專利名稱：離子發(fā)生器,靜電荷消除系統(tǒng),離子平衡調(diào)節(jié)方法,和工件靜電荷消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于交替地產(chǎn)生正負(fù)離子的離子發(fā)生器，具有該離子發(fā)生器的靜電 荷消除系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)正離子和負(fù)離子的離子平衡的離子平衡調(diào)節(jié)方法，和應(yīng)用該離子 平衡調(diào)節(jié)方法的工件靜電荷消除方法。
背景技術(shù)：
迄今為止，眾所周知通過從離子發(fā)生器向工件釋放正離子和負(fù)離子來中和對工件充 電的正電荷或負(fù)電荷，從而從工件消除靜電荷。在第4630167號美國專利、第4809127 號美國專利、日本專利第06-047006號公報和日本公開專利第2007-149419號公報中， 已經(jīng)提出了利用交替地產(chǎn)生正離子和負(fù)離子的離子發(fā)生器，對在工件上執(zhí)行靜電荷去除 的空間(靜電荷消除空間)內(nèi)的正離子量和負(fù)離子量之間的平衡(離子平衡)進行調(diào)節(jié)。
利用上述離子發(fā)生器，因為由對電極施加正電壓或負(fù)電壓而引起的發(fā)生在電極末端 側(cè)的電暈放電，所以在靜電消除空間內(nèi)產(chǎn)生正離子或負(fù)離子。在這種情況下，正如本申 請人所證實的，在對電極施加負(fù)電壓時由電暈放電引起的在靜電消除空間內(nèi)產(chǎn)生的臭氧 的密度(臭氧密度)大于在對電極施加正電壓時的臭氧密度(見圖IOA和10B)。因 此，由于通過施加負(fù)電壓而產(chǎn)生臭氧，所以在離子發(fā)生器中應(yīng)用的金屬(例如電極等) 被氧化或被腐蝕。另外，離子發(fā)生器的用戶易于將臭氧感覺為一種異常氣味。
考慮到這些問題，通過減小施加到電極的負(fù)電壓的絕對值，能夠降低臭氧密度(見 圖10A)。但是，如果減小負(fù)電壓的絕對值，則電極的末端側(cè)的電場強度降低并且負(fù)離 子的產(chǎn)生量減少，以致正離子和負(fù)離子的離子平衡被破壞。因此，從工件中消除靜電荷 所需的時間(下文稱為"電荷去除時間")變得相當(dāng)長(見圖11A)。因此，僅通過減 少負(fù)電壓的絕對值無法克服和解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一舉減少臭氧的產(chǎn)生量，從而保持離子平衡并且縮短從工件 消除靜電所需的時間。
為了達(dá)到這些目的，根據(jù)本發(fā)明的離子發(fā)生器包括至少一個電極，其中將施加到電極的負(fù)電壓的絕對值設(shè)定為小于施加到電極的正電壓的絕對值，而 將用于對電極施加負(fù)電壓的時間周期設(shè)定為長于用于對電極施加正電壓的時間周期，和
其中通過對電極施加正電壓而在靜電荷消除空間中產(chǎn)生正離子與通過對電極施加 負(fù)電壓而在靜電荷消除空間中產(chǎn)生負(fù)離子交替地進行。
此外，為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的離子發(fā)生器包括至少兩個電極，
其中將施加到兩電極中的一個電極的負(fù)電壓的絕對值設(shè)定為小于施加到另一個電 極的正電壓的絕對值，并且將對一個電極施加負(fù)電壓的時間周期設(shè)定為長于對另一電極 施加正電壓的時間周期，和
其中通過對另一個電極施加正電壓而在靜電荷消除空間中產(chǎn)生正離子與通過對一 個電極施加負(fù)電壓而在靜電荷消除空間中產(chǎn)生負(fù)離子交替地進行。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)對于電極施加正電壓和負(fù)電壓時，將負(fù)電壓的絕對值設(shè)定為小于正 電壓的絕對值，而將對電極施加負(fù)電壓的時間周期(也稱作"施加時間")設(shè)定為長于 對電極施加正電壓的時間周期(施加時間)。換句話說，正電壓的絕對值被設(shè)定為大于 負(fù)電壓的絕對值，施加正電壓的時間周期被設(shè)定為短于施加負(fù)電壓的時間周期。
換句話說，由于將負(fù)電壓的絕對值設(shè)定得相對較小，所以即使對電極交替地施加正 電壓和負(fù)電壓并在靜電荷消除空間中產(chǎn)生正離子和負(fù)離子，也可以可靠地抑制由于施加 負(fù)電壓而引起的臭氧的產(chǎn)生。結(jié)果，減少了臭氧的產(chǎn)生量，并且能夠安全地防止離子發(fā) 生器所應(yīng)用的金屬的氧化，從而提高了離子發(fā)生器的商業(yè)價值。
此外，由于對應(yīng)于負(fù)電壓的絕對值的減少將施加負(fù)電壓的時間設(shè)定得較長，所以不 可避免地將正電壓的施加時間設(shè)定得較短。因此，將正電壓的絕對值設(shè)定得較大。更具 體地，通過加長負(fù)電壓的施加時間，補償了由于減少負(fù)電壓的絕對值而引起的負(fù)離子的 產(chǎn)生量的減少，而另一方面，通過增加正電壓的絕對值，補償了由于縮短正電壓的施加 時間而引起的正離子的產(chǎn)生量的減少。從而，可以容易地調(diào)節(jié)(保持)正離子和負(fù)離子 之間的離子平衡，并且可以快速地消除對工件充電的靜電荷。
因此，根據(jù)本發(fā)明，通過在上述設(shè)定情況下交替地對電極施加正電壓和負(fù)電壓并交 替地產(chǎn)生正離子和負(fù)離子，可以減少臭氧的產(chǎn)生量，同時保持離子平衡，并且縮短從工 件消除靜電荷所需的時間。
此處，上述離子發(fā)生器進一步包括用于檢測靜電荷消除空間中的正離子和負(fù)離子的 離子平衡的離子平衡檢測單元，用于控制正電壓和/或負(fù)電壓的控制單元，其中控制單 元基于離子平衡檢測單元的離子平衡的檢測結(jié)果調(diào)節(jié)正電壓和/或負(fù)電壓的絕對值。
因此，即使在灰塵粘附于電極并且污染了電極的情況下，或者如果因長時期使用離子發(fā)生器而使得電極磨損從而減少正離子和/或負(fù)離子的產(chǎn)生量，通過基于這種檢測結(jié) 果來調(diào)節(jié)正電壓和/或負(fù)電壓的絕對值，能夠抑制離子平衡和消除靜電荷所需的時間隨 時間的變化。
更具體地，在檢測結(jié)果表明靜電消除空間中正離子的量大于負(fù)離子的量的情況下， 假設(shè)控制單元對應(yīng)于正離子的量和負(fù)離子的量之間的差，增大負(fù)電壓的絕對值，即使通 過減少負(fù)離子產(chǎn)生的量使離子平衡向正離子側(cè)偏移，也能夠可靠地檢測并快速地調(diào)節(jié)離 子平衡的偏移。
在這種情況下，離子發(fā)生器包括報警單元，因此，當(dāng)負(fù)電壓的絕對值增大時，如果 控制單元判定增加后的負(fù)電壓的絕對值超過預(yù)定閾值，則控制單元將檢測結(jié)果輸出到報 警單元，報警單元向外報告該判定結(jié)果。
因此，離子發(fā)生器的用戶能夠確定電極由于粘附了灰塵而被污染，或確定電極已經(jīng) 磨損，結(jié)果，存在去除靜電荷的時間將延長的憂慮。在這種情況下，用戶能夠快速地執(zhí) 行替換電極等措施，從而便于離子發(fā)生器的維護。
更具體地，因為負(fù)電壓的絕對值小于正電壓的絕對值，所以當(dāng)電極被污染時，負(fù)離 子的產(chǎn)生量在短時間間隔內(nèi)減少到小于正離子的產(chǎn)生量。此外，因為正電壓的絕對值大 于負(fù)電壓的絕對值，所以即使電極被污染，正離子的產(chǎn)生量也不會降低到與負(fù)離子的產(chǎn) 生量相同的程度。因此，與正離子的產(chǎn)生量相比，負(fù)離子的產(chǎn)生量對于電極的污染敏感 地變化。因此如上所述，在本發(fā)明中，由于能夠通過判斷負(fù)電壓的絕對值是否超過預(yù)定 閾值來確定電極是否被污染，所以能夠迅速且準(zhǔn)確地檢測出電極的污染。
此外，如果檢測結(jié)果表明在靜電荷消除空間中負(fù)離子的量大于正離子的量，則控制 單元會對應(yīng)于正離子的量和負(fù)離子的量之間的差，減小負(fù)電壓的絕對值。因此，即使離 子平衡向負(fù)離子側(cè)偏移，也能夠可靠地檢測和快速地調(diào)節(jié)離子平衡的偏移。具體而言， 如上所述，在本發(fā)明中，由于容易改變負(fù)離子的產(chǎn)生量，因此能夠通過改變負(fù)電壓的絕 對值來可靠地調(diào)節(jié)離子平衡。
此處，離子平衡檢測單元可以包括接地的電流檢測單元，其中電極通過控制單元被 連接到該電流檢測單元。電流檢測單元檢測電流，該電流對應(yīng)于通過靜電荷消除空間和 地面在電極和電流檢測單元之間流動的正離子的量和負(fù)離子的量，并且控制單元可以基 于電流檢測單元檢測到的電流的大小和方向來調(diào)節(jié)正電壓和/或負(fù)電壓的絕對值。
此外，離子平衡檢測單元可以包括設(shè)置在靜電消除空間內(nèi)的電位檢測單元，該電位 檢測單元用于檢測與靜電荷消除空間中的正離子的量和負(fù)離子的量相對應(yīng)的電位。控制
單元可以基于電位檢測單元檢測到的電位的大小和極性來調(diào)節(jié)正電壓和/或負(fù)電壓的絕
9對值。
因此，在檢測電流的情況下，或檢測電位的情況下，基于該檢測結(jié)果能夠容易地調(diào) 節(jié)離子平衡的偏移。
另外，假設(shè)對電極施加一次正電壓的時間周期和對電極施加一次負(fù)電壓的時間周期 的和等于一個周期，則控制單元可以計算出正離子和負(fù)離子的離子平衡經(jīng)過至少一個周 期的時間平均值，并且可以基于其計算結(jié)果調(diào)節(jié)正電壓和/或負(fù)電壓的絕對值。因此， 能夠精確地調(diào)節(jié)離子平衡的偏移。
在這種情況下，控制單元包括產(chǎn)生控制信號的控制器，和連接到電極的電壓發(fā)生器， 該電壓發(fā)生器基于控制信號產(chǎn)生正電壓和負(fù)電壓，并且將該正電壓和負(fù)電壓施加到電 極，其中，當(dāng)離子平衡檢測單元檢測離子平衡時，控制器產(chǎn)生對應(yīng)于檢測結(jié)果的控制信 號，并且電壓發(fā)生器基于控制信號調(diào)節(jié)正電壓和/或負(fù)電壓的絕對值。
因此，能夠可靠地實現(xiàn)用于調(diào)節(jié)與離子平衡的偏移相對應(yīng)的正電壓和/或負(fù)電壓的 絕對值的反饋控制。
此外，假設(shè)電極是針狀電極，因為在對針狀電極施加正電壓或負(fù)電壓時其末端側(cè)的 場強變大，所以能夠容易地增加正離子或負(fù)離子的產(chǎn)生量。
在這種情況下，在靜電荷消除空間內(nèi)，在針狀電極的末端側(cè)產(chǎn)生正離子和負(fù)離子， 并且可以在遠(yuǎn)離針狀電極的針狀電極的基端側(cè)設(shè)置板狀接地電極。因此，由于針狀電極 末端側(cè)的電場強度由針狀電極和接地電極之間的位置關(guān)系確定，所以能夠可靠地抑制由 針狀電極和工件之間的距離所引起的正離子和負(fù)離子的產(chǎn)生量的波動。
另外，優(yōu)選地，在離子發(fā)生器中，在由外部信號確定的特定時刻，改變施加到電極 的電壓的極性。此時，如果應(yīng)用多個離子發(fā)生器，優(yōu)選地，在由信號確定的時刻，同時 改變施加到所有電極的極性。
此外，在應(yīng)用多個離子發(fā)生器的情況下，在各個離子發(fā)生器之中，優(yōu)選地， 一個離 子發(fā)生器向其它離子發(fā)生器輸出同步信號，以便在由同步信號確定的時刻，同時改變施 加到所有電極的電壓的極性。
因此，在驅(qū)動一個離子發(fā)生器從工件消除靜電荷的情況下，或同時驅(qū)動多個離子發(fā) 生器從工件消除靜電荷的情況下，因為電壓極性隨著信號(同步信號)被同步切換，所 以能夠高效地實現(xiàn)對于工件的靜電荷消除。
另外，當(dāng)如上所述在靜電消除空間中交替地進行正離子的產(chǎn)生和負(fù)離子的產(chǎn)生時， 工件被工件傳送單元傳送到靜電荷消除空間，并且通過利用正離子和負(fù)離子中和對工件 充電的電荷，從而從工件消除靜電荷，并且能夠快速地消除對工件充電的靜電荷。當(dāng)通過說明性的實例并結(jié)合顯示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖理解時，本發(fā)明的上述 和其它目的、特征以及優(yōu)點將在下文的敘述中變得更加顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的靜電荷消除系統(tǒng)的立體圖； 圖2是圖1所示的離子發(fā)生器的立體圖3A和圖3B是顯示從離子發(fā)生器的主體中取出電極盒時的立體圖； 圖4A和圖4B是沿圖1和圖2中的線IV-IV的橫截面圖； 圖5是靜電荷消除系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖； 圖6是靜電荷消除系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖7是用于工件的靜電荷消除方法和離子平衡調(diào)節(jié)方法的流程圖； 圖8A是在施加開始時間施加到電極針的電壓的時間圖； 圖8B是在負(fù)電壓的振幅變化之后施加到電極針的電壓的時間圖； 圖9是從施加開始時間到報警時間施加到電極針的電壓的時間圖； 圖IOA是顯示在施加負(fù)電壓時在電極針的末端側(cè)產(chǎn)生的臭氧密度的曲線圖； 圖10B是顯示在施加正電壓時在電極針的末端側(cè)產(chǎn)生的臭氧密度的曲線圖； 圖IIA是顯示在施加負(fù)電壓期間，工件的靜電荷消除時間周期的曲線圖； 圖IIB是顯示在施加正電壓期間，工件的靜電荷消除時間周期的曲線圖； 圖12是具有多個離子發(fā)生器的靜電荷消除系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖； 圖13A至圖13E是顯示施加到圖12所示的離子發(fā)生器的電極針的電壓的極性的轉(zhuǎn) 換的時間圖14是具有多個離子發(fā)生器的靜電荷消除系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下文將參考附圖詳細(xì)介紹和說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
如圖1和圖2所示，應(yīng)用根據(jù)本實施例的離子發(fā)生器10的靜電荷消除系統(tǒng)12是用 作通過從離子發(fā)生器10釋放正離子38和負(fù)離子40，中和對傳送器14 (工件傳送單元) 上傳送的工件16充電的正電荷或負(fù)電荷，從而從工件16中消除靜電荷的系統(tǒng)。工件 16由例如玻璃基板或膜構(gòu)成，而對于在工廠等中的傳送器14上傳送的玻璃基板或膜， 應(yīng)用靜電荷消除系統(tǒng)12來消除電荷。此外，在圖1和圖2中，為便于理解，在圓圈內(nèi) 印刷"+ "符號表示正離子38，在圓圈內(nèi)印刷"-"符號表示負(fù)離子40。離子發(fā)生器10的大體上呈矩形狀的主體18被配置在傳送工件16的傳送器14的上 方，以便處于與傳送工件16的方向大體垂直的狀態(tài)(即沿傳送器14的橫向)。在主體 18的前表面上(在工件16的傳送方向的下游側(cè)上)，通過電纜24和連接器26連接表 面電位傳感器(離子平衡檢測單元、電位檢測單元)20，并且在主體18的側(cè)表面上， 通過連接器30連接流道28。此外，在主體18的前表面上，配置由LED等構(gòu)成的顯示 裝置(報警單元)32和頻率選擇開關(guān)34，并且在面對工件16的主體18的底面，以預(yù) 定間隔安裝電極盒36a至36c，在每一個電極盒中都配備有電極針(針形電極)46。
當(dāng)對電極盒36a至36c中的每一個電極盒中的電極針46分別施加正電壓(正極性 的高電壓)或負(fù)電壓(負(fù)極性的高電壓)時，通過在電極針46的末端側(cè)(即工件16 側(cè))的電暈放電產(chǎn)生正離子38或負(fù)離子40，并且在從電極盒36a至36c朝向工件16 的方向上，釋放產(chǎn)生的正離子38或負(fù)離子40。通過用作檢測表面的檢測盤22，表面電 位傳感器20檢測產(chǎn)生正離子38和負(fù)離子40從而消除工件16上的靜電荷的空間(下文 稱為"靜電荷消除空間")42a至42c中與正離子38的量和負(fù)離子40的量之間的平衡 (離子平衡)相對應(yīng)的電位。在這種情況下，如圖l、圖2和圖5所示，上述靜電荷消 除空間42a至42c從電極盒36a至36c的電極針46的末端側(cè)朝向工件16擴大。更具體 地，為了可靠地從傳送器14上傳送的工件16中消除靜電荷，靜電荷消除空間42a至 42c中的每一個靜電荷消除空間都被形成為沿傳送器14的橫向覆蓋工件16的上表面 (見圖5)。表面電位傳感器20的結(jié)構(gòu)由日本公開專利第2007-149419號公報可知。 因此，本說明書省略了對表面電位傳感器20的詳細(xì)說明。
此外，如圖l、圖2、圖3A和圖4A所示，由電絕緣材料(如具有電絕緣特性的樹 脂材料)形成的橢圓柱狀電極盒36a至36c可安裝到主體18的底面?zhèn)鹊陌伎?50中。在 這種情況下，在工件16側(cè)上的底面上電極盒36a至36c中形成凹部44，并且在主體18 側(cè)上的上表面上形成與凹部44連通的孔56。此外，可以由鎢(W)或硅(Si)材料制 成的電極針46的末端從凹部44朝向工件16突出，而電極針46的基端形成為圓柱狀端 子48。另一方面，接受口 52以及與形成在主體18內(nèi)的流道64相連通的孔54分別設(shè) 置在主體18的凹口50中。因此，當(dāng)靜電荷消除系統(tǒng)12的用戶將電極盒36a至36c附 接到離子發(fā)生器10的主體18時，接受口 52和端子48被安裝在一起，并且使凹部44 通過孔56和孔54與流道64連通(見圖4A和圖5)。
另外，與電極針46的端子48分離的板狀接地電極66，用作與每個端子48相連的 電壓發(fā)生器的正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生器78，以及控制正極性高電 壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生器78的控制器(控制部)74，被分別設(shè)置在主體18中?？刂破?4、正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生器78共同構(gòu)成與電極盒 36a至36c的電極針46相連的控制單元79。此外，壓縮空氣供給源(空氣供給源)70 通過流道72、閥68和流道28與主體18的流道64相連，以致當(dāng)閥68打開時，壓縮空 氣(空氣)能夠從壓縮空氣供給源70通過流道72、閥68、流道28、 64和孔54、 56 被供給到凹部44。
在上述說明中，已給出關(guān)于在電極盒36a至36c中的每個電極盒中安裝一個電極針 46的情況的描述。然而，如圖3B和圖4B所示，以給定距離分開的兩個電極針46、 58 可以被安裝在電極盒36a至36c中的每個電極盒中，在電極針46、 58之間形成有孔56, 其中接受口52、 62和孔54被設(shè)置在與電極針46、 58的端子48、 60以及孔56的位置 相對應(yīng)的主體18的凹口 50中。在這種情況下，電極針46的端子48通過接受口 52與 正極性高電壓發(fā)生器76相連，而電極針58的端子60通過接受口 62與負(fù)極性高電壓發(fā) 生器78相連。此外，圖4B顯示對電極針46施加正電壓，以及產(chǎn)生并向其中存在正離 子38和負(fù)離子40兩種離子的靜電荷消除空間42a至42c中釋放正離子38的情況。
圖6是靜電荷消除系統(tǒng)12的結(jié)構(gòu)圖。
除了上述電極針46 (和電極針58)、顯示裝置32、頻率選擇開關(guān)34、控制器74、 正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生器78以外，離子發(fā)生器10還包括構(gòu)成電 流檢測單元(離子平衡檢測單元)83的電阻器82和電流檢測器84。在這種情況下，電 極針46通過正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生器78連接到電阻器82，并且 電阻器82與地面相連接(接地)。在離子發(fā)生器配備有兩個電極針46、 58的情況下， 電極針46通過正極性高電壓發(fā)生器76連接到電阻器82，而電極針58 (由圖6中的虛 線所示)通過負(fù)極性高電壓發(fā)生器連接到電阻器82。此外，當(dāng)通過傳送器控制裝置80 來控制傳送器14時，傳送工件16的傳送器14起到接地電極的作用。
在圖6中省略了對圖1至圖5中所述的流道28、 64、 72，電極盒36a至36c中的 每一個電極盒，端子48、 60，接受口 52、 62，孔54、 56，接地電極66以及壓縮空氣 供給源70等的說明。
此處，當(dāng)傳送器14運轉(zhuǎn)時(即當(dāng)傳送工件16時)，傳送器控制裝置80向控制器 74輸出表明傳送器14目前正處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的傳送器控制信號Sc。
頻率選擇開關(guān)34通過用戶的操作設(shè)定施加到電極針46 (和電極針58)的電壓的頻 率，并向控制器74輸出表明所選頻率的信號(頻率設(shè)定信號)Sf。
一方面，控制器74以預(yù)定的時間間隔(圖8A所示的周期T)向正極性高電壓發(fā) 生器76重復(fù)輸出正電壓控制信號Sp，另一方面，控制器74以預(yù)定的時間間隔(周期T)
13向負(fù)極性高電壓發(fā)生器78重復(fù)輸出負(fù)電壓控制信號Sm。在這種情況下，正電壓控制 信號Sp是表明將從正極性高電壓發(fā)生器76輸出的正電壓的振幅Vp (絕對值)、正電 壓的占空比和頻率、以及輸出正電壓的時刻的信號，而負(fù)電壓控制信號Sm是表明將從 負(fù)極性高電壓發(fā)生器78輸出的負(fù)電壓的振幅Vm (絕對值)、負(fù)電壓的占空比和頻率、 以及輸出負(fù)電壓的時刻的信號。
因此，通過控制器74，正電壓控制信號Sp被輸出到正極性高電壓發(fā)生器76，負(fù)電 壓控制信號Sm被輸出到負(fù)極性高電壓發(fā)生器78，以便在由頻率確定的周期T時間內(nèi) 交替地產(chǎn)生正電壓和負(fù)電壓。更具體地，在一個周期T內(nèi)，控制器74將初始時間周期 Tp分配給其中從正極性高電壓發(fā)生器76輸出具有振幅Vp的正電壓(正極性高電壓脈 沖)的時間段(見圖8A)，而另一方面，控制器74將時間周期Tp之后的時間周期Tm 分配給其中從負(fù)極性高電壓發(fā)生器78輸出具有振幅Vm的負(fù)電壓(負(fù)極性高電壓脈沖) 的時間段。與這種分配相對應(yīng)的正電壓控制信號Sp和負(fù)電壓控制信號Sm被分別輸出 到正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生器78。
正極性高電壓發(fā)生器76基于輸入的正電壓控制信號Sp在周期Tp的時間段內(nèi)產(chǎn)生 正電壓并將其施加到電極針46，另一方面，負(fù)極性高電壓發(fā)生器78基于輸入的負(fù)電壓 控制信號Sm在周期Tm的時間段內(nèi)產(chǎn)生負(fù)電壓并將其施加到電極針46或電極針58。 因此，正電壓和負(fù)電壓被交替且重復(fù)地施加到形成為針狀電極的電極針46、 58。結(jié)果， 在靜電荷消除空間42 (42a至42c)中交替且重復(fù)地產(chǎn)生正離子38和負(fù)離子40。
此時，由正離子38引起的正電流Ip從正極性高電壓發(fā)生器76流向電極針46，而 由負(fù)離子40引起的負(fù)電流Im從電極針46或電極針58流向負(fù)極性高電壓發(fā)生器78。 此外，電流Ir (下文稱為回流)從電阻器82通過地面、傳送器14、工件16和電荷消 除空間42流向電極針46 (和電極針58)，并且越過電阻器82,產(chǎn)生由回流Ir引起的 電壓降Vr。電流檢測器84測量電壓降Vr，基于測量的電壓降Vr檢測回流Ir的大小和 方向，并且向控制器74輸出表明檢測的電流Ir的大小和方向的電流檢測信號Si。
回流Ir是與基于正離子38的電流Ip與基于負(fù)離子40的電流Im之和相對應(yīng)的電 流。因此，在正離子38的量大于負(fù)離子40的量(|Ip|>|Im|)的情況下，回流Ir通過地 面從傳送器14流向電阻器82。另一方面，在負(fù)離子40的量大于正離子38的量(IIpHIml) 的情況下，回流Ir通過地面從電阻器82流向傳送器14。此外，當(dāng)正離子38和負(fù)離子 40的量大體上相等時，離子平衡處于平衡狀態(tài)，因此導(dǎo)致IIpl叫Iml，結(jié)果I產(chǎn)O。
另外，表面電位傳感器20檢測靜電荷消除空間42內(nèi)的檢測板22的位置處的電位， 并且向控制器74輸出表明檢測到的電位的大小和極性的電位信號Sv。
14因此，控制器74能夠基于電流檢測信號Si和/或電位信號Sv掌握和感知靜電荷消除 空間42中的離子平衡。具體而言，控制器74計算至少一個周期T (或者大于等于兩個周 期)內(nèi)的回流Ir和/或電位的時間平均值，并且根據(jù)計算結(jié)果判斷離子平衡是否處于平衡 狀態(tài)。更具體地，如果回流Ir和/或電位的時間平均值大體在零電平，則控制器74判定離 子平衡處于平衡狀態(tài)(使正離子38的量與負(fù)離子40的量處于平衡)，并且當(dāng)前設(shè)定的正 電壓控制信號Sp和負(fù)電壓控制信號Sm分別以進行中的方式被連續(xù)輸出到正極性高電壓 發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生器78。
另一方面，在回流Ir和/或電位的時間平均值不在零電平而是處于具有正極性或負(fù)極 性的給定電平的情況下，控制器74判斷離子平衡已經(jīng)被破壞，并且將當(dāng)前設(shè)定的正電壓 控制信號Sp和負(fù)電壓控制信號Sm改變?yōu)槟軌蜓a償離子平衡中的偏移的信號。
更具體地，在控制器74判斷回流Ir和/或電位的時間平均值是正電平，即回流Ir是 具有正向(即與正電流Ip的方向相同，正電流Ip具有通過地面從傳送器14朝向電阻器 82的方向)的電流且/或電位為正的情況下，判定離子平衡有利于向正離子38偏移，以 致在靜電荷消除空間42中，正離子38的量大于負(fù)離子40的量qip|〉|Im|)。接下來，為 了獲得IFO (即通過IIpl叫Iml使正離子38的量與負(fù)離子40的量彼此相等)，控制器74產(chǎn) 生用于增大負(fù)電壓的振幅Vm的負(fù)電壓控制信號Sm，并且將該負(fù)電壓控制信號Sm輸出 到負(fù)極性高電壓發(fā)生器78。
此外，在控制器74判斷回流Ir和/或電位的時間平均值是負(fù)電平，即回流Ir是具有 負(fù)向(即與負(fù)電流Im的方向相同，負(fù)電流Im具有通過地面從電阻器82朝向傳送器14 的方向)的電流且/或電位為負(fù)的情況下，判定離子平衡有利于向負(fù)離子40偏移，以致負(fù) 離子40的量大于正離子38的量(|Ip|<|Im|)。接下來，為了獲得I產(chǎn)O，控制器74產(chǎn)生用 于減小負(fù)電壓的振幅Vm的負(fù)電壓控制信號Sm，并且將該負(fù)電壓控制信號Sm輸出到負(fù) 極性高電壓發(fā)生器78，或者產(chǎn)生用于增大正電壓的振幅Vp的正電壓控制信號Sp，并且 將該正電壓控制信號Sp輸出到正極性高電壓發(fā)生器76。
因此，基于回流Ir和/或電位(的時間平均值)，通過控制器74增大或減小負(fù)電壓的 振幅Vm或者增大正電壓的振幅Vp，執(zhí)行反饋控制，用以調(diào)節(jié)正離子38和負(fù)離子40 的離子平衡。
而且，如下所述，因為負(fù)離子40的產(chǎn)生量因電極針46、 58的污染而敏感地變化， 所以為了增大或減小負(fù)電壓的振幅Vm，控制器74主要執(zhí)行反饋控制，從而將正電壓 的振幅Vp維持在預(yù)定電平。
因此，在下文的描述中，將給出關(guān)于增大和減小負(fù)電壓的振幅Vm以調(diào)節(jié)離子平衡的情況的詳細(xì)說明。如上所述，因為根據(jù)本實施例的離子發(fā)生器還能夠改變正電壓的振 幅Vp，所以，當(dāng)然地，能夠通過增大和減小負(fù)電壓的振幅Vm和/或正電壓的振幅Vp 來調(diào)節(jié)離子平衡。
而且，當(dāng)控制器74增大負(fù)電壓的振幅Vm，或者在增大負(fù)電壓的振幅Vm之后進 一步增大負(fù)電壓的振幅Vm'，并且判定這樣增大之后的振幅Vm〃已經(jīng)超出了預(yù)定的閾值 Vth (見圖9) (Vm〃〉Vth),表示已超過閾值的報警信號Se輸出到顯示裝置32?；?輸入到顯示裝置32的報警信號Se,顯示裝置32警告靜電荷消除系統(tǒng)12的用戶。將閾 值Vth定義為例如某時刻出現(xiàn)的電壓值，以致于即使具有閾值Vth之上的電壓電平的負(fù) 電壓被施加到電極針46，由于因長時期使用離子發(fā)生器10而引起灰塵在電極針46、 58 的末端側(cè)上粘附或電極針46、 58的末端側(cè)的磨損，所以也不能期望增加負(fù)離子的產(chǎn)生 量，結(jié)果，期望增加對于工件16消除靜電荷所需的時間的長度。
另外，當(dāng)傳送器控制信號Sc沒有從傳送器控制裝置80被輸入到控制器74時，控 制器74判定通過傳送器14的工件16的傳送已經(jīng)停止，并且控制器74向閥68輸出閥 關(guān)閉信號Sa，從而閥68基于輸入到其的閥關(guān)閉信號Sa從打開狀態(tài)切換到關(guān)閉狀態(tài)。
如上所述地構(gòu)造應(yīng)用根據(jù)上述實施例的離子發(fā)生器10的靜電荷消除系統(tǒng)12。接下 來，參考圖7至圖IIB，將對關(guān)于用于在靜電荷消除系統(tǒng)12中對于工件16消除靜電荷 的處理(靜電荷消除方法)和用于在靜電荷消除空間42 (42a至42c)內(nèi)調(diào)節(jié)離子平衡 的處理(離子平衡調(diào)節(jié)方法)做出說明。
下文將說明在電極盒36a至36c內(nèi)安裝單個電極針46的情況(見圖2、圖3A、圖 4A和圖5)。
首先，當(dāng)通過傳送器控制裝置80運轉(zhuǎn)傳送器14并且開始傳送工件16時(見圖l， 圖5和圖6)，控制器74最初停止對于閥68輸出閥關(guān)閉信號Sa。同時，控制器74產(chǎn) 生正電壓控制信號Sp和負(fù)電壓控制信號Sm (見圖7的步驟Sl和圖8A),從而使得 正電壓的振幅Vp (正電壓絕對值)變得大于負(fù)電壓的振幅Vm (負(fù)電壓絕對值) (Vp>Vm)，并且更進一步地，使得正電壓的占空比(Tp/T)變得小于負(fù)電壓的占空 比(Tm/T) (Tp/T<Tm/T)，并且分別向正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生 器78輸出正電壓控制信號Sp和負(fù)電壓控制信號Sm。
因此，基于正電壓控制信號Sp，正極性高電壓發(fā)生器76在周期T內(nèi)的時間段Tp 中產(chǎn)生具有振幅Vp的正電壓，并且將該正電壓施加到電極針46，反之，基于負(fù)電壓控 制信號Sm，負(fù)極性高電壓發(fā)生器78在周期T內(nèi)的時間段Tm中產(chǎn)生具有振幅Vm的負(fù) 電壓，并且將該負(fù)電壓施加到電極針46 (步驟S2)。在這種情況下，在周期T內(nèi)，因為對于電極針46交替地施加負(fù)電壓和正電壓，所以在電極針46的末端側(cè)引起電暈放電， 從而在靜電荷消除空間42內(nèi)交替地產(chǎn)生正離子38和負(fù)離子40。
此外，如上所述，通過中斷從控制器74對于閥68輸出閥停止信號Sa，閥68從關(guān) 閉狀態(tài)切換到打開狀態(tài)，結(jié)果，壓縮空氣通過流道72、閥68、流道28、 64和孔54、 56從壓縮空氣供給源70中被引出(見圖5)。在這種情況下，由于在工件16的方向上 經(jīng)由凹部44從孔56噴射出的壓縮空氣的運動，因此交替產(chǎn)生的正離子38和負(fù)離子40 在靜電荷消除空間42 (42a至42c)內(nèi)從電極針46朝向工件16釋放。因此，在靜電荷 消除空間42內(nèi)進行對于工件16的靜電荷的去除(即通過正離子38和負(fù)離子40中和對 工件16充電的正電荷和負(fù)電荷)。
另外，在每個預(yù)定的時間間隔內(nèi)(在每個周期T內(nèi))，控制器74進行關(guān)于從傳送 器控制裝置80輸入的傳送器控制信號Sc是否巳經(jīng)被中斷，也就是工件16的傳送是否 已經(jīng)完成(即電荷去除操作是否已經(jīng)完成)的判定(步驟S3)。在存在傳送器控制信 號Sc輸入的情況下(步驟3中的否)，接下來，判定離子平衡是否巳經(jīng)被破壞(步驟 S4)。
在步驟S4中，控制器74基于來自電流檢測器84的電流檢測信號Si和/或來自表 面電位傳感器20的電位信號Sv計算回流Ir和/或電位的時間平均值。接下來，控制器 74判定回流Ir和/或電位的時間平均值是否為零電平。在這種情況下，如果時間平均值 大體上處于零電平，則控制器74判斷靜電荷消除空間42的離子平衡處于平衡狀態(tài)，并 且返回到步驟S3的處理。結(jié)果，在離子發(fā)生器10中，正電壓控制信號Sp和負(fù)電壓控 制信號Sm以周期T的時間間隔被重復(fù)地輸出到正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電 壓發(fā)生器78，于是，正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高電壓發(fā)生器78以周期T的時 間間隔交替地對于電極針46重復(fù)地施加正電壓和負(fù)電壓。
此外，在步驟S3中，在傳送器控制信號Sc沒有從傳送器控制裝置80中被輸入的 情況下，由于工件16的傳送已經(jīng)完成，因此控制器74判定有必要終止靜電荷消除操作 (步驟S3中的是)。接下來，控制器74中斷對于正極性高電壓發(fā)生器76和負(fù)極性高 電壓發(fā)生器78輸出正電壓控制信號Sp和負(fù)電壓控制信號Sm，同時輸出閥停止信號Sa 到閥68,從而閥68從打開狀態(tài)切換到關(guān)閉狀態(tài)。因此，通過闊68的關(guān)閉，對于電極 針46的正電壓和負(fù)電壓的施加停止，在靜電荷消除空間42中正離子38和負(fù)離子40 的產(chǎn)生停止，以及壓縮空氣從凹部44對于工件16的噴射停止，結(jié)果，離子發(fā)生器IO 的運轉(zhuǎn)結(jié)束(步驟S5)。
附帶地，在步驟S4中，當(dāng)判定靜電荷消除空間42中的離子平衡已經(jīng)破壞時，由于回流Ir和/或電位的時間平均值不處于零電平，而是處于具有正極性或負(fù)極性的電平(步 驟S4中的是)，接下來，判定離子平衡是否向正離子38側(cè)(在正方向上)偏移(步驟 S6)。
更具體地，在步驟S6中，當(dāng)控制器74判定時間平均值是正電平時(步驟S6中的 是)，例如，如果判定回流Ir是正方向上的電流(即從傳送器14通過地面在電阻器82 的方向上流動的電流)，則首先，增大負(fù)電壓的振幅Vm，然后控制器74判斷增大后 的負(fù)電壓的振幅Vm是否超過預(yù)定閾值Vth (步驟S7)。
在步驟S7中，如果判斷為沒有超過閾值Vth (步驟S7中的否)，則控制器74決 定增大負(fù)電壓的振幅Vm，并且將包括關(guān)于增大的振幅Vm'的控制內(nèi)容的負(fù)電壓控制信 號Sm輸出到負(fù)極性高電壓發(fā)生器78。因此，基于輸入的負(fù)電壓控制信號Sm，負(fù)極性 高電壓發(fā)生器78施加具有振幅Vm'的負(fù)電壓(見圖8B和圖9)(步驟S8)。之后，控 制器74返回到步驟S3的處理。
接下來，將給出關(guān)于通過增大(提高)負(fù)電壓來調(diào)節(jié)離子平衡的意義的說明。
當(dāng)長時期使用離子發(fā)生器10時，灰塵可能粘附到電極針46的末端側(cè)，因此污染了 電極針46，或者，擔(dān)心電極針可能被磨損，以致正離子38和負(fù)離子40的產(chǎn)生量趨于 減少。
此外，在對電極針46施加正電壓或負(fù)電壓的情況下，考慮到電荷去除時間(消除 靜電荷所需的時間)，當(dāng)正電壓或負(fù)電壓的振幅Vp、 Vm相同時，由電壓極性引起的 差別無法感知(見圖11A和圖11B)。但是，另一方面，考慮到在靜電荷消除空間42 (42a至42c)內(nèi)產(chǎn)生的臭氧的密度(臭氧密度)，當(dāng)正電壓或負(fù)電壓的振幅Vp、 Vm 相同時，負(fù)電壓的情況下的臭氧密度大體上大于正電壓的情況下的臭氧密度(見圖10A 和圖10B)。
因此，當(dāng)負(fù)電壓的振幅Vm較大時，離子發(fā)生器10和靜電荷消除系統(tǒng)12中使用的 金屬(例如鎢電極針46)被氧化并受到侵蝕?；蛘?，存在離子發(fā)生器的用戶將臭氧感 覺為異常氣味的擔(dān)憂。在這種情況下，如果施加到電極針46的負(fù)電壓的振幅Vm保持 較小，則可以減少臭氧密度(見圖10A)。但是，當(dāng)減少振幅Vm時，由于電極針46 的末端側(cè)的電場強度減小并且負(fù)離子40的產(chǎn)生量減少，因此正離子38和負(fù)離子40之 間的離子平衡被破壞，并且從工件16消除靜電荷所需的時間變得相當(dāng)長。(見圖IIA)。
因此，根據(jù)本實施例，通過將負(fù)電壓的振幅Vm設(shè)定得相對較小，由負(fù)電壓的施加 所引起的臭氧密度減小，而通過延長施加負(fù)電壓的時間周期(對電極46、 48施加負(fù)電 壓的時間Tm)，補償因減小負(fù)電壓的振幅Vm而引起的負(fù)離子40的產(chǎn)生量的減少。
18在這種情況下，通過延長施加負(fù)電壓的時間周期(時間Tm)，縮短正電壓的時間周期 (對電極46施加正電壓的時間Tp)也是必要的。因此，將正電壓的振幅Vp設(shè)定得較 大。更具體地，通過增大正電壓的振幅Vp，補償因縮短施加正電壓的時間周期而引起 的正離子的產(chǎn)生量的減少。因此，能夠調(diào)節(jié)(維持)正離子38和負(fù)離子40之間的離子平衡。
此外，根據(jù)本實施例，使正離子38的產(chǎn)生量(正離子振幅Vp)符合標(biāo)準(zhǔn)。在負(fù)離 子的產(chǎn)生量減少，并且離子平衡因電極針46的末端側(cè)上的灰塵的粘附或電極針46的磨 損而朝向正離子38側(cè)偏移的情況下，控制器74執(zhí)行步驟S6至S8的處理，從而使得 負(fù)電壓的振幅Vm增大到Vra'。通過增加負(fù)離子40的產(chǎn)生量，即使當(dāng)灰塵粘附時，或 在電極針46磨損的情況下，也能夠快速地調(diào)節(jié)離子平衡的偏移。
在圖10A、圖IOB、圖11A和圖11B中，沿橫軸獲得正電壓和負(fù)電壓的振幅Vp、 Vm，或基于振幅Vp和Vm的電極針46末端處的電場強度。
以上意味通過增大(提高)負(fù)電壓對離子平衡的調(diào)節(jié)。
返回到圖7的流程圖，在步驟S7中，當(dāng)控制器將負(fù)電壓的振幅Vm增大到Vm'時， 在判定存在已經(jīng)增加后的振幅Vm"將超過閾值Vth (Vm〃>Vth)的顧慮的情況下(步驟 S7中的是和圖9)，表示超過閾值的報警信號Se被輸出到顯示裝置32。顯示裝置32 基于報警信號Se警告用戶(步驟S9)。此后，即使傳送器14當(dāng)前正在傳送工件16， 控制器74也執(zhí)行步驟S5的終止處理。
更具體地，因為負(fù)電壓的振幅Vm小于正電壓的振幅Vp，所以當(dāng)電極針46被污染 時，負(fù)離子40的產(chǎn)生量在短時間內(nèi)比正離子38的產(chǎn)生量減少得多。此外，因為正電壓 的絕對值Vp大于負(fù)電壓的絕對值Vm，所以即使電極針46被污染，正離子38的產(chǎn)生 量也不會減少到與負(fù)離子40的產(chǎn)生量相同的程度。因此，與正離子38的產(chǎn)生量相比， 負(fù)離子40的產(chǎn)生量對于電極針46的污染更加敏感地變化。因而，如上所述，如果通過 判定振幅Vm〃是否已經(jīng)超過閾值Vth來判斷電極針46已經(jīng)被污染，則能夠可靠地檢測 電極針46的污染。
而且，在步驟S6中，當(dāng)控制器74判定時間平均值是負(fù)電平時(步驟S6中的否)， 例如，當(dāng)判定回流Ir是在負(fù)方向上流動的電流(通過地面從電阻器82朝向傳送器14 流動的電流)時，用于減小負(fù)電壓的振幅Vm的負(fù)電壓控制信號Sm產(chǎn)生并被輸出到負(fù) 極性高電壓發(fā)生器78。結(jié)果，在負(fù)電壓的振幅Vm減小后，負(fù)極性高電壓發(fā)生器基于 輸入的負(fù)電壓控制信號Sm將該負(fù)電壓施加到電極針46 (步驟S10)。然后控制器74 返回到步驟S3的處理。如上所述，采用根據(jù)本實施例的離子發(fā)生器10和靜電荷消除系統(tǒng)12，在對于電極 針46、 58施加正電壓和負(fù)電壓的期間，將負(fù)電壓的振幅Vm (絕對值)設(shè)定為小于正 電壓的振幅Vp (絕對值)(Vp>Vm)。此外，將負(fù)電壓的施加時間周期(時間Tm) 設(shè)定為長于正電壓的施加時間周期(時間Tp) (Tp<Tm)。換句話說，將正電壓的振 幅Vp設(shè)定為大于負(fù)電壓的振幅Vm，同時將正電壓的施加時間周期設(shè)定為短于負(fù)電壓 的施加時間周期。
也就是說，由于將負(fù)電壓的振幅Vm設(shè)定得相對較小，所以即使當(dāng)交替地施加正電 壓和負(fù)電壓，并且在靜電荷消除空間42 (42a至42c)內(nèi)產(chǎn)生正離子38和負(fù)離子40時， 通過施加負(fù)電壓也能夠可靠地控制臭氧的產(chǎn)生。結(jié)果，臭氧的產(chǎn)生量減少，能夠可靠地 防止離子發(fā)生器10和靜電荷消除系統(tǒng)12中采用的金屬氧化，同時提高了離子發(fā)生器 10和靜電荷消除系統(tǒng)12的商業(yè)價值。
此外，因為對應(yīng)于負(fù)電壓的振幅Vm的減小將負(fù)電壓的施加時間設(shè)定得較長，所以 不可避免地將正電壓的施加時間設(shè)定得較短。因此，將正電壓的振幅Vp設(shè)定得較大。 更具體地，通過延長負(fù)電壓的施加時間，補償因減少負(fù)電壓的振幅Vm而引起的負(fù)離子 40的產(chǎn)生量的減少，而另一方面，通過增大正電壓的振幅Vp，補償因縮短正電壓的施 加時間而引起的正離子38的產(chǎn)生量的減少。因此，能夠容易地調(diào)節(jié)(維持)正離子38 和負(fù)離子40之間的離子平衡，并且能夠快速地消除對工件16充電的正電荷和負(fù)電荷。
因此，根據(jù)本實施例，通過用上述設(shè)定條件對電極針46、 58交替地施加正電壓和 負(fù)電壓，并且交替地產(chǎn)生正離子38和負(fù)離子40，能夠一舉減少臭氧的產(chǎn)生量，維持離 子平衡，并縮短從工件去除靜電荷所需的時間。
此外，即使在由于灰塵粘附從而污染電極針46、 58,或因長時期使用離子發(fā)生器 10而使電極針46、 58磨損，造成正離子38和負(fù)離子40的產(chǎn)生量減少的情況下，通過 基于來自用作離子平衡檢測傳感器的表面電位傳感器20的電位信號Sv，和/或基于來 自電流檢測器84的電流檢測信號Si (檢測結(jié)果)調(diào)節(jié)負(fù)電壓和/或正電壓的振幅Vp、 Vm，能夠抑制離子平衡或從工件去除靜電荷所需的時間隨時間的變化。
更具體地，在檢測結(jié)果表明在靜電荷消除空間42中的正離子38的量大于負(fù)離子 40的量的情況下，通過增大與正離子38的量和負(fù)離子40的量之間的差相對應(yīng)的負(fù)電 壓的振幅Vm，即使因負(fù)離子40的產(chǎn)生量降低而引起離子平衡朝向正離子38側(cè)偏移， 也能夠可靠地檢測并且快速地調(diào)節(jié)離子平衡中的這種偏移。
此外，當(dāng)判斷負(fù)電壓的振幅Vm在增大后(Vm〃)超過閾值Vth時，由于顯示裝置 32向外報告該判斷結(jié)果，所以離子發(fā)生器IO和靜電荷消除系統(tǒng)12的用戶能夠判定電
20極針46、 58因灰塵的粘附而被污染，或電極針46、 58已經(jīng)磨損，以致即使較高電壓電 平的負(fù)電壓被施加到電極針46、 58，也不能期望負(fù)離子40的產(chǎn)生量增加并且從工件16 消除靜電荷所需的時間將過長。于是，用戶能夠快速地更換電極36a至36c。結(jié)果，便 于維護離子發(fā)生器10和靜電荷消除系統(tǒng)12。
更具體地，因為負(fù)電壓的振幅Vm小于正電壓的振幅Vp，所以當(dāng)電極針46、 58 被污染時，負(fù)離子40的產(chǎn)生量在短時間內(nèi)減少得比正離子38的產(chǎn)生量多。此外，因為 正電壓的振幅Vp大于負(fù)電壓的振幅Vm,所以即使電極針46、 58被污染，正離子38 的產(chǎn)生量也不會減少到與負(fù)離子40的產(chǎn)生量相同的程度。因此，與正離子38的產(chǎn)生量 相比，負(fù)離子40的產(chǎn)生量對于電極針46、 58的污染變化敏感。從而，根據(jù)如上所述的 本實施例，通過判定負(fù)電壓的振幅Vm (Vm")是否超過閾值Vth，能夠快速地判定電 極針46、 58是否被污染，因此，能夠可靠地檢測出電極針46、 58的污染。
此外，在檢測結(jié)果表明在靜電荷消除空間42中負(fù)離子40的產(chǎn)生量大于正離子38 的產(chǎn)生量的情況下，如果對應(yīng)于正離子38的量和負(fù)離子40的量之間的差，減小負(fù)電壓 的振幅Vm，則即使離子平衡已經(jīng)朝向負(fù)離子40側(cè)偏移，也能夠可靠地檢測并且快速 地調(diào)節(jié)離子平衡中的這種偏移。更具體地，因為負(fù)離子40的產(chǎn)生量容易改變，所以通 過改變負(fù)電壓的振幅Vm能夠可靠地調(diào)節(jié)離子平衡。
而且，如上所述，電流檢測器84檢測流經(jīng)電阻器82的回流Ir，或表面電位傳感器 20檢測靜電荷消除空間42的電位，于是，控制器74基于該檢測結(jié)果調(diào)節(jié)正電壓和/或 負(fù)電壓的振幅Vp、 Vm。因此，能夠容易地調(diào)節(jié)離子平衡中的偏移。
更進一步地，在對電極針46施加一次正電壓的時間周期(時間Tp)與對電極針施 加一次負(fù)電壓的時間周期(Tm)之和等于一個周期T的情況下，控制器74計算至少一 個周期T內(nèi)的正離子38和負(fù)離子40之間的離子平衡的時間平均值(即回流Ir的時間 平均值或電位的時間平均值)，并且基于其計算結(jié)果調(diào)節(jié)正電壓和/或負(fù)電壓的絕對值 Vp、 Vm。因此，能夠以高精度調(diào)節(jié)離子平衡。
更進一步地，由于基于上述檢測結(jié)果，控制器74將正電壓控制信號Sp輸出到正極 性高電壓發(fā)生器76，同時將負(fù)電壓控制信號Sm輸出到負(fù)極性高電壓發(fā)生器78，能夠 可靠地執(zhí)行用于調(diào)節(jié)與離子平衡偏移相對應(yīng)的正電壓和/或負(fù)電壓的絕對值Vp、 Vm的 反饋控制。
更進一步地，因為使用電極針46、 58，所以當(dāng)對電極針46、 58施加正電壓或負(fù)電 壓時使得電極針46、 58的末端側(cè)的電場強度較大，因此能夠容易地增加正離子38或負(fù) 離子40的產(chǎn)生量。更進一步地，通過在電極針46、 58的終端48、 60側(cè)上設(shè)置接地電極66以便使其 遠(yuǎn)離電極針46、 58，電極針46、 58末端側(cè)的電場強度通過電極針46、 58和接地電極 66之間的電位關(guān)系被確定。結(jié)果，能夠可靠地抑制由電極針46、 58和工件16之間的 距離引起的正離子38和負(fù)離子40的產(chǎn)生量的變化。
更進一步地，當(dāng)負(fù)電壓或正電壓被施加到電極針46、 58時，壓縮空氣供給源70 通過流道72、閥68和流道28向離子發(fā)生器10提供壓縮空氣，并且離子發(fā)生器10在 從電極46、 58朝向工件16的方向上噴射壓縮空氣。因此，通過噴射的壓縮空氣使正離 子38和負(fù)離子40可靠地到達(dá)工件16，并且能夠高效地進行從工件16去除靜電荷。
根據(jù)本實施例的靜電荷消除系統(tǒng)12不局限于上述描述，可以對其各種結(jié)構(gòu)進行變化。
更具體地，如圖12所示，可以在傳送器14的上方沿著工件16的傳送方向以預(yù)定 間隔設(shè)置離子發(fā)生器10A至10D，并且當(dāng)從工件16去除靜電荷時，發(fā)射機86(同步控 制單元)對于離子發(fā)生器IOA至10D中的每一個離子發(fā)生器輸出同步信號Ss。
在這種情況下，離子發(fā)生器10A至10D具有與上述離子發(fā)生器10類似的結(jié)構(gòu)，此 外，施加到電極針46的電壓的極性以同步信號Ss確定的給定時間被一起切換(見圖 13)。
從而，如圖13A至圖13E所示，在離子發(fā)生器10A至10D (第一到第四離子發(fā)生 器)中的每一個離子發(fā)生器中，基于由負(fù)脈沖和正脈沖構(gòu)成的同步信號Ss的輸入，與 正脈沖同步并且施加到電極針46的電壓的極性能夠一起從負(fù)電壓切換到正電壓，而與 負(fù)脈沖同步并且施加到電極針46的電壓的極性能夠一起從正電壓切換到負(fù)電壓。
而且，在圖12中，參考數(shù)字42A至42D表示由從離子發(fā)生器IOA至10D中的每 一個離子發(fā)生器釋放的正離子38和負(fù)離子40所構(gòu)成的靜電荷消除空間，其中上述靜電 荷消除空間42a至42c是從離子發(fā)生器10A至10D的側(cè)面被觀察的。此外，靜電荷消 除空間42A至42D具有從離子發(fā)生器10A至10D朝向工件16擴大的形狀，以致沿工 件16的傳送方向的上表面被靜電荷消除空間42A至42D覆蓋。此外，如圖13A至圖 13E所示，當(dāng)施加負(fù)電壓時，彼此具有不同振幅的負(fù)電壓(振幅Vml至Vm4的負(fù)電壓) 被分別施加到離子發(fā)生器IOA至10D中的每一個離子發(fā)生器的電極針46。
此外，如圖14所示，在離子發(fā)生器IOA至IOD之中，離子發(fā)生器10A的控制器 74可以具有與上述發(fā)射機86 (見圖12)類似的功能，以便同步信號Ss可以從離子發(fā) 生器10A輸出到其它離子發(fā)生器10B至10D。在這種情況下，離子發(fā)生器10A至10D 中的每一個離子發(fā)生器也可以執(zhí)行電壓極性的同步切換，如圖13A至13E的時間圖所
22不。
以這種方式，利用圖12和圖14所示的靜電荷消除系統(tǒng)12，如果同步運轉(zhuǎn)多個離 子發(fā)生器10A至10D以從工件16消除靜電荷，則由于離子發(fā)生器10A至10D中的每 一個離子發(fā)生器的電壓極性的切換被同步，所以能夠有效地進行從工件16消除靜電荷。 此外，采用如圖12和圖14的結(jié)構(gòu)，假設(shè)至少一個離子發(fā)生器被驅(qū)動并運轉(zhuǎn)，由于基于 外部同步信號Ss的輸入來執(zhí)行電壓極性的切換，所以能夠進行從工件16去除靜電荷。 更具體地，即使在圖12所示的離子發(fā)生器10A至10D中僅有一個離子發(fā)生器被驅(qū)動的 情況下，或者在將圖14的離子發(fā)生器10A用作發(fā)射機并且離子發(fā)生器10B至10D中 僅有一個離子發(fā)生器被驅(qū)動的情況下，也能夠?qū)τ诠ぜ?6進行靜電荷的消除。
本發(fā)明不局限于上述實施例，并且當(dāng)然可以在其中采用各種其它或另外的結(jié)構(gòu)，而 不背離本發(fā)明的本質(zhì)和要旨。
權(quán)利要求
1. 一種離子發(fā)生器，其特征在于，包括至少一個電極(46)，其中將施加到所述電極(46)的負(fù)電壓的絕對值設(shè)定為小于施加到所述電極(46)的正電壓的絕對值，并且將對所述電極(46)施加負(fù)電壓的時間周期設(shè)定為長于對所述電極(46)施加正電壓的時間周期，并且其中通過對所述電極(46)施加正電壓而在靜電荷消除空間(42、42a-42c、42A-42D)中產(chǎn)生正離子(38)與通過對所述電極(46)施加負(fù)電壓而在所述靜電荷消除空間(42、42a-42c、42A-42D)中產(chǎn)生負(fù)離子(40)交替地進行。
2. —種離子發(fā)生器，其特征在于，包括至少兩個電極(46， 58)， 其中將施加到一個所述電極(58)的負(fù)電壓的絕對值設(shè)定為小于施加到另一個所述電極(46)的正電壓的絕對值，并且將對所述一個電極(58)施加負(fù)電壓的時間周期設(shè) 定為長于對所述另一個電極(46)施加正電壓的時間周期，并且其中通過對所述另一個電極(46)施加正電壓而在所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中產(chǎn)生正離子(38)與通過對所述一個電極(58)施加負(fù)電壓而在 所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)產(chǎn)生負(fù)離子(40)交替地進行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于，進一步包括 用于檢測所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中正離子(38)和負(fù)離子(40)的離子平衡的離子平衡檢測單元(20、 83);和用于控制所述正電壓和/或所述負(fù)電壓的控制單元(79)，其中所述控制單元(79)基于所述離子平衡檢測單元(20、 83)的離子平衡的檢測 結(jié)果調(diào)節(jié)所述正電壓和/或所述負(fù)電壓的絕對值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于，在所述檢測 結(jié)果表明在所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中正離子(38)的量大于負(fù) 離子(40)的量的情況下，所述控制單元(79)對應(yīng)于正離子(38)的量和負(fù)離子(40) 的量之間的差，增加所述負(fù)電壓的絕對值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于，進一步包括報警單元(32)，其中，當(dāng)所述負(fù)電壓的絕對值增加時，如果所述控制單元(79)判定所述負(fù)電壓的 絕對值在增加后超過預(yù)定閾值，則所述控制單元(79)輸出判定結(jié)果到所述報警單元 (32)，并且其中所述報警單元(32)向外報告所述判定結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于，其中，在所 述檢測結(jié)果表明在所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中負(fù)離子(40)的量 大于正離子(38)的量的情況下，所述控制單元(79)對應(yīng)于負(fù)離子(40)的量和正離 子(38)的量之間的差，減小所述負(fù)電壓的絕對值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于，其中 所述離子平衡檢測單元(83)包括連接到地的電流檢測單元；所述電極(46)通過所述控制單元(79)連接到所述電流檢測單元(83);所述電流檢測單元(83)檢測電流，所述電流對應(yīng)于通過所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)和所述地在所述電極(46)和所述電流檢測單元(83)之間流動的 正離子(38)的量和負(fù)離子(40)的量；和所述控制單元(79)基于由所述電流檢測單元(83)檢測到的電流的大小和方向來 調(diào)節(jié)所述正電壓和/或所述負(fù)電壓的絕對值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于，其中 所述離子平衡檢測單元(20)包括設(shè)置在所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、42A-42D)內(nèi)的電位檢測單元(20)，所述電位檢測單元(20)用于檢測與所述靜電荷 消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中的正離子(38)的量和負(fù)離子(40)的量相對應(yīng) 的電位；和所述控制單元(79)基于由所述電位檢測單元(20)檢測到的電位的大小和極性來 調(diào)節(jié)正電壓和/或負(fù)電壓的絕對值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于，其中 假設(shè)對所述電極(46)施加一次所述正電壓的時間周期和對所述電極(46)施加一次所述負(fù)電壓的時間周期之和等于一個周期，則所述控制單元(79)計算正離子(38)和負(fù)離子(40)的離子平衡經(jīng)過至少一個周 期的時間平均值，并且基于其計算結(jié)果調(diào)節(jié)所述正電壓和/或所述負(fù)電壓的絕對值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于， 所述控制單元(79)包括產(chǎn)生控制信號的控制器(74),連接到所述電極(46)的電壓發(fā)生器(76、 78)，所述電壓發(fā)生器(76、 78)基于所述控制信號產(chǎn)生所述正電壓 和所述負(fù)電壓并且對所述電極(46)施加所述正電壓和所述負(fù)電壓，其中，當(dāng)所述離子平衡檢測單元(20、 83)檢測離子平衡時，所述控制器(74)產(chǎn) 生與檢測結(jié)果相對應(yīng)的檢測信號，并且所述電壓發(fā)生器(76、 78)基于所述控制信號調(diào) 節(jié)所述正電壓和/或所述負(fù)電壓的絕對值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于，其中所述 電極(46)包括針狀電極。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，其特征在于； 在所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)內(nèi)，在所述針狀電極(46)的末端側(cè)產(chǎn)生正離子(38)和負(fù)離子(40);和在遠(yuǎn)離所述針狀電極(46)的所述針狀電極(46)的基端側(cè)設(shè)置板狀接地電極(66)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器(10A-10D)，其特征在于，所述離子發(fā)生 器(10A-10D)在由外部信號確定的時刻，切換施加到所述電極(46)的電壓的極性。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的離子發(fā)生器(10A-10D)，其特征在于，在設(shè)置多個所 述離子發(fā)生器(10A-10D)的情況下，在由信號確定的時刻，同步改變施加到所有每個 所述離子發(fā)生器(10A-10D)的所述電極(46)的電壓的極性。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器(10A-10D)，其特征在于； 在設(shè)置多個所述離子發(fā)生器(10A-10D)的情況下，在這些離子發(fā)生器(10A-10D)之中， 一個離子發(fā)生器(10A)輸出同步信號到其它離子發(fā)生器(10B-10D);并且在由信號確定的時刻，同步改變施加到所有每個所述離子發(fā)生器(10A-10D)的所 述電極(46)的電壓的極性。
16. —種靜電荷消除系統(tǒng)，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器(10、 10A-10D)，和用于傳送工件(16)的工件傳送單元(14)，其中，當(dāng)所述工件(16)被所述工件傳送單元(14)傳送到所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中時，對所述工件(16)充電的電荷被正離子(38)和負(fù)離子(40) 中和，從而從所述工件(16)消除靜電荷。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的靜電荷消除系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括 通過流道(28、 72)連接到所述離子發(fā)生器(10、 10A-10D)的空氣供給源(70)， 其中，當(dāng)所述正電壓或所述負(fù)電壓被施加到所述電極(46)時，所述空氣供給源(70)通過所述流道(28、 72)向所述離子發(fā)生器(10、 10A-10D)供給空氣，并且，其中所述離子發(fā)生器(10、 10A-10D)在從所述電極(46)朝向所述工件(16)的 方向上噴射空氣。
18. —種離子平衡調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟將施加到至少一個電極(46)'的負(fù)電壓的絕對值設(shè)定為小于施加到所述電極(46) 的正電壓的絕對值，并且將對所述電極(46)施加負(fù)電壓的時間設(shè)定為長于對所述電極 (46)施加正電壓的時間；和交替地進行通過對所述電極(46)施加正電壓而在靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中產(chǎn)生正離子(38)和通過對所述電極(46)施加負(fù)電壓而在靜電荷消除空 間(42、 42a-42c、 42A-42D)中產(chǎn)生負(fù)離子(40)。
19. 一種離子平衡調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟在設(shè)置至少兩個電極(46、 58)的情況下，將施加到一個電極(58)的負(fù)電壓的絕 對值設(shè)定為小于施加到另一個電極(46)的正電壓的絕對值，并且將對所述一個電極(58) 施加負(fù)電壓的時間設(shè)定為長于對所述另一電極(46)施加正電壓的時間；和交替地進行通過對所述另一個電極(46)施加正電壓而在靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中產(chǎn)生正離子(38)和通過對所述一個電極(58)施加負(fù)電壓而在 靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中產(chǎn)生負(fù)離子(40)。
20. —種工件靜電荷消除方法，其特征在于，當(dāng)根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，在 所述靜電荷消除空間(42、 42a-42c、 42A-42D)中，交替地進行正離子(38)的產(chǎn)生和負(fù)離子(40)的產(chǎn)生時，所述工件靜電荷消除方法包括以下步驟所述工件(16)被所述工件傳送單元(14)傳送到所述靜電荷消除空間(42、42a-42c、 42A-42D)中；和正離子(38)和負(fù)離子(40)中和對所述工件(16)充電的電荷，從而從所述工件 (16)消除靜電荷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子發(fā)生器，靜電荷消除系統(tǒng)，離子平衡調(diào)節(jié)方法和工件靜電荷消除方法。在離子發(fā)生器(10、10A-10D)中，當(dāng)正電壓和負(fù)電壓被施加到電極(46)時，將負(fù)電壓的振幅Vm設(shè)定為小于正電壓的振幅Vp(Vp＞Vm)，并且此外，將對電極(46)施加負(fù)電壓的時間Tm設(shè)定為長于對電極(46)施加正電壓的時間Tp(Tp＜Tm)。
文檔編號H01T23/00GK101521979SQ200910004300
公開日2009年9月2日 申請日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者佐藤俊夫, 土屋元, 安岡孝, 鈴木智 申請人:Smc株式會社