に除電する小型設計、チューブ利用で除電エリアのレイアウト自由な回転自由のノズル方向、送風による誘導域の２倍化、攪拌したイオン空間のフィードバックによるイオンバランス、ノズル噴出による除塵と除電との一体化したエアーガン、性能抜群のＸ線除電等
【参考資料】
（１）（財）日本電子部品信頼性センター発行 第１６回信頼性・ＥＳＤ対策技術展示会技術資料集 ２００６．１１
（２）静電気ハンドブック 静電気学会編 ２０００．１１．
【従来の方法の問題点】
【０００３】
除電装置の動作に関する学術的な正解の有無に関係なく、評価方法と適正な使用方法をメーカーは要求される。関係者が種々検討した結果、帯電プレートモニター法が除電装置の性能評価方法として現在公認されている。
帯電プレートモニター法とは１５ｃｍ×１５ｃｍの平行平板電極で２０ＰＦのコンデンサーを形成し、直流電圧で充電したものを静電気と見倣し、除電装置で除電したときの電位の減衰を特性とするもので、以下のような潜在的な問題が残されている。
（１）導体の電位は接地等で０にすることができる。しかし、絶縁物では、それの全体を０電位にすることは特別の場合を除き不可能に近い。
（２）導体であれば、電位を０にすれば電荷量も０になる。絶縁物の場合には、正電荷の和と負電荷の和が０であれば帯電量は形式的に０であるが、静電気の作用は０にならない。
すなわち、導体と不導体とでは、電位・電荷量・電界・静電容量の意味が異なる。それゆえに、帯電プレートモニターで評価した除電装置の性能では、デバイスのような微細加工された複合材の除電に必要な性能を評価することができないので、除電とは「帯電体の電位を０またはそれに近い値に近づける」を廃し、「帯電体のいずれの場所でも電荷密度を０またはそれに近づける」に変更し、それに基づいて設計・施行及び評価をおこなうことが必要となる。
【発明の解決しようとする課題】
【０００４】
静電気がつくる電気力線に沿って除電用イオンは移動し、正イオンは負の静電気に、負イオンは正の静電気に吸引付着して静電気を中和消滅させる除電装置であれば、除電に関する経験的知識がなくても良質の除電が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
帯電体のいずれの場所でも電荷密度が０またはそれに近い状態になるように除電用イオンが進行するためには、必要量の除電用イオンが必要な場所に移動する自走力を保持させることが必要である。除電用イオンはクーロン力等によって吸引方向または反撥方向に自走力を得る。したがって、吸引力と反発力を適宜組み合わせると自走力の方向と大きさは決まる。また、自走力を得たイオンは慣性の法則で障害がない限り自走力を維持する。したがって、除電用イオンの必要量を設定し、自走力を調整すればいずれの場所も電荷密度が０またはそれに近い除電が可能となる。
なお、自走力をイオンに付与する方法としては、イオン雲に衝撃圧力を付与すると空気力学でイオン雲が噴出自走する、正または負の電荷を供電した電極とイオンとの間の吸引力または反発力を利用して自走力を付与する、生じたイオン相互の反撥または吸引力で自走力を発生する、光圧力でイオンに自走力を保持させる、圧電トランス等の超音波でイオン発生と自走力を発生させる等種々の方法がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以上の発明の実施は、図１、図２および図３の基本要素とこれを現場使用するための付属的部分とで構築されることになる。図１は除電用イオンを搬送するための気流を使用しない、除電装置自体も気流を生じない、除電装置からの漏洩電界はない、しかし、遠方に除電用イオンは自力で移動できるという本発明の動作の説明図で、実用機としての付属的なものは図面では省略している。
図中の１は高電圧を印可した針状電極である。ただし、使用目的によって、線状、円板状、円筒状等に変形する必要がある。また、イオン発生源は図１ではコロナ放電であるが、Ｘ線・α線等の放射線や衝撃波等を使用する場合がある。２は高電圧電源で電極１にコロナ放電を発生させる電力を供給する。３は電極１との間にコロナを発生させるための接地電極で、図１では針電極１と同心円的に配置される。４は除電装置の外形構造をかねて電極１と３及び衝撃圧力を発生させる装置５を保持し、かつ、密閉状態のイオン空間６を形成する容器である。７は針端のコロナ発生部で、イオンは電極１と接地電極３との間の空間８を充満させる。
この状態で、衝撃圧力が圧力発生装置５によりイオン空間６と８に印加されると、空気力学でよく知られているように、図２のようなリング状のイオン塊が８から回転しながら外部に放出され、リングは自走を開始する。
図２は放出されたイオンの状態を示す図で、９はイオン塊、１０はイオン塊の回転方向、１１はイオン塊の自走方向である。
実際には、用途によって、電極３の形状は長方形、スリット状、三角形等にする場合があり、それに応じて電極１や衝撃圧力発生装置５や容器形状等は適宜設計変更する必要がある。
つぎに、図３は除電用イオンの電気力で除電用イオンが被除電物に到達するように除電イオンを動作させる本発明の説明図で、走行するフィルムの場合を例として説明する。
図３（１）で、１２は帯電したフィルム、１３・１４は本発明の自走力を有する除電用イオン発生装置で、１３が正イオンであれば１４は負イオンを発生させるように極性は１３と１４とでは反対になるように電源を接続する。ただし、直流でも交流でもよい。１５・１７・１９はイオン発生機１３から発生したイオン塊、１６・１８・２０はイオン発生機１４から発生したイオン塊である。図３（２）では、１２は帯電したフィルム、２１と２２は従来の除電装置で２１と２２は極性が正反対である。ただし、電源は直流でも交流でもよい。また、２１・２２は超音波による衝撃電離を利用した除電装置でもよい。
図３の除電装置の動作は以下のようにおこなわれる。
図３（１）でイオン発生装置１３・１４で生じたイオン塊は自走力でフィルムの進行方向（矢印）に追走し、その間、正負のイオン間のクーロン力でフィルム表面に進行し、フィルムを除電する。図３（２）の場合も除電用イオンのクーロン力でフィルムに到達し、ほぼ完全に除電する。ただし、除電装置のイオン供給力が弱いときには並列で使用することになる。
なお、このような正負イオンの対称的供給では、正負イオンの方向が１８０°異なるので、外乱に対しては相殺的となる。また、図３（１）で１４を省略すると、イオン塊１５・１７・１９は自身のイオン間の反撥力で半径方向に拡散し、フィルムに自力で到達する。
つぎに、図４は図３の本発明を製品化した場合の一例で、正と負のイオンのクーロン力で被除電物へ除電用イオンを到達させるかわりに、除電用イオンの映像力で除電用イオンを被除電物へ到達させる場合で、帯電したフィルムを例として説明する。
図４で１２は帯電したフィルム、１４は除電装置、１６、１８、２０は除電装置から放出された除電用イオン塊、２３は接地された導体で、この場合は平面状で、イオン塊に映像を生じさせ、イオンと映像との間の力でフィルム方向への自走力をイオンに発生させる。なお、２３のかわりにいくつかの電極を設け、これに適切な荷電をおこなうことによってイオン流の大きさと自走方向を制御し高度の除電をおこなうことが本発明の目的である。
【実施例１】
【０００７】
図５はＩＣトレー・ＣＤ／ＤＶＤの表面の除電・ＬＣＤモジュール圧接部等の除電に汎用されているクリーンエアー噴出高周波型薄型除電装置とほぼ同じ用途に本発明を使用した場合で、図はＩＣトレーの除電の説明図で実務的な諸部分は省略してある。
図５で、２４は作業台、２５はＩＣトレー・２６は本発明の除電装置で、２７はクリーンエアー供給用パイプ、２８はイオン塊進行方向である。なお、２７のクリーンエアー供給管は原理としては不必要であるが、ＩＣ関係では無塵状態が重要であるから、イオン塊が無塵状態であるように図１の６・８のイオン発生空間及び除電用イオン塊を無塵状態に維持するために実用時に付加するものである。
【発明の効果】
【０００８】
ＩＣ関係では無塵状態ですべての作業がおこなわれるが、クリーンエアーは高価であるがため、エアーの節約が至上命令である。本発明はエアーをジェットで噴出することなく回転リングとして放出するので、従来は５ｌ／ｍｉｎが最小と称されている噴出エアーを０．５ｌ／ｍｉｎ以下に節約することができた。また、本発明では噴出気流によるイオン密度の不均一が生じないので均一除電が可能となった。
【実施例２】
【０００９】
図６は作業空間全体を一様除電しなければならない作業場、たとえば偏光板製造工場・自動車塗装工場・複写機組立工場・プラスチック工場等では清掃時等に舞い上がる帯電した微粒子が仕掛品に再付着することから生じる不良率が高い。この様なところでは広範囲に無風で除電用イオンを広範囲に撒布しなければならない。図６は本発明の実施例で、除電装置を直列的・並列的に作業に支障のないように配置する。図６で、２９は除電装置をとりつける支柱、３０、３１、３２、・・・は除電装置である。図では支柱は大地に直立状であるが用途によって適宜に配置を選択することは当然である。
【効果】
【００１０】
仕掛品の除塵・除電をガスコンロメーカーの塗装工程に使用したところ、従来品に比べ不良率が１／１０に減少した。さらに、正イオン用除電装置と負イオン用除電装置を対称的に配置したところ、正負イオンの再結合で重量増加した浮游粒子は沈降速度が大となり、不良率は１／１００に減少した。
【実施例３】
【００１１】
図７は凹凸面の除電に本発明を利用した場合の説明図で、従来の方法では充分な除電ができなかった凹凸面の凹部の除電を可能にするものである。図７で３３は凹凸面を有する帯電体、３４は除電装置が発生した回転リング状の除電用イオン、３５はイオンの自走方向、３６と３７は表面の凸部、３８は表面の凹部である。なお、図中のｌはリングの厚み、Ｌは凹部の幅、ｒはリング半径である。
従来の除電装置が供給するイオンは帯電体の上面を覆う形となるので、イオンは３６や３７の凸部に集中し、３８の凹部には到達しなかった。本発明の除電イオンはリング状で、リング厚みｌが凹部の幅Ｌより小さいと、電気力線は凹部の底面３８に到達するので除電が可能となる。なお、リング厚みは衝撃圧力幅に比例するので、圧力発生は急激なパルス圧発生器による。また、リングは矢印方向に進行中にリング半径ｒを拡大し、速度を低下させながら矢印方向に進行する。それゆえに、幅Ｌとそれの深さによってリングの初速度と半径を調節するようにイオン発生装置のイオン量、圧力、等を設計することは当然である。以上のように、凹部の除電とは凹部に除電イオンを輸送することであるから、図３のような除電装置の配置が効力を増進させる。
【効果】
【００１２】
従来困難であった凹凸面の除電や組立後の立体的な細部の除電が可能となった。基盤上ＬＥＤの放電破壊防止に使用したところ、破壊が０となった。また、リレー生産でも不良率が０となった。
【実施例４】
【００１３】
図８は成型品やフィルム等の剥離時の静電気除去に本発明を利用した場合の説明図で、図８はフィルムの剥離時を示すものである。図８で、３９は型台、４０は剥離するフィルム、４１は除電装置、４２は自走する除電用イオンリングである。４３は剥離中の部所である。なお、図のような固定型からの剥離であれば剥離場所は４１の除電装置の側から剥離に向かって遠ざかるので、リング走行方向４２は動作に応じて角度変更が必要な場合がある。ただし、ロール引きされるような場合の剥離では剥離位置は定位置となる。
【効果】
【００１４】
剥離直後の箇所にイオンリングのみが供給されるので、従来の除電装置に比べると残留電荷がほとんど生じない。ダストフィギュアー法で残留電荷をしらべたところ、残留電荷のない良質の除電であった。
【実施例５】
【００１５】
フィルム製造工程で延伸したフィルムの静電気除去に図３のように本発明の除電装置を配置して除電用イオンのクーロン力で除電するよう装置を配置した。
【効果】
【００１６】
除電後のフィルムのダストフィギュアーを作成したところ、ダストの付着がなかった。従来のものとは格段に質のよい除電となった。
【実施例６】
【００１７】
図９は粉体装置・液体攪拌反応装置等の静電気の除電に本発明を利用した場合の説明図で、図は攪拌反応槽に使用した場合である。図９で、４４は攪拌翼、４５は攪拌される液体・４６は反応槽・４７は本発明の除電装置である。一般に粉体をバッグフィルターで捕集するとき、反応槽で絶縁性の液体を攪拌するとき等には強い静電気が発生し、種々の障災害を生じる。すなわち、反応槽では、容器や攪拌翼が腐食されないようにガラスライニング等のコーティングを施しているが、コーティング面が静電気で破損する。また、可燃物であれば静電気放電で着火する等の障災害となる。本発明のようにイオン塊を自走力で液面に到達させると静電気は中和消滅し、槽の破壊や着火爆発が防止できる。
【効果】
【００１８】
反応槽に利用したところ、コーティング面の静電損傷がなくなった。また、可燃物の場合、静電気放電が生じないので着火が生じなくなった。粉体攪拌の場合には静電凝集がなくなった。
【実施例７】
【００１９】
図１０は粉体やペレット等のパイプ輸送等に本発明を利用した場合の説明図で、４８はパイプ壁、４９と５０は本発明の除電装置で、輸送用パイプ径が大になる程除電装置の数は増加する。５１はパイプ輸送中の粉体雲、５２は除電用イオン、５３はパイプに流入する粉体流、５４は流出する粉体流である。粉体はパイプ壁と衝突まさつ帯電しながら矢印方向に移動し、サイロやバグフィルターまたは容器に流入するので、帯電していると静電気障災害を生じる。
静電気を０にすればよいので、本発明の除電装置でパイプ輸送中の粉体雲に除電用イオンを混合した。
【効果】
【００２０】
従来の針状電極からコロナを発生させる除電装置では、コロナ発生部に粉体等が蓄積されるので、メンテナンスが難しかった。また、イオン雲の粉体への除電作用は均一でなかったことから種々の問題が生じた。
本発明の除電装置では、図１のイオン空間６と８への粉体の流入を防止するために、６と８は高圧力化されているのでメンテナンスフリーとなった。また、イオンリングが回転状態でペレットや粉体流に投入されるので均一除電が可能となり、従来のような輸送障害が生じなくなった。
【実施例８】
【００２１】
図１１は内容積に対して口細の容器内の静電気除去に本発明を利用したときの動作の説明図で、中心軸で容器及び除電装置を断面図化したものである。図中の５５は除電装置、５６は容器壁、５７・５８・５９・６０・６１は除電用イオンの進行位置、６２・６３・６４・６５・６６・６７はイオンの自走力の大きさと方向を制御するための電極で、図には記載していないが別に設けた制御用電源からそれぞれに必要な電荷量が供給される。
５５から発進した除電用イオン塊は自走力で容器内に進入し、５７の位置では６２の制御電極との間の吸引力で一部の電荷が壁面電荷を中和し、残部は前方に進行する。イオンは５８・５９・６０・６１と進行しながら電極６３・６４・６５・６６・６７に吸引または反撥されながら壁面電荷を中和させる。ただし、制御電極へ供給する制御用電荷の大きさと時間は除電装置が発射する除電用イオン及び容器静電気の大きさとの関係で決まるので、据付後の調整実験で調整する。
【効果】
【００２２】
粉状医薬品や試薬等で問題視されていた容器内静電気の除去が可能となり、静電付着で容器内に残留する薬品の損失がほとんどなくなった。
【実施例９】
【００２３】
図１２、図１３、図１４は、帯電体のいずれの部所でも電荷密度が０またはそれに近いように除電するために、図１、図２、図３の自走力のある除電用イオンの自走方向と自走力を調整する使用例の一つで、一般に重畳法とよばれるものの説明図である。
図３（１）のイオン塊１５と１６との間、または図３（２）の２１と２２から放出されたイオン塊の間には図１２の７１の線図のように中心線上で最も強い自走力が生じ、中心線を離れると急激に自走力は低下する。ただし、図１２の６８は正イオン塊６９と負イオン塊７０との対称平面で、イオン塊６９と７０を結ぶ線が自走力分布図の中心線である。
ところで、図１２のような自走力分布図は、イオン塊７０を電荷を供電した導体に置換しても得られる。そこで、図１３のように自走力調整用の電極７２、７３、７４、７５を対称面６８の近傍に配置し、図には記載していないが別に設けた電源からそれぞれに制御用電荷を供給すると、イオン塊の自走力分布は図１４のように、イオン塊６９と電極７２との間の分布７６、イオン塊６９と電極７３との間の分布７７、イオン塊６９と電極７４との間の分布７８、イオン塊６９と電極７５との間の分布７９の総和がイオン塊６９の自走力分布となり、いずれの場所でもほぼ一様の８０となる。
上記した一様密度で除電可能にしたものＡ・Ｂ・Ｃの３台を一軸延伸フィルム装置の進行方向に配置し、Ａで一様に弱く逆帯電させ、その後Ｂで微弱な再除電をおこない、最後にＣで電荷密度０の分布状態となるように極微弱除電をおこなったところ、残留電荷がほぼ０の除電効果が得られた。
【効果】
【００２４】
帯電体の電位を降下させる従来の除電装置では、帯電体のいずれの場所でも電荷密度が０、またはそれに近い状態の除電をすることが難しかった。本発明の除電用イオンをほぼ等しい電荷密度でいずれの場所にも供給できる除電装置で段階的に帯電体の電荷密度を低減させることによって無帯電に近い状態にまで除電することができ、従来にない高品質の除電が可能になった。
【実施例１０】
【００２５】
自走力を有するイオン雲を利用する除電装置には、自走中のイオン雲が同極性電荷間の反発力で雲径が拡散拡大する性質がある。拡大速度はイオン密度が大きい程大であるから、正イオンと負イオンを交番的に配置して電気粘性を大にし雲径拡大を小さくすることはできる。ただし、正負イオンの交番発生でもイオン発生部のイオン発生密度以上のイオン雲にはならない。
図１５はイオン雲を高密度に収斂するための電極の配置図で、８１・８２・８３・８４は球状または楕円球状またはそれに近い形状の電極で、８５は交番電源、８６は動作を説明するためのイオン、８７は８６の移動方向の転換点、８８はイオン雲の収斂点、８９と９０はイオン８６の移動方向転換点で、電極８１と８３、電極８２と８４は同極性になるように、８１と８２は異極性となるように電源８５に接続され、動作は以下のように進行する。
イオン８６と電極８４が正極性、電極８３が負極性とすると、８６は８４から反撥力、８３から吸引力をうけて８７の方向に移動する。ここで、電源の極性が反転すると８６は８９の方向に移動する。電源の極性が再度反転すると、イオンは８９から９０の方向に反転する。以後同様にして８６は収斂点８８に収斂する。なお、電極８１、８２，８３，８４で囲まれた域内でのイオンはすべて８６と同様の移動をするので、８８を中心とした高密度イオン雲が得られる。
以上の動作原理で、図１５には記載していないが、図面の上方に位置した除電装置から電極空間に流入したイオン雲は電極の収斂作用で８８を中心に収斂し、高密度イオン雲を形成しながら図１５の裏面の方向に自走し、高密度微小半径の除電用イオン雲となる。
本発明をイオンエアー搬送用のチューブやパイプに装着したところ、搬送距離１０ｍでもイオン濃度はほとんど減すいしなかった。
【効果】
【００２６】
従来は微小面積の除電はできないとされていた。本発明の収斂径０．３ｍｍの除電装置をＧＭＲヘッド生産工程中に生じる微小部分帯電の除電に使用したところ、不良品の発生率が１／５０に減少した。
【実施例１１】
【００２７】
集積度向上のために層状化されたＩＣ等で、工程中に生じた静電気が除去不十分なままに加工されると静電気が内部に閉じこめられ、表面の帯電とは異なった障害を発生させる。
図１６は内部に閉じこめられた静電気を外部に自走させる除電装置の動作の説明図で、外部に漏出した静電気は従来の除電装置で除電されるので、図１６では表面電荷の除電は記載していない。
図１６で、９１は帯電体の表面、９２は内部電荷の位置、９３と９４は内部電荷９２に自走力を付与する電極、９５は電極を励起する電源、９６は内部電荷の自走方向である。
動作は図１５と同じであるが、固体絶縁物中の内部イオンの自走力は電源周波への依存性が高い。絶縁物の種類によって変える必要がある。
【効果】
【００２８】
熱刺激微電流がほとんど生じない素材製作のために本発明を利用したところ、熱刺激微電流がほとんど生じないものを生産することができた。
【実施例１２】
【００２９】
図１７は板状絶縁物に０．５ｍｍφの微細孔を穿ったときの細孔表面の静電気を除去する場合の説明図で、９７は板状絶縁物、９８は細孔、９９は衝撃イオン発生機、１００はイオン発生部で、半径は細孔の約１／２で、加工によっては０．０１ｍ・ｍφまで可能である。
細孔の中心線と衝撃イオン発生機の中心線とが一致するように配置し、衝撃イオン発生機を励起させると除電用イオンはイオン発生部１００から細孔に向かって自走し、壁面電荷を中和しながら前進する。ところで、ここでいう衝撃イオン発生機とは圧電トランスなどの出力側に生じるイオン発生をそのまま除電装置に利用するもので、イオン発生は圧電子の衝撃力による界面の衝撃波によるものである。なお、衝撃波により空気の電離する現象は相当古くから知られている現象であるが、除電装置に利用された例はない。
【効果】
【００３０】
固体絶縁物を穿孔したときに生じる壁面静電気の除電方法は得られていなかった。本発明で細孔の除電が可能となったので、基盤加工工程に利用したところ、塵埃付着による不良発生がなくなった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】 自走力を有するイオン雲をコロナ放電と衝撃波で発生させる装置の説明図
【図２】 自走力を有する回転環状除電用イオンの概略図
【図３】 除電用イオン塊相互のクーロン力で被除電体に除電用イオンが自走付着する動作の説明図
【図４】 除電用イオンの映像力で被除電体に除電用イオンが自走付着する動作の説明図
【図５】 ＩＣトレーの除電に本発明の除電装置を利用したときの動作の説明図
【図６】 作業場全体を一様除電する場合に本発明の除電装置を利用した場合の除電装置の配置例
【図７】 凹凸面のある被除電体の凹面の除電に本発明を利用した場合の凹面除電の説明図
【図８】 剥離帯電の除電に本発明の除電装置を利用した場合の動作の説明図
【図９】 攪拌溶剤槽内の絶縁性液体の攪拌帯電の除去に本発明の除電装置を利用したときの説明図
【図１０】 粉体やペレットのパイプ輸送に本発明の除電装置を利用した場合の動作の説明図
【図１１】 口細容器内壁面の静電気除去に除電用イオンの状態を制御電極で適正化した装置の説明図
【図１２】 正負等量のイオン塊の間の自走力の分布図
【図１３】 イオン塊の自走力分布を制御するための複数電極の配置例
【図１４】 複数電極によるイオン塊の自走力分布を重畳法で求めた場合の説明図
【図１５】 制御用電極でイオン雲を収斂させて高密度化する装置の説明図
【図１６】 内部に閉じこめられた静電気を外部に自走させる除電装置の説明図
【図１７】 衝撃イオン発生機でイオン発生と自走力をイオンに付与する装置の説明図
【符号の説明】
【００３２】
１：針状電極
２：電源
３：接地電極
４：除電装置容器
５：衝撃圧力発生装置
６：イオン発生空間
７：コロナ発生部
８：接地電極と針電極との間のイオン空間
９：イオン環
１０：イオン環の回転方向
１１：イオン環の自走方向
１２帯電したフィルム
１３・１４：除電装置
１５・１６・・・１９・２０：除電用イオン塊
２１・２２：除電装置
２３：接地された導体
２４：作業台
２５：ＩＣトレー
２６：除電装置
２７：クリーンエアー供給パイプ
２８：除電用イオン進行方向
２９：除電装置をとりつける支柱
３０・３１・３２：除電装置
３３：凹凸面のある帯電体
３４：回転リング状の除電用イオン環
３５：イオンの自走方向
３６・３７：帯電体の凸部
３８：帯電体の凹部
ｌ：除電用イオンリングの厚み
Ｌ：凹部の幅
ｒ：イオンリングの半径
３９：型台
４０：剥離フィルム
４１：除電装置
４２：除電用イオン雲
４３：剥離中の部所
４４：攪拌翼
４５：液体
４６：反応槽
４７：除電装置
４８：輸送用パイプ壁
４９・５０：除電装置
５１：パイプ輸送中の粉体
５２：除電用イオン流
５３：パイプに流入する粉体流
５４：パイプから流出する粉体流
５５：除電装置
５６：容器壁
５７・５８・５９・６０・６１：除電用イオン
６２・６３・６４・６５・６６・６７：制御用電極
６８：正イオン塊と負イオン塊との対称面
６９：正イオン塊
７０：負イオン塊
７１：正負イオン間の自走力分布図
７２・７３・７４・７５：自走力調整用電極
７６・７７・７８・７９：各電極とイオン塊との間の自走力分布
８０：各電極とイオン塊との自走力の重畳値
８１・８２・８３・８４：イオン収斂用電極
８５：交番電源
８６：イオン
８７・８９・９０：イオンの運動方向転換点
８８：イオン雲の収斂点
９１：帯電体表面
９２：内部に閉じこめられた電荷
９３・９４：自走力付与電極
９５：電源
９６：内部電荷自走方向
９７：板状絶縁物
９８：細孔
９９：衝撃圧力発生機
１００：イオン発生部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人為的に発生させたイオン雲で静電気を中和消滅させる除電装置において、イオン雲に衝撃力で自走力を与え、除電用イオン雲が静電気に自走力で到達する除電装置
【請求項２】
人為的に発生させたイオン雲で静電気を中和消滅させる除電装置において、正電荷と負電荷との間の吸引力または同極性電荷の反発力で除電用イオン雲に自走力を与え、イオン雲が静電気に自走力で到達する除電装置
【請求項３】
人為的に発生させたイオン雲で静電気を中和消滅させる除電装置において、設定した電極に制御用電荷または電位を与えて除電用イオン雲の自走力の方向と大きさを制御した除電装置
【請求項４】
人為的に発生させたイオン雲をパイプ輸送して静電気を中和消滅させる除電装置等において、長さ方向に正負で一対になった制御用電極の複数対を対称的に設け、正負の電極間に交番電荷または電位を与えることによって除電用イオン雲を電極対の中心に自走させ、高密度用イオン雲化した、または長距離輸送を可能にした除電装置
【請求項５】
人為的に発生させたイオン雲で静電気を中和消滅させる除電装置において、固体または液体の内部に存在する静電気に設定した電極の交番電荷または電位で自走力を与え、内部の静電気を浮上させ、除電する装置
【請求項６】
衝撃波で生じるイオンを利用した除電装置において、衝撃圧力発生用振動子のイオン発生点の衝撃圧力によりイオンに自走力を与えた除電装置
【請求項１】
人為的に発生させたイオン雲で静電気を中和消滅させる除電装置において、イオン雲に衝撃力で自走力を与え、除電用イオン雲が静電気に自走力で到達する除電装置
【請求項２】
人為的に発生させたイオン雲で静電気を中和消滅させる除電装置において、正電荷と負電荷との間の吸引力または同極性電荷の反発力で除電用イオン雲に自走力を与え、イオン雲が静電気に自走力で到達する除電装置
【請求項３】
人為的に発生させたイオン雲で静電気を中和消滅させる除電装置において、設定した電極に制御用電荷または電位を与えて除電用イオン雲の自走力の方向と大きさを制御した除電装置
【請求項４】
人為的に発生させたイオン雲をパイプ輸送して静電気を中和消滅させる除電装置等において、長さ方向に正負で一対になった制御用電極の複数対を対称的に設け、正負の電極間に交番電荷または電位を与えることによって除電用イオン雲を電極対の中心に自走させ、高密度用イオン雲化した、または長距離輸送を可能にした除電装置
【請求項５】
人為的に発生させたイオン雲で静電気を中和消滅させる除電装置において、固体または液体の内部に存在する静電気に設定した電極の交番電荷または電位で自走力を与え、内部の静電気を浮上させ、除電する装置
【請求項６】
衝撃波で生じるイオンを利用した除電装置において、衝撃圧力発生用振動子のイオン発生点の衝撃圧力によりイオンに自走力を与えた除電装置
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−４８９８５（Ｐ２００９−４８９８５Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４３０３０（Ｐ２００７−２４３０３０）
【出願日】平成１９年８月２２日（２００７．８．２２）
【出願人】（５９１２７５８９４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２２日（２００７．８．２２）
【出願人】（５９１２７５８９４）
【Ｆターム（参考）】
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