电离器 【技术领域】
本发明涉及电离器，该电离器用于去除(中和)工件上所带有的正电荷或负电荷，更详细地说，涉及风扇型电离器，该风扇型电离器具有放电电极和风扇，其中放电电极产生正负离子，风扇产生运送该离子的气流。
背景技术
在半导体晶片、液晶玻璃等各种工件的处理工序中，采用电离器来中和(去除)带静电的工件上所带的正负电荷，该电离器可利用电晕放电或软X射线等。利用电晕放电的电离器大致分为直流方式和交流方式，例如直流方式的电离器一般具有针状的正的放电电极和负的放电电极，通过向这些放电电极加载正负高电压来使电极的放电部产生电晕放电。利用空气将此时产生的正负离子吹向工件，由此来中和该工件上的正负电荷。
这种电离器中往往采用将正的放电电极和负的放电电极相互邻近配置的方式，从而可通过加载较低的高电压来产生电晕放电。这种情况下，正离子的产生源和负离子的产生源相互邻近。
专利文件1(日本发明专利公开公报2004‑253192号)和专利文件2(日本发明专利公开公报2004‑253193号)中公开了利用风扇来带动气流的风扇型电离器。该电离器中，在壳体上开口形成的送风口内设置所述风扇，正的放电电极和负的放电电极在该送风口的周向上大致成90°角配置，通过来自所述风扇的气流，将这些放电电极产生的正负离子吹向工件。
然而，由于该文件中记载的电离器中的正负放电电极相互远离，所以为了产生电晕放电，就需要将加载在这些放电电极上的高电压设置得较高。
例如图10所示，该电压的问题可通过将正的放电电极20A和负的放电电极20B相互邻近配置来解决，但风扇型电离器中，通过风扇21的旋转所带动的气流会在该风扇21的旋转中心O发生扭转而以涡流方式行进，因此在所述正的放电电极20A和负的放电电极20B相互邻近的位置，尤其在与所述风扇21的旋转中心O的距离相等的情况下，如图10中对一部分放电电极20A和20B所标示的箭头所示，所产生的正负离子在被空气涡流运送时，其离子流22A和22B会互相重合，正负离子容易再结合而被中和。因此会产生到达工件的离子量减少，除电效率降低的问题。
发明内容 因此，本发明的目的在于提供一种电离器，该电离器壳体的送风口内具有用于产生离子的放电电极和用于产生气流的风扇，通过对所述放电电极的配置进行设计，使正负离子流不发生重叠，从而可防止离子再结合，使送到工件处的离子量增多，以提高除电效率。
为达到以上目的，本发明的电离器中，壳体上开口形成的送风口内设置有用于送风的风扇，且在伸入到该壳体的所述送风口内的位置上设置有多个放电电极，用于通过电晕放电来产生正负离子，该电离器具有多个放电电极对，该放电电极对由产生不同极性离子的两个放电电极组合而成，该放电电极对的两个放电电极的顶端‑中心间距，即从电极顶端到所述送风口中心的距离不同。
另外，在本发明中，所述电离器具有多个第1放电电极对和第2放电电极对，且该第1放电电极对和第2放电电极对的数目相同，所述第1放电电极对由顶端‑中心间距较长的正的放电电极和顶端‑中心间距较短的负的放电电极构成，所述第2放电电极对由顶端‑中心间距较短的正的放电电极和顶端‑中心间距较长的负的放电电极构成，该第1放电电极对和第2放电电极对绕所述送风口的中心交替配置。
该情况下，第1放电电极对的正的放电电极和第2放电电极对的负的放电电极的顶端‑中心间距相等，且第1放电电极对的负的放电电极和第2放电电极对的正的放电电极的顶端‑中心间距相等。
本发明优选具有如下结构：相邻的放电电极对的相邻的放电电极的顶端之间的距离比所述放电电极对的两个放电电极的顶端之间的距离大。
另外，所述放电电极优选具有如下结构：除用于放电的顶端部以外，其它部分由电绝缘材料覆盖。
本发明中，所述多个放电电极对在所述送风口的周向上等间隔配置，且各放电电极的两个放电电极在所述送风口的周向上相邻且接近的位置上，可配置为电极顶端朝向该送风口内侧的姿势。
或者，所述多个放电电极对配置于所述送风口的壳体内部一侧，且各放电电极对的两个放电电极在与所述送风口的中心的距离不同的位置上，可配置为电极顶端朝向送风方向的姿势。
【发明效果】
本发明的电离器中，由于放电电极对的两个放电电极的顶端到所述送风口的中心之间的距离(顶端‑中心间距)不同，所以正负离子在送风口径向上不同的位置产生，因此即使因风扇的旋转而产生螺旋状的气流，使该离子被沿螺旋方向运送，正负离子流也不易重叠。由此，因再结合而被中和的离子量减少，到达工件的离子量增加，因此除电效率得到提高。
附图说明 图1是表示本发明的电离器的第1实施方式的立体图。
图2是表示图1中的电离器的放电电极和风扇的配置的主视图。
图3是图2的纵向侧剖视图。
图4是表示放电电极的结构的要部剖视图。
图5是表示放电电极的配置之一例的要部主视图。
图6是表示一部分放电电极对的放大图。
图7是表示放电电极的配置的其他例的要部主视图。
图8是表示放电电极的配置的另一其他例的要部主视图。
图9是图8的剖视图。
图10是表示应按本发明进行改良的电离器的放电电极的配置例的主视图。
【具体实施方式】
图1～图3中概略性地表示了本发明的电离器的第1实施方式。该电离器1具有合成树脂形成的整体形状为矩形的壳体2，该壳体2具有基台部2a和离子发生部2b，其中该基台部2a在前后方向上的宽度相对较宽，离子发生部2b从该基台部2a向上延伸，且在前后方向上的宽度相对较窄。但该基台部2a和离子发生部2b在前后方向上的宽度也可以相同，另外，该基台部2a和离子发生部2b既可以互相形成为一体，也可以分别形成，再以可分离的方式结合。
所述基台部2a中收纳有控制电离器整体动作的控制装置7，该基台部2a的前表面上设置有：电源开关8a、与外部电源或外部机器之间进行配线连接的连接器8b、用于调整风量的旋钮8c、用于连接外部传感器的标准连接器8d、用于连接DC(直流)适配器的插孔8e、用于表示动作状态的指示器8f等。
另一方面，在所述离子发生部2b上形成有在前后方向上贯通该离子发生部2b的圆形的送风口3，在该送风口3的内周部分上，绕所述送风口3的中心O等间隔地配置有多个放电电极对4A及4B，该多个放电电极对4A及4B由通过电晕放电来产生正离子的正的放电电极5A和产生负离子的负的放电电极5B构成，在所述送风口3的内部设置有风扇6，用于带动气流，从而将所述放电电极5A产生的正离子及5B所产生的负离子运送到带电的工件处。所述送风口3也可以不为圆形。
另外，该离子发生部2b的内部收纳有用于向所述正的放电电极5A加载正高电压的高电压源正极10A、用于向所述负的放电电极5B 加载负高电压的高电压源负极10B，该高电压源正极10A、高电压源负极10B分别与各放电电极5A、5B连接，并与所述控制装置7连接。因此，该实施方式中的电离器为直流式。该直流式分为以一定大小的高电压连续加载的DC方式和以脉冲方式加载高电压的DC脉冲方式，本实施方式可以是其中任意一种。
所述高电压源正极10A、高电压源负极10B与所述控制装置7既可以配置于所述基台部2a内部，也可以配置于所述离子发生部2b内部。
如图4所示，所述正的放电电极5A和负的放电电极5B具有圆柱形的主体部分5b和逐渐变尖的顶端部分5a，所述主体部分5b由合成树脂等电绝缘材料11覆盖，仅所述顶端部分5a向外部露出，通过该露出的顶端部分5a产生电晕放电来产生离子。因此，该顶端部分5a形成了放电部。所以以下说明中也用“放电部5a”来表示该顶端部分5a。
所述放电电极5A及5B的放电部5a的形状既可以为顶端尖锐的圆锥形，也可以为顶端略倒圆角的形状。
另外，如图4中虚线所示，所述放电电极5A及5B中，电绝缘材料11也可以覆盖到呈逐渐变尖形状部分的中间某一位置。
在所述壳体2上的送风口3的内周部分上，所述放电电极对4A及4B的正的放电电极5A和负的放电电极5B在该送风口3的周向上相邻且互相接近，在该状态下，电极顶端5c以朝向该送风口3的中心O或朝向其附近的姿势向该送风口3内突出配置。在图示的例中，所述两放电电极5A及5B相互平行配置，但当电极顶端5c朝向送风口3的中心O时，两放电电极5A及5B不相平行，与电极基端侧的间隔相比，电极顶端侧的间隔越靠近顶端越逐渐变窄。如图5所示，所述正的放电电极5A与控制装置7的高电压源正极10A连接，负的放电电极5B与控制装置7的高电压源负极10B连接。
所述放电电极对4A及4B的正的放电电极5A和负的放电电极5B形成为长度互不相同的形状，从电极顶端5c到所述送风口3的中 心O之间的距离(顶端‑中心间距)D互不相同。在图5的例中，第1放电电极对4A由正的放电电极5A和负的放电电极5B构成，其中正的放电电极5A的长度较短，因而其顶端‑中心间距D较长；负的放电电极5B的长度较长，因而其顶端‑中心间距D较短。第2放电电极对4B由正的放电电极5A和负的放电电极5B构成，其中正的放电电极5A的长度较长，因而其顶端‑中心间距D较短；负的放电电极5B的长度较短，因而其顶端‑中心间距D较长。
所述第1放电电极对4A和第2放电电极对4B各设有两组，总共4组放电电极对4A及4B绕所述送风口3的中心O大致以90°的间隔等间隔配置，其中两组第1放电电极对4A相对设置，两组第2放电电极对4B也位于互相面对的位置。换言之，所述第1放电电极对4A和第2放电电极对4B在所述送风口3的周向上交替配置。而且，相邻的第1放电电极对4A和第2放电电极对4B的相邻位置上配置有极性相异的正的放电电极5A和负的放电电极5B。
因此，在以所述送风口3的中心O为圆心的大小两个假想同心圆中，在大径圆12a的圆周上分布有所述顶端‑中心间距D较长的正的放电电极5A和负的放电电极5B的顶端5c，在小径圆12b的圆周上分布有所述顶端‑中心间距D较短的正的放电电极5A和负的放电电极5B的顶端5c。
此时，所述放电电极对4A及4B的正的放电电极5A和负的放电电极5B之间的距离A、两放电电极5A、5B的顶端5c之间的距离B、相邻的两组放电电极对4A及4B的相邻的放电电极5A、5B的顶端5c之间的距离C之间，呈A＜B＜C的关系。
另一方面，所述风扇6由位于中心的电机14和安装于该电机14输出轴上的叶轮15构成，呈与所述送风口3同心状配置于其内部，所述电机14与所述控制装置7电连接。所述叶轮15上安装有多个叶片15a，通过这些叶片15a，来带动绕所述送风口3的中心O呈螺旋状旋转行进的气流。
也可以在所述送风口3的出口端，于该送风口3内部或外部设置 有用于除去臭氧的臭氧过滤器，通过该臭氧过滤器来除去所述放电电极等产生的臭氧。
在具有所述结构的电离器1中，当控制装置7控制高电压源正极10A和高电压源负极10B向各放电电极对4A、4B的正的放电电极5A和负的放电电极5B同时或交替加载正负高电压时，该放电电极5A、5B的放电部5a会产生电晕放电而产生正负离子。此时，由于所述正的放电电极5A、负的放电电极5B顶端间的距离B较小，所以与专利文件1、2中记载的电离器那样的正负放电电极顶端间的距离较大的情况相比，该放电电极5A、5B上加载的正负高电压可设定得相对较低。因此，所述高电压源正极10A和高电压源负极10B可采用输出电压较低的小型高电压单元，由此可实现电离器的小型化。
所述放电电极5A、5B所产生的正负离子由来自风扇6的气流运送到工件处，对带电的该工件进行除电。此时，所述气流成为绕所述风扇6的旋转中心，即送风口3的中心O旋转的涡流而逐渐扩散并行进，因此所述正负离子也被向该方向运送，如图5中一部分放电电极对4B上的箭头所示，由于所述正的放电电极5A、负的放电电极5B的顶端‑中心间距D不同，所以正负离子产生于送风口3径向上的不同位置，因此正负离子不易再结合而被中和。即使一部分离子相互混合而再结合，再结合的离子量也比图10中正的放电电极20A和负的放电电极20B中顶端‑中心间距相等的情况显著减少。因此，因再结合而中和的离子量减少，到达工件的离子量增加，能够有效地对带电的该工件进行除电，且在短时间内即可完成。
另一方面，如图5所示，对相邻的第1放电电极对4A和第2放电电极对4B进行考虑时，虽然第1放电电极对4A的正的放电电极5A的顶端5c和第2放电电极对4B的负的放电电极5B的顶端5c、以及第1放电电极对4A的负的放电电极5B的顶端5c和第2放电电极对4B的正的放电电极5A的顶端5c分别位于送风口3径向上的相同位置，即与送风口3同圆心的相同圆周上，但由于其放电电极间 的距离C较大，所以在由空气运送时，离子之间不易发生接触。
另外，顶端‑中心间距D较长的正的放电电极5A和该顶端‑中心间距D较短的负的放电电极5B所构成的第1放电电极对4A、所述顶端‑中心间距D较短的正的放电电极5A和该顶端‑中心间距D较长的负的放电电极5B所构成的第2放电电极对4B相互混杂，由此，正的放电电极5A和负的放电电极5B的放电部5a分别位于所述送风口3径向上的不同位置，因此离子在所述送风口3径向上的分布平均化，离子平衡较好。
此外，所述放电电极5A、5B上，除所述放电部5a以外的其它部分被电绝缘材料覆盖，所以即使正的放电电极5A和负的放电电极5B邻近配置，也如图6中一部分放电电极对4B所示，放电电极5A、5B的各放电部5a经由所述电绝缘材料11表面和送风口3的内周面连接起来的沿面距离L(以虚线表示)比未被电绝缘材料覆盖的情况长。因此具有使用寿命长的优点，在因长时间的使用和恶劣环境下的使用导致杂质附着于放电电极上而破坏绝缘之前均可使用。
图7概略性地表示了本发明的电离器的第2实施方式，该第2实施方式的电离器1与图5中第1实施方式的电离器1相比，放电电极5A、5B的配置不同。即，该第2实施方式的电离器1中，相邻的第1放电电极对4A和第2放电电极对4B的相邻位置上，配置有极性相同的各正的放电电极5A和各负的放电电极5B。
除此以外，第2实施方式的电离器的结构及作用均与所述第1实施方式的电离器大致相同，因此对与该第1实施方式结构相同的部分标以相同符号而省略对其的说明。
在以上各实施方式中，所述放电电极5A、5B安装在送风口3内周上，但这些放电电极也可以安装在所述壳体2上位于所述送风口3外部的部分上。
另外，所述放电电极5A、5B不必如以上实施方式那样绕送风口3并沿该送风口3内周配置，例如图8、图9所示，也可以设置于所述送风口3的内侧区域内。即，相隔着所述送风口3的中心O，在 对应的位置上设置呈横切该送风口3状的两根平行的棒状的支承部件17，在该支承部件17上的相互对应的位置，4组放电电极对4的正的放电电极5A和负的放电电极5B以各自的电极顶端5c朝向送风方向前方的姿势安装为相互平行的状态。此时，所有的放电电极5A、5B长度相同，各放电电极对4的两个放电电极5A、5B与所述送风口3的中心O的距离不同，因此其顶端‑中心间距也不同。
以上实施方式中的电离器为直流式，但本发明也适用于交流式电离器。此时，例如图5或图7所示，只要在使两放电电极5A、5B极性互异，且相邻的放电电极对4A、4B的相邻的放电电极极性相同或相异的时刻，对各放电电极对4A、4B的放电电极5A、5B加载交流高电压即可。这一点对图8而言也相同。