專利名稱：電離器和靜電荷消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于消除靜電荷消除區(qū)域中的靜電荷的電離器和靜電荷消除方法。
背景技術(shù)：
至今，已知利用電暈放電的電離器作為一種用于消除在靜電荷消除區(qū)域之內(nèi)(例 如，在帶有靜電的本體上)的靜電的靜電荷消除設(shè)備。參見，例如，第6，693，788號美國專 利，日本特開第2008-288072號專利公報和第W02007/122742號國際公報。這種電離器將 正離子或負離子釋放至靜電荷消除區(qū)域，該正離子或負離子通過向電極施加高壓所引起的 電暈放電產(chǎn)生，從而通過該正離子或負離子消除包含在靜電荷消除區(qū)域之內(nèi)的靜電。關(guān)于第6，693，788號美國專利、日本特開第2008-288072號專利公報和第 W02007/122742號國際公報中揭示的電離器，現(xiàn)在將參考圖8A到12B作出說明。為了簡化 說明，在圖8A到12B中，其結(jié)構(gòu)元件的部分被顯示為放大圖或示意圖。如圖8A所示，根據(jù)第6，693，788號美國專利的說明書的電離器配備有針電極100 和接地電極102，接地電極102被布置在本體104和針電極100之間，靜電荷將從本體104 上被消除。例如，在將具有周期T和50%占空比的AC電壓(即，其中+V的施加電壓和-V 的施加電壓相互重復的高電壓)施加到針電極100的情況下，在針電極100和接地電極102 之間形成未圖示的電場(電力線)，接地電極102面對針電極100。因此，在針電極100的 頂端產(chǎn)生電場集中，并且利用由電場集中所引起的電暈放電，在AC電壓的正半周期(+V施 加電壓)中，在頂部附近產(chǎn)生正離子106(參見圖9A)，反之，在AC電壓的負半周期(-V施加 電壓)中，在頂部附近產(chǎn)生負離子108(參見圖9B)。因此，通過使正離子106或負離子108在兩個接地電極102之間經(jīng)過(即，穿過設(shè) 置在電離器中的開口)并向本體104釋放這種離子，消除使本體104帶電的電荷(靜電)。此外，如圖8B所示，AC電壓以時間t5Q、t51、t52、t53、t54、t55指示的時刻在正負極性 之間轉(zhuǎn)換。如圖10所示，在日本特開第2008-288072號專利公報中所揭示的電離器中，當從 本體104中看出電離作用時，兩個針電極IOOaUOOb被布置在兩個接地電極102之間。在 這種情況下，當+V直流電壓被施加到一個針電極IOOa并且-V直流電壓被施加到另一個針 電極IOOb時，電壓被加到針電極IOOa和接地電極102之間的區(qū)域以及針電極IOOb和接 地電極102之間的區(qū)域，并且在針電極IOOa和針電極IOOb之間形成未圖示的電場(電力 線)。結(jié)果，由于由針電極IOOaUOOb的頂端處產(chǎn)生的電場集中所引起電暈放電，因此在針 電極IOOa的頂端附近產(chǎn)生大量正離子106，而在針電極IOOb的頂端附近產(chǎn)生大量負離子 108。正離子106和負離子108穿過各個接地電極102之間的開口，并且朝向本體104被分 別釋放，從而消除本體104的靜電。如圖IlA所示，第W02007/122742號國際公報揭示了一種構(gòu)造，其中不需要接地電 極102 (參見圖8A和圖9A到10)。在這種情況下，如圖IlB所示的AC電壓被施加到一個針電極100a，并且如圖IlC所示的相對于上述AC電壓相位相反180°的AC電壓被施加到另 一個針電極IOOb0此外，如圖IlB和IlC所示，各個AC電壓以時間t60、t61、t62、t63、t64、t65 指示的時刻在正負極性之間轉(zhuǎn)換。作為其結(jié)果，例如，如圖12A所示，當+V的施加電壓(參見圖11B)被施加到針電極 IOOa并且-V的施加電壓(參見圖11C)被施加到針電極IOOb時，在各個針電極IOOaUOOb 之間形成未圖示的電場(電力線)，并且在針電極IOOaUOOb的各個頂端處產(chǎn)生大電場集 中。利用由電場集中所引起的電暈放電，在針電極IOOa的頂部附近產(chǎn)生大量正離子106，而 在針電極IOOb的頂部附近產(chǎn)生大量負離子108。正離子106沿著電力線向針電極IOOb遷 移，并且負離子108沿著電力線向針電極IOOa遷移。另外，在時間t61、t63、t65處的正負極性之間的切換時刻，當針電極IOOaUOOb的電 壓電平變成零時，如圖12B所示，在針電極100a、IOOb之間的正離子106和負離子108朝向 本體104被釋放，從而從本體104消除靜電。此外，在圖12A和12B中，以包圍正離子106 或負離子108的虛線區(qū)域顯示正離子106群或負離子108群。但是，采用根據(jù)第6，693，788號美國專利的說明書的電離器，如圖9A和9B所示， 因為正離子106和負離子108沿著形成在針電極100和接地電極102之間的未圖示的電力 線被接地電極102感應和吸收，所以實際上到達本體104的正離子106或負離子108的數(shù) 目減少。另一方面，圖10中所示的日本特開第2008-288072號專利公報的電離器能夠產(chǎn)生 大量正離子106或負離子108，因為與第6，693，788號美國專利的說明書中揭示的電離器 相比，針電極IOOaUOOb的頂端處的電場集中是大的(參見圖8A到9B)。盡管，類似于第 6，693，788號美國專利的情況，正離子106和負離子108易于分別被接地電極102感應和 吸收。此外，正離子106向針電極IOOb遷移，而負離子108向針電極IOOa遷移。因此，正 離子106和負離子108在其遷移期間結(jié)合在一起，并且負離子108被針電極IOOa感應和吸 收，且另外，正離子106被針電極IOOb感應和吸收。結(jié)果，即使產(chǎn)生大量正離子106和負離 子108，也不能增加從本體104消除靜電所需的正離子和負離子的數(shù)目。因此，采用日本特 開第2008-288072號專利公報的電離器，無用地產(chǎn)生大量離子。關(guān)于該問題，采用圖IlA到12B所示的第W02007/122742號國際公報的電離器，由 于不需要制造接地電極102(參見圖8A和圖9A至10)，因此可以避免正離子106和負離子 108被這種接地電極102感應和吸收。但是，在AC電壓的正負部分之間在時間t6(1、t61、t62、 t63、t64、t65的時刻進行轉(zhuǎn)換的情況下，因為施加到針電極IOOaUOOb的AC電壓的極性在正 離子106和負離子108朝向本體104被引導并釋放之后立即被轉(zhuǎn)換，所以被引導向本體的 正離子106和負離子108合并在一起，從而，正離子106和負離子108在極性轉(zhuǎn)換之后立即 被針電極IOOaUOOb感應和吸收。結(jié)果，朝向本體104釋放的正離子106和負離子108的 數(shù)目減少。如此，采用第6，693，788號美國專利、日本特開第2008-288072號專利公報和第 W02007/122742號國際公報中揭示的電離器，從本體消除靜電所需的離子的產(chǎn)生效率(來 自電離器的離子的釋放率)減低，因此，通過這種電離器消除靜電的效率是低的。關(guān)于上述問題，可以考慮在針電極100、100a、100b的后面布置接地電極并增加 針電極100、100a、IOOb的頂端處的電場集中，或者，提高針電極100、100a、IOOb的電壓電平。但是，如果在針電極100、100a、100b的后面定位接地電極，則因為必須保證接地電 極布置的空間，所以使得電離器比例更大。另一方面，在升高電壓電平致使產(chǎn)生大量離 子的情況下，由于第6，693，788號美國專利、日本特開第2008-288072號專利公報和第 W02007/122742號國際公報的上述問題，因此不能提高靜電消除效率。此外，因為為了升高 電壓電平，需要用于產(chǎn)生較高的電壓的高電壓產(chǎn)生器，同時在這種情況下，使得電離器比例 更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提高離子的產(chǎn)生效率(即，從電離器釋放離子的效率)來提 高消除靜電荷消除區(qū)域中的靜電的效率。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的電離器包括高電壓產(chǎn)生單元和至少兩個電極， 高電壓產(chǎn)生單元用于將第一 AC電壓施加到來自至少兩個電極之中的第一電極，并將第二 AC電壓施加到來自至少兩個電極之中的第二電極，第二 AC電壓具有比第一 AC電壓的頻率
高的頻率。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的靜電荷消除方法包括通過將第一 AC電壓施加 到來自至少兩個電極之中的第一電極，并且通過將第二 AC電壓施加到來自至少兩個電極 之中的第二電極，以產(chǎn)生正離子和負離子的步驟，第二AC電壓具有比第一AC電壓的頻率高 的頻率，以及然后通過將產(chǎn)生的正離子或產(chǎn)生的負離子釋放到靜電荷消除區(qū)域以消除靜電 荷消除區(qū)域的靜電荷的步驟。如前所述，采用第6，693，788號美國專利、日本特開第2008-288072號專利公報和 第TO2007/122742號國際公報的電離器，即使因電暈放電而產(chǎn)生大量正離子或負離子，因 為實際上向靜電荷消除區(qū)域(本體104)釋放的正離子106和負離子108的數(shù)目因接地電 極的存在(參見圖8A、9A、9B和10)而減少，或者通過在轉(zhuǎn)換極性的時刻釋放正離子106和 負離子108(參見圖12B)而減少，所以在靜電荷消除區(qū)域之內(nèi)的靜電的靜電荷消除效率也 是低的。因此，采用本發(fā)明，將施加到第二電極的第二 AC電壓的頻率設(shè)置成高于施加到第 一電極的第一 AC電壓的頻率。因此，由于施加到第一電極和第二電極的AC電壓的極性，從而產(chǎn)生施加到第一電 極和第二電極的AC電壓互相不同的時間間隔(即，其中一個電極變成正極性而另一個電極 變成負極性的時間間隔)，以及施加到第一電極和第二電極的AC電壓互相相同的時間間隔 (艮P，其中一個電極和另一個電極的極性分別都為正極性或者負極性的時間間隔)。在這種情況下，在極性互相不同時的時間間隔期間，在各個電極附近產(chǎn)生正離子 和負離子。此外，在極性互相相同時的時間間隔期間，因為在各個電極附近產(chǎn)生的離子的極 性同樣變成互相相同，所以作為離子和各個電極之間起作用的排斥力的結(jié)果，離子從電離 器向靜電荷消除區(qū)域被釋放。換句話說，采用本發(fā)明，因為不需要接地電極102，所以可以避免第6，693，788號 美國專利和日本特開第2008-288072號專利公報中的離子被接地電極感應和吸收以及向 靜電荷消除區(qū)域釋放的離子的數(shù)目減少的問題。此外，因為將釋放正離子和負離子的時間間隔與產(chǎn)生正離子和負離子的時間間隔分開設(shè)置，所以將在與極性轉(zhuǎn)換相對應的時刻釋放的這種正離子和負離子是不必要的。因 此，可以向靜電荷消除區(qū)域可靠地釋放正離子和負離子，而不減少產(chǎn)生的正離子和負離子 的數(shù)目。此外，根據(jù)本發(fā)明，如上所述，將第二 AC電流的頻率設(shè)置成高于第一 AC電流的頻 率。因此，期間上述極性互相不同的時間間隔(即，產(chǎn)生正離子和負離子時的時間間隔)，和 期間上述極性互相相同的時間間隔(即，產(chǎn)生的正或負離子被釋放到靜電荷消除空間中時 的時間間隔)，在兩種情況下都短于第一 AC電壓中的正極性的時間或者負極性的時間。然 而，采用本發(fā)明，通過相互地重復那些時間間隔，在正離子或負離子隨極性轉(zhuǎn)換而被電極感 應和吸收之前，通過利用排斥力，可以向靜電荷消除區(qū)域釋放正離子或負離子。因此，采用本發(fā)明，同樣可以避免第W02007/122742號國際公報的問題。如此，采用本發(fā)明，與第6，693，788號美國專利、日本特開第2008-288072號專利 公報和第W02007/122742號國際公報所揭示的內(nèi)容相比，通過設(shè)置經(jīng)由排斥力向靜電荷消 除區(qū)域釋放正離子和負離子的時間間隔，可以向靜電荷消除區(qū)域有效地并且可靠地釋放正 離子和負離子。結(jié)果，靜電荷消除區(qū)域處的靜電可以被高效地消除。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，即使不與第6，693，788號美國專利、日本特開第 2008-288072號專利公報和第W02007/122742號國際公報的發(fā)明中一樣產(chǎn)生大量離子，通 過按照上述關(guān)系設(shè)置第一 AC電壓的頻率和第二 AC電壓的頻率，向靜電荷消除區(qū)域可靠地 釋放產(chǎn)生的正離子和負離子，以此提高消除靜電的效率。因此，不必要在第一電極和第二電 極的后面放置接地電極，或者增大施加到第一電極和第二電極的AC電壓的電壓電平。因此，采用本發(fā)明，通過提高離子的產(chǎn)生效率(離子釋放效率)，可以提高靜電荷 消除區(qū)域處的靜電的電荷消除效率，因而，可以實現(xiàn)電離器的尺寸和比例的縮小。較佳地，當η取為正整數(shù)時，第二 AC電壓的頻率被設(shè)置為是第一 AC電壓的頻率的 3η倍。因此，因為使期間產(chǎn)生上述正離子和負離子的時間間隔以及期間向靜電荷消除空間 釋放正離子和負離子的時間間隔相互重復，所以可以避免正離子和負離子的無效的產(chǎn)生， 并且可以以良好的效率進行靜電的消除。此外，高電壓產(chǎn)生單元可以在第二 AC電壓的正/負切換時刻相對于第一 AC電壓 的正/負切換時刻被變換的狀態(tài)下，將第二 AC電壓施加到第二電極。作為其結(jié)果，可以可靠地實現(xiàn)期間產(chǎn)生正離子和負離子的時間間隔以及期間向靜 電荷消除區(qū)域釋放正離子和負離子的時間間隔的交互重復。結(jié)果，可以提高正離子和負離 子的產(chǎn)生效率(輻照效率)，并且可以顯著地提高消除靜電的效率。如此，通過提高靜電荷 消除效率，可以提高電離器的可靠性。另外，如果第一電極和第二電極由針電極構(gòu)成，則因為在這種針電極的頂端處產(chǎn) 生大的電場集中，所以通過利用由電場集中所引起的電暈放電，可以容易地產(chǎn)生正離子和 負離子。更具體地，如前所述，因為本發(fā)明被構(gòu)造成不需要接地電極，所以由施加到第一 電極的第一 AC電壓和施加到第二電極的第二 AC電壓之間的電勢差來確定電場集中的 程度和正離子和負離子的產(chǎn)生的數(shù)目。因此，與第6，693，788號美國專利、日本特開第 2008-288072號專利公報和第W02007/122742號國際公報的發(fā)明相比，即使施加到第一電 極和第二電極的AC電壓的電壓電平比較低，也可以由此產(chǎn)生正離子和負離子。另外，如果高電壓產(chǎn)生單元被構(gòu)造成能夠為了調(diào)整靜電荷消除區(qū)域的離子平衡的目的而調(diào)整第二 AC電壓的占空比，則可以以高效率來進行靜電的消除。此外，較佳地，在通 過電離器在靜電荷消除區(qū)域進行靜電的消除操作之前，預先進行離子平衡的調(diào)整。較佳地，根據(jù)本發(fā)明的電離器包括用于控制高電壓產(chǎn)生單元的控制器，以便向第 一電極施加第一 AC電壓以及向第二電極施加第二 AC電壓。因此，按照來自控制器的控制 信號，高電壓產(chǎn)生單元能夠向第一電極施加第一 AC電壓以及向第二電極施加第二 AC電壓。此外，在第一電極由于對其施加第一 AC電壓而具有正極性的時間間隔之內(nèi)，高電 壓產(chǎn)生單元能夠?qū)⒃谄陂g期望使第二電極具有負極性的時間間隔之內(nèi)施加到第二電極的 第二 AC電壓的電壓電平基本上設(shè)置為零。另一方面，在第一電極由于對其施加第一 AC電 壓而具有負極性的時間間隔之內(nèi)，高電壓產(chǎn)生單元能夠?qū)⒃谄陂g期望使第二電極具有正極 性的時間間隔之內(nèi)施加到第二電極的第二 AC電壓的電壓電平基本上設(shè)置為零。如此，在期間第二電極的極性相對于第一電極的極性為相反極性的預定時間間隔 中，通過將施加到第二電極的第二 AC電壓的電壓電平基本上設(shè)置為零電平(地電平)，與將 電壓施加到第一電極和第二電極兩者的情況相比，因為第一電極和第二電極之間的電勢差 變得較小，所以可以使得高電壓產(chǎn)生單元上的負載較輕。如果將上述電勢差保持為小的，則離子的產(chǎn)生數(shù)量被減少。但是，即使離子的產(chǎn)生 數(shù)量被減少，在可以期望靜電荷消除效果達到某一程度的情況下，通過將電壓電平肯定地 設(shè)置成地電平，可以抑制第一電極和第二電極上的磨損(即針電極的頂端部分處的磨損)。當結(jié)合顯示本發(fā)明的較佳實施例的附圖加以考慮時，經(jīng)由說明性的實例，本發(fā)明 的上述及其他目的、特征和優(yōu)點將從以下說明中變得更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電離器的概要框圖； 圖2A是顯示施加到第一電極的第一 AC電壓的波形的時間圖；圖2B是顯示施加到第二電極的第二 AC電壓的波形的時間圖； 圖2C是顯示電離器的操作方式的時間圖；圖3A是顯示電離器在圖2C中所示的模式A的操作的說明性的圖示； 圖:3B是顯示電離器在圖2C中所示的模式B的操作的說明性的圖示； 圖4A是顯示電離器在圖2C中所示的模式C的操作的說明性的圖示； 圖4B是顯示電離器在圖2C中所示的模式D的操作的說明性的圖示； 圖5A是顯示施加到第一電極的第一 AC電壓的波形的時間圖； 圖5B是顯示施加到第二電極的第二 AC電壓的波形的時間圖； 圖5C是顯示電離器的操作模式的時間圖；形的時間圖； 圖6B是顯示施加到第二電極的第二 AC電壓的波形的時間圖； 圖6C是顯示電離器的操作模式的時間圖； 圖6A是顯示施加到第一電極的第一 AC電壓的波圖7A是顯示電離器在圖6C中所示的模式A’的操作的說明性的圖示； 圖7B是顯示電離器在圖6C中所示的模式C’的操作的說明性的圖示； 圖8A是示意性地顯示根據(jù)第6，693，788號美國專利的說明書的電離器的說明性 的圖示，
圖8B是顯示施加到圖8A中所示的針電極的AC電壓的波形的時間圖；圖9A是顯示當具有正極性的施加電壓被施加到圖8A中所示的針電極時電離器的 操作的說明性的圖示；圖9B是顯示當具有負極性的施加電壓被施加到圖8A中所示的針電極時電離器的 操作的說明性的圖示；圖10是示意性地顯示根據(jù)日本特開第2008-288072號專利公報的電離器的說明 性的圖示；圖IlA是示意性地顯示根據(jù)第W02007/122742號國際公報的電離器的說明性的圖 示；圖IlB顯示施加到圖IlA中所示的一個針電極的AC電壓的波形的時間圖；圖IlC顯示施加到圖IlA中所示的另一個針電極的AC電壓的波形的時間圖；圖12A是顯示當AC電壓被施加到圖IlA中所示的針電極時電離器的操作的說明 性的圖示；圖12B是顯示當AC電壓在正負之間被轉(zhuǎn)換時電離器的操作的說明性的圖示。
具體實施例方式以下將參考圖1到7B描述根據(jù)本發(fā)明的電離器的較佳實施例，涉及由此進行的靜 電荷消除方法。為了簡化說明，在圖1到7B中，其結(jié)構(gòu)元件的部分被顯示為放大圖或示意 圖。根據(jù)本實施例的電離器10是用于消除使本體(工件、靜電荷消除區(qū)域)12帶電的 靜電(電荷)的靜電荷消除設(shè)備，本體12可以包含樹脂框架、橡膠、半導體晶片或者電子基 材等等，并且電離器10包括控制器(控制裝置)14、高電壓產(chǎn)生單元16和針電極18a、18b。針電極18a、18b以其頂端指向本體12的狀態(tài)被平行布置。高電壓產(chǎn)生單元16是 AC高電壓產(chǎn)生器，其將第一 AC電壓施加到一個針電極(第一電極)18a，并且將第二 AC電 壓施加到另一個針電極(第二電極)18b?？刂破?4通過輸出控制信號到高電壓產(chǎn)生單元 16來控制來自高電壓產(chǎn)生單元16的相對于針電極18a、18b的AC電壓的施加。根據(jù)本實施例的電離器10的構(gòu)造基本上如上所述。然后，將參考圖2A至7B說明 關(guān)于受到本實施例影響的特征功能(靜電荷消除方法)。圖2A顯示了施加到一個針電極18a的AC電壓波形，并且圖2B顯示了施加到另一 個針電極18b的AC電壓波形。圖2C顯示了當圖2A的AC電壓被施加到針電極18a、同時圖 2B的AC電壓被施加到針電極18b時，電離器10的操作方式隨時間的變化。在這里，施加到針電極18a的第一 AC電壓是具有周期??；(和頻率4= 1/Ta)的AC 電壓，而施加到針電極18b的第二 AC電壓是具有周期Tb(和頻率fb = 1/Tb)的AC電壓。 在這種情況下，在第一 AC電壓和第二 AC電壓之中，其周期和頻率被設(shè)置成Ta = 3Tb(fb = 3fa)。此外，在由時間、、、、、312指示的時亥1]，第一40電壓的極性在正負(+V、-V電壓 電平)之間轉(zhuǎn)換。另一方面，在由時間^、、、、、、、、、、 tio、til、ti3、t14、t15 指示的時 刻，第二 AC電壓的極性在正負(+V、-V電壓電平)之間轉(zhuǎn)換。更具體地，在本實施例中，第 二 AC電壓的正/負極性切換時刻相對于第一 AC電壓的正/負極性切換時刻被變換。作為其結(jié)果，其正/負極性切換時刻互相變換的AC電壓分別相對于一個針電極18a和另一個針 電極18b被施加。第一 AC電壓和第二 AC電壓的上述周期Ta、Tb (頻率fa、fb)，正/負極性切換時刻 (時間to至t15)，和電壓電平(+v、-v)全部都在控制器14中被確定(設(shè)置)。因此，控制器 14將表示這種確定內(nèi)容(設(shè)置內(nèi)容)的控制信號輸出到高電壓產(chǎn)生單元16，高電壓產(chǎn)生單 元16按照從控制信號中指示的設(shè)置內(nèi)容，將第一 AC電壓施加到一個針電極18a，并將第二 AC電壓施加到另一個針電極18b。另外，通過將第二 AC電壓施加到針電極18b，同時將第一 AC電壓施加到針電極 18a，如圖2C所示，電離器10的操作方式按照第一 AC電壓的極性和第二 AC電壓的極性在 各個上述時刻(時間)被轉(zhuǎn)換。如隨后論述的，這種操作方式由電離器10中的正離子20 和負離子22 (參見圖3A到4B)的產(chǎn)生模式或者釋放模式定義。在這里，作為操作方式的模式A表示正極性電壓(+V施加電壓)被施加到一個針 電極18a且負極性電壓(-V施加電壓)被施加到另一個針電極18b的情況。模式B表示正 極性電壓(+V施加電壓)被施加到一個針電極18a和另一個針電極18b兩者的情況。模式 C表示負極性電壓(-V施加電壓)被施加到一個針電極18a且正極性電壓(+V施加電壓) 被施加到另一個針電極18b的情況。模式D表示負極性電壓(-V施加電壓)被施加到一個 針電極18a和另一個針電極18b兩者的情況。此外，在圖2C中，本發(fā)明的一方面，其中，電離器10的操作方式在從時間、到時 間t15的各個時間被連續(xù)地轉(zhuǎn)換，如下所示—B —A —B —C —D —C —D —Α —B —A —B —C —D ~C ~D ~· · · ο然后，將參考圖3A至4B說明關(guān)于電離器10在實施模式A至D時的操作。在圖3A中所示的模式A中，在正極性(+V施加電壓)的針電極18a和負極性(_V 施加電壓)的針電極18b之間形成未圖示的電場(電力線)，于是在針電極18a、18b的各個 頂端分別形成電場集中。通過電場集中在各個頂端產(chǎn)生電暈放電，并且由于各個分別產(chǎn)生 的電暈放電，在針電極18a的頂端附近產(chǎn)生正離子20，而在針電極18b的頂端附近產(chǎn)生負 離子22。正離子20沿著電力線朝向負極性的針電極18b被引導，并且與此同時，負離子22 沿著電力線朝向正極性的針電極18a被引導。在圖3A中，包圍正離子20和負離子22的虛 線分別表示正離子20群或者負離子22群。在圖:3B中所示的模式B中，針電極18a、18b兩者都具有正極性(+V施加電壓)，并 且在針電極18a、18b和地之間形成電場(電力線)，于是，作為形成在各個針電極18a、18b 的頂端處的電場集中的結(jié)果，在各個這種頂端附近產(chǎn)生電暈放電。由于分別產(chǎn)生的電暈放 電，在針電極18a、18b的頂端附近產(chǎn)生正離子20，而在緊挨著模式B的時間間隔之前的模式 A(參見圖2C)期間產(chǎn)生的負離子22在各個針電極18a、18b的頂端被感應和吸收。在這種 情況下，因為在模式B中產(chǎn)生的正離子20的極性和在模式A中產(chǎn)生的正離子20的極性具 有與施加到針電極18a、18b的AC電壓(+V)的極性相同的極性，所以排斥力在正離子20群 和針電極18a、18b之間起作用，并且結(jié)果，正離子20群朝向本體12被釋放，同時穿過電離 器10的未圖示的開口。因此，到達本體12的正離子20群用來可靠地并且以良好的效率消 除使本體12帶電的靜電。在圖4A中所示的模式C中，在負極性(-V施加電壓)的針電極18a和正極性(+V施加電壓)的針電極18b之間形成未圖示的電場(電力線)，于是在針電極18a、18b的各個 頂端分別形成電場集中。通過電場集中在各個頂端產(chǎn)生電暈放電，并且由于各個分別產(chǎn)生 的電暈放電，在針電極18a的頂端附近產(chǎn)生負離子22，而在針電極18b的頂端附近產(chǎn)生正 離子20。負離子22沿著電力線朝向正極性的針電極18b被引導，并且與此同時，正離子20 沿著電力線朝向負極性的針電極18a被引導。 在圖4B中所示的模式D中，針電極18a、18b兩者都具有負極性(_V施加電壓)，并 且在針電極18a、18b和地之間形成電場(電力線)，于是，作為形成在各個針電極18a、18b 的頂端處的電場集中的結(jié)果，在各個這種頂端附近產(chǎn)生電暈放電。由于分別產(chǎn)生的電暈放 電，在針電極18a、18b的頂端附近產(chǎn)生負離子22，而在緊挨著模式D的時間間隔之前的模式 C(參見圖2C)期間產(chǎn)生的正離子20在各個針電極18a、18b的頂端被感應和吸收。在這種 情況下，因為在模式D中產(chǎn)生的負離子22的極性和在模式C中產(chǎn)生的負離子22的極性具 有與施加到針電極18a、18b的AC電壓(-V)的極性相同的極性，所以排斥力在負離子22群 和針電極18a、18b之間起作用，并且結(jié)果，負離子22群通過該排斥力朝向本體12被釋放同 時穿過電離器10的未圖示的開口。因此，到達本體12的負離子22群用來可靠地并且以良 好的效率消除使本體12帶電的靜電。如此，根據(jù)本實施例，如圖2C所示，在各個時刻(時間)，由于電離器10的操作方 式(模式A至D)被轉(zhuǎn)換，因此即使本體12通過負極性或者正極性而帶電，也可以通過從電 離器10釋放的正離子20群或負離子22群來高效地消除本體12的靜電(正電荷或者負電 荷)O如上所述，根據(jù)本實施例的電離器10和靜電荷消除方法，施加到另一個針電極 18b的第二 AC電壓的頻率fb被設(shè)置成高于施加到一個針電極18a的第一 AC電壓的頻率
fa(fb > fa) ο因此，按照施加到針電極18a、18b的AC電壓的極性，產(chǎn)生其中施加到針電極18a、 18b的AC電壓互相不同(即，模式A和C，其中一個針電極具有正極性，而另一個針電極具 有負極性)的時間間隔，和其中施加到針電極18a、18b的AC電壓互相相同(S卩，模式B和 D，其中一個針電極和另一個針電極兩者都具有正極性或者負極性)的時間間隔。在這種情況下，利用模式A和模式C，在各個針電極18a、18b附近分別產(chǎn)生正離子 20和負離子22。此外，利用模式B和模式D，因為各個針電極18a、18b的極性和在各個針電 極18a、18b附近產(chǎn)生的離子的極性互相相同，所以作為在各個針電極18a、18b和正離子20 或負離子22之間產(chǎn)生的排斥力的結(jié)果，正離子20或者負離子22從電離器10朝向本體12 被釋放。更具體地，采用本實施例，因為不需要接地電極102(參見圖8A和圖9A至10)，所 以可以避免第6，693，788號美國專利和日本特開第2008-288072號專利公報中的正離子 106和負離子108被接地電極102感應和吸收以及向本體104釋放的離子的數(shù)目變少的問題。此外，由于將其中向本體12釋放正離子20和負離子22的時間間隔(模式B和模 式D)與期間產(chǎn)生正離子20和負離子22的時間間隔(模式A和模式C)分開設(shè)置，因此將 在與極性轉(zhuǎn)換相對應的時刻釋放的這種正離子20和負離子22是不必要的。因此，可以向 本體12可靠地釋放正離子20和負離子22，而不減少產(chǎn)生的正離子20和負離子22的數(shù)目。
此外，采用本實施例，如上所述，第二 AC電壓的頻率fb被設(shè)置成高于第一 AC電壓 的頻率fa。因此，在任何上述模式A至D中，(存在一種情況，其中)其時間短于第一 AC電 壓中的正極性的時間或負極性的時間。但是，采用本實施例，通過在模式A、C和模式B、D 之間交互重復，在正離子20或負離子22被針電極18a、18b感應和吸收之前，隨著其極性轉(zhuǎn) 換，使用排斥力，可以朝向本體12釋放正離子20或負離子22。因此，采用本實施例，同樣可以避免第W02007/122742號國際公報的問題。如此，采用本實施例，與第6，693，788號美國專利、日本特開第2008-288072號專 利公報和第W02007/122742號國際公報所揭示的內(nèi)容相比，通過設(shè)置經(jīng)由排斥力釋放正離 子20和負離子22的時間間隔(模式B和模式D)，可以朝向本體12有效地并且可靠地釋放 正離子20或負離子22。結(jié)果，本體12的靜電可以被高效地消除。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，即使不與第6，693，788號美國專利、日本特開第 2008-288072號專利公報和第W02007/122742號國際公報的發(fā)明中一樣產(chǎn)生大量離子，通 過按照上述關(guān)系設(shè)置第一 AC電壓的頻率fa和第二 AC電壓的頻率fb，朝向本體12可靠地 釋放產(chǎn)生的正離子20和負離子22，以此提高消除靜電的效率。因此，不必要在針電極18a、 18b的后面放置接地電極，或者增大施加到針電極18a、18b的AC電壓的電壓電平。因此，采用本實施例，通過提高離子的產(chǎn)生效率(離子釋放效率)，可以提高本體 12處的靜電的電荷消除效率。因此，可以實現(xiàn)電離器10的尺寸和比例的縮小。此外，高電壓產(chǎn)生單元16在第二 AC電壓的正/負切換時刻相對于第一 AC電壓的 正/負切換時刻被變換的狀態(tài)下，將第二 AC電壓施加到針電極18b。因此，可以可靠地實現(xiàn) 期間產(chǎn)生正離子20和負離子22的時間間隔(模式A、模式C)和期間向本體12釋放正離 子20或者負離子22的時間間隔(模式B、模式D)的交互重復。結(jié)果，可以提高正離子20 和負離子22的產(chǎn)生效率(輻照效率)，并且可以顯著地提高在本體12處消除靜電的效率。 如此，通過提高靜電荷消除效率，可以提高電離器10的可靠性。另外，在電離器10中，由于使用針電極18a、18b，因此在針電極18a、18b的頂端處 產(chǎn)生大的電場集中，并且利用由這種電場集中所引起的電暈放電，可以容易地產(chǎn)生正離子 20和負離子22。更具體地，如前所述，因為本發(fā)明被構(gòu)造成不需要接地電極102，所以由施 加到針電極18a的第一 AC電壓和施加到針電極18b的第二 AC電壓之間的電勢差來確定電 場集中的程度和正離子20和負離子22的產(chǎn)生的數(shù)目。因此，與第6，693，788號美國專利、 日本特開第2008-288072號專利公報和第W02007/122742號國際公報的發(fā)明相比，即使施 加到針電極18a、18b的AC電壓的電壓電平比較低，也可以由此產(chǎn)生正離子20和負離子22。此外，由于控制信號從控制器14被輸出到高電壓產(chǎn)生單元16，并且按照這種控制 信號，高電壓產(chǎn)生單元16將第一 AC電壓施加到針電極18a同時將第二 AC電壓施加到針電 極18b，因此可以容易地執(zhí)行施加到針電極18a、18b的AC電壓的控制。雖然在上述說明中，已經(jīng)說明了針電極18a、18b的數(shù)目是兩個的情況，但是本實 施例不局限于此。即使在電離器10中放置三個以上的這種針電極，也可以獲得發(fā)明的各個 上述有益效果。此外，在上述說明中，已經(jīng)描述了周期Ta、Tb和頻率fa、fb通過公式Ta = 3Tb(fb = 3fa)相關(guān)的情況。但是，本實施例不局限于該特征。如果用η表示正整數(shù)(η = 1，2，3，...)， 那么第二 AC電流的頻率fb可以被設(shè)置為是第一 AC電流的頻率fa的3η倍(三倍，六倍，九倍，...)(4 = 31^4)。圖5A到5C圖解第一 AC電壓和第二 AC電壓的其他波形，其中，通過將圖5A中顯 示的第一 AC電壓施加到針電極18a，并且通過將圖5B中顯示的第二 AC電壓施加到針電極 18b，正/負極性在由時間t2(l至t43顯示的各個時刻(時間)被轉(zhuǎn)換，結(jié)果形成圖示的模式 A至D的轉(zhuǎn)換方面。在圖5A至5C中，圖解了各個頻率fa、fb和周期Ta、Tb'被設(shè)置成fb = 6fa(Ta = 6Tb’)，并且在時間t26、t32、t38同時執(zhí)行第一 AC電壓和第二 AC電壓的正/負極性 轉(zhuǎn)換的情況。如此，根據(jù)本實施例，按照關(guān)系式fb = 3nXfa，避免了正離子20和負離子22的無 益的產(chǎn)生，并且可以高效地進行靜電的消除。此外，如圖5A到5C所示，關(guān)于第一 AC電壓和第二 AC電壓，因為在時間t26、t32、 t38同時進行正負極性之間的轉(zhuǎn)換，所以時間t26、t32、t38前后的模式是模式B和D或者模式 C和A，從而出現(xiàn)在之前的模式中產(chǎn)生的離子不能用作在之后的模式中向本體12釋放的離 子的情況。盡管，即使允許模式B和D或者模式C和A延續(xù)直到電離器10的全部操作被涉 及，因為產(chǎn)生正離子20和負離子22的操作方式和向靜電荷消除空間釋放正離子20和負離 子22的操作方式被交互重復，所以同樣在這種情況下，也可以可靠地朝向本體12釋放產(chǎn)生 的正離子和負離子，并且以良好的效率進行靜電的消除。此外，采用本實施例，較佳地，在通過電離器10從本體消除靜電的操作之前，執(zhí)行 本體12的離子平衡的調(diào)整。在這種情況下，高電壓產(chǎn)生單元16按照來自控制器14的控制 信號，同時考慮到正離子20和負離子22在運動速度上的差異，通過調(diào)整第二 AC電壓的占 空比來調(diào)整離子平衡。作為其結(jié)果，在實際的靜電消除操作期間，可以高效地實現(xiàn)靜電的消 除。此外，在本實施例中，相對于針電極18b施加第二 AC電壓的方法能夠被改變，以提 供圖6A至7B中顯示的施加方法。更具體地，在通過施加第一 AC電壓使針電極18a為正極性的時間間隔期間(即， 在從圖6A中的時間t2(1到t26以及從時間t32到t38的各個時間間隔期間)，高電壓產(chǎn)生單元 16(參見圖1)在期望使針電極18b為負極性時的時間間隔(即，在圖6B中的^到‘、‘ 到 t23、t24 到 t25、t32 到 t33、t34 到t35、以及t36到t37的各個時間間隔)，將施加到針電極18b 的第二 AC電壓的電壓電平基本上設(shè)置為零電平(地電平)。此外，在通過施加第一 AC電壓使針電極18a為負極性的時間間隔期間(S卩，在從 圖6A中的時間t26到t32以及從時間t38及其后的各個時間間隔期間)，高電壓產(chǎn)生單元16 在期望使針電極18b為正極性時的時間間隔(S卩，在圖6B中的t26到t27、t28到t29、t30到
l31、l38 J=1J l39、l40 劉 L41、 以及的各個時間間隔)，將施加到針電極18b的第二 AC電
壓的電壓電平基本上設(shè)置為地電平。在這種情況下，在電壓(正電壓或者負電壓)在針電極18a和針電極18b中具有 相同極性時的時間間隔，電離器10的操作方式變?yōu)樯鲜瞿Ｊ紹 (參見圖3B)或者模式D (參 見圖4B)。與此相反，在正極性電壓被施加到針電極18a且針電極18b的電壓處于地電平時 的時間間隔(1^，圖68中的
^20 到、1、^22 到、3、^24 到 ^32 到 ^34 到 以及 L 36 工 J
t37的各個時間間隔)期間，電離器10的操作方式變?yōu)槟Ｊ紸’(參見圖6C和7A)。
模式A’定義了在針電極18a的頂端附近產(chǎn)生電暈放電的操作方式，電暈放電因形 成在正極性的針電極18a和地電平的針電極18b之間的未圖示的電場(電力線)而由針電 極18a的頂端處的電場集中所引起。由產(chǎn)生的電暈放電引起的正離子20在上述頂端附近 產(chǎn)生，并且這種正離子20沿著電力線被引導向針電極18b。另一方面，在負極性電壓被施加到針電極18a且針電極18b的電壓處于地電平時 的時間間隔(艮口，在圖6B中的t26到t27、、8到t29、t3。到t31、t38到t39、t4。到t41、以及t42到 t43的各個時間間隔)期間，電離器10的操作方式變?yōu)槟Ｊ紺’(參見圖6C和7B)。模式C’定義了在針電極18a的頂端附近產(chǎn)生電暈放電的操作方式，電暈放電因形 成在負極性的針電極18a和地電平的針電極18b之間的未圖示的電場(電力線)而由針電 極18a的頂端處的電場集中所引起。由產(chǎn)生的電暈放電引起的負離子22在上述頂端附近 產(chǎn)生，并且這種負離子22沿著電力線被引導向針電極18b。利用上述模式Α’和C’，與如在模式A和C中將電壓(+V、-V)分別施加到兩個針 電極18a、18b的情況(參見圖2C、以及圖3A和4A)相比，使得針電極18a和針電極18b之 間的電勢差較小。更具體地，在模式A和C中，針電極18a、18b之間的電勢差是2V (+V- (-V) = +2V)，但是，在模式A’和C’中，電勢差減少了 一半并且變?yōu)閂 (+V-O =+V)。因此，采用 根據(jù)圖6A到7B的施加方法，可以減輕強加于電壓產(chǎn)生單元16的負載。附帶地，通過使得電勢差為小的，來減少離子的產(chǎn)生數(shù)量。但是，即使離子的產(chǎn)生 數(shù)量被減少，在可以期望對于本體12的靜電荷消除效果達到某一程度的情況下，通過將針 電極18b的電壓電平肯定地設(shè)置為地電平，可以抑制針電極18a、18b的頂端部分上的磨損。本發(fā)明不局限于上述實施例，并且理所當然可以采用各種改變或者附加結(jié)構(gòu)，而 不背離如附加的權(quán)利要求書中所闡明的本發(fā)明的主要范圍。
權(quán)利要求
1.一種電離器，其特征在于，包括至少兩個電極(18a、18b)；和高電壓產(chǎn)生單元(16)，用于將第一 AC電壓施加到所述至少兩個電極(18a、18b)之中 的第一電極(18a)，并將第二 AC電壓施加到所述至少兩個電極(18a、18b)之中的第二電極 (18b)，所述第二 AC電壓具有比所述第一 AC電壓的頻率高的頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的電離器(10)，其特征在于，當η取為正整數(shù)時，所述第二AC電 壓的頻率是所述第一 AC電壓的頻率的3η倍。
3.如權(quán)利要求1所述的電離器(10)，其特征在于，在所述第二AC電壓的正/負切換時 刻相對于所述第一 AC電壓的正/負切換時刻被變換的狀態(tài)下，所述高電壓產(chǎn)生單元(16) 將所述第二 AC電壓施加到所述第二電極(18b)。
4.如權(quán)利要求1所述的電離器(10)，其特征在于，所述第一電極(18a)和所述第二電 極(18b)包括針電極。
5.如權(quán)利要求1所述的電離器(10)，其特征在于，在因?qū)λ龅谝浑姌O(18a)施加所 述第一 AC電壓并對所述第二電極(18b)施加所述第二 AC電壓而產(chǎn)生正離子00)或負離 子(22)，并且產(chǎn)生的正離子00)或產(chǎn)生的負離子02)被釋放到靜電荷消除區(qū)域(12)的情 況下，所述高電壓產(chǎn)生單元(16)為了調(diào)整所述靜電荷消除區(qū)域(1 的離子平衡的目的，能 夠調(diào)整所述第二 AC電壓的占空比。
6.如權(quán)利要求1所述的電離器(10)，其特征在于，進一步包括控制器(14)，用于控制所 述高電壓產(chǎn)生單元(16)，以便將所述第一 AC電壓施加到所述第一電極(18a)，以及將所述 第二 AC電壓施加到所述第二電極(18b)。
7.如權(quán)利要求1所述的電離器(10)，其特征在于在所述第一電極(18a)由于對所述第一電極(18a)施加所述第一 AC電壓的結(jié)果而具 有正極性的時間間隔之內(nèi)，所述高電壓產(chǎn)生單元(16)將在期望所述第二電極(18b)具有負 極性的時間間隔之內(nèi)被施加到所述第二電極(18b)的所述第二 AC電壓的電壓電平基本上 被設(shè)置為零；和在所述第一電極(18a)由于對所述第一電極(18a)施加所述第一 AC電壓的結(jié)果而具 有負極性的時間間隔之內(nèi)，所述高電壓產(chǎn)生單元(16)將在期望所述第二電極(18b)具有正 極性的時間間隔之內(nèi)被施加到所述第二電極(18b)的所述第二 AC電壓的電壓電平基本上 被設(shè)置為零。
8.一種消除靜電荷的方法，其特征在于，包括以下步驟通過將第一 AC電壓施加到至少兩個電極(18a、18b)之中的第一電極(18a)，并將第二 AC電壓施加到所述至少兩個電極(18a、18b)之中的第二電極(18b)，產(chǎn)生正離子Q0)和負 離子(22)，所述第二 AC電壓具有比所述第一 AC電壓的頻率高的頻率；和通過向靜電荷消除區(qū)域(12)釋放產(chǎn)生的正離子00)或產(chǎn)生的負離子(22)，來消除所 述靜電荷消除區(qū)域(1 的靜電荷。
全文摘要
一種電離器(10)包括兩個針電極(18a、18b)，和高電壓產(chǎn)生單元(16)，高電壓產(chǎn)生單元(16)用于將第一AC電壓施加到一個針電極(18a)，并將第二AC電壓施加到另一個針電極(18b)，第二AC電壓具有比第一AC電壓的頻率高的頻率。通過向本體(12)釋放在針電極(18a、18b)附近產(chǎn)生的正離子(20)或負離子(22)來消除帶電的本體(12)的靜電荷。
文檔編號H05F3/04GK102136680SQ20101059233
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者折原正幸, 藤原伸廣, 鈴木智 申請人:Smc株式會社