1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及線性電離棒以及使用氣體流動(dòng)以將電荷載子引導(dǎo)到目標(biāo)的其它基于電暈放電的電離系統(tǒng)、過程和設(shè)備。本發(fā)明特別適用于(但不限于)平板顯示器(FPD)工業(yè)應(yīng)用中。因此，本發(fā)明的整體目標(biāo)是提供這種特征的新穎系統(tǒng)、方法和設(shè)備。

2.

背景技術(shù)：

常規(guī)靜電中和系統(tǒng)通常由以下各者構(gòu)成：(1)棒型電離室，其具有一組尖頭發(fā)射器和非電離參考電極；(2)潔凈氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其具有圍繞每一離子發(fā)射器并且連接到氣體通道的一組噴射型噴嘴；以及(3)控制系統(tǒng)，其具有連接到電離室的AC或脈沖式AC高壓電源供應(yīng)器。

電荷中和可能需要以相對(duì)近的距離和迅速的產(chǎn)率對(duì)大的帶電物體進(jìn)行中和。例如，具有超過3000mm的長度和寬度的玻璃面板的前部和后部可能需要被電荷中和，其中電離棒與顯示面板之間的距離通常是50到100mm直到1000mm或更大，并且其中顯示面板使用機(jī)器人系統(tǒng)而高速輸送。

上述類型的傳統(tǒng)電荷中和電離棒的使用在嘗試滿足FPD工業(yè)的電荷中和的上述苛刻要求時(shí)呈現(xiàn)若干缺陷/缺點(diǎn)/限制。這些缺陷可包含：

操作和維護(hù)傳統(tǒng)電離室需要高成本，包含操作期間的高潔凈干燥空氣(CDA)或氮?dú)庀牡某杀荆?/p>

電離的氣體流的潔凈度不足，這是因?yàn)檩^高質(zhì)量的高分辨率平板顯示器需要來自離子發(fā)射器的粒子發(fā)射較少或沒有(至少?zèng)]有大于0.1微米的粒子)；以及

靜電電荷的放電時(shí)間太長而不可接受，這是因?yàn)轱@示面板產(chǎn)率需要比迄今為止可達(dá)到的電荷中和效率高的電荷中和效率。

已在以下文獻(xiàn)中提出具有線性電離器(電離室，包括長且薄的導(dǎo)線作為發(fā)射器/電極)的電荷中和棒：(1)名為“電暈放電中和設(shè)備(Corona Discharge Neutralizing Apparatus)”的第7,339,778號(hào)美國專利；(2)名為“用于靜電中和的潔凈電暈氣體電離(Clean Corona Gas Ionization For Static Charge Neutralization)”的第8,048,200號(hào)美國專利；以及(3)第2007/0138149號(hào)美國專利申請(qǐng)公開。名為“電暈放電中和設(shè)備”并且在2008年3月4日發(fā)布的第7,339,778號(hào)美國專利全文以引用方式并入本文中。名為“用于靜電中和的潔凈電暈氣體電離”并且在2011年11月1日發(fā)布的第8,048,200號(hào)美國專利全文也以引用方式并入本文中。具有導(dǎo)線發(fā)射器的其它電離棒當(dāng)前由AB Liros Electronic ofSweden和/或Liros Electronic of Hamburg,Germany使用以下產(chǎn)品名制造：標(biāo)準(zhǔn)系列電離器和/或SER系列電離管。

因使用拉伸導(dǎo)線發(fā)射器電離器(線性電離器)而遭遇的常見問題已通過2012年4月3日申請(qǐng)并且名為“多段線性電離棒和電離室(MULTI-SECTIONAL LINEAR IONIZING BAR AND IONIZATION CELL)”的第13/438,538號(hào)美國專利申請(qǐng)(現(xiàn)為第8,492,733號(hào)美國專利)中所呈現(xiàn)的各種創(chuàng)新來解決。然而，進(jìn)一步提高功能性的額外改進(jìn)仍是可能的且期望的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

當(dāng)前公開的發(fā)明提出能夠解決上述問題和其它問題的線性電離棒設(shè)計(jì)的新做法。在一種形式中，本發(fā)明通過提供具有用于按可重新配置的模式朝向帶電目標(biāo)推進(jìn)帶電載子的可配置噴嘴的線性電離棒而滿足上述需要并克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和其它缺陷。棒可具有：線性離子發(fā)射器，用于響應(yīng)于電離電壓的提供而建立電荷載子的離子云；參考電極，其響應(yīng)于非電離電壓的提供而呈現(xiàn)非電離電場；以及歧管，其用于從源接收氣體并引導(dǎo)氣體經(jīng)過線性離子發(fā)射器。歧管可具有多個(gè)歧管孔，并且?guī)娮觳迦爰杀唤邮赵诳變?nèi)，至少一些所述插入件具有氣體可穿過其中流動(dòng)的至少一個(gè)噴嘴孔，并且多個(gè)插入件被共同配置成引導(dǎo)離子按可重新配置的電離氣體流動(dòng)模式遠(yuǎn)離線性離子發(fā)射器并朝向電荷中和目標(biāo)。

噴嘴插入件可按不同方式各自限定氣體可穿過其中流動(dòng)的零個(gè)噴嘴孔、一個(gè)中央噴嘴孔、一個(gè)偏心噴嘴孔和/或多個(gè)偏心噴嘴孔。插入件可被移除并被替換以重新配置氣體流動(dòng)模式，或者可選地，偏心插入件可在接收其在內(nèi)的歧管孔中旋轉(zhuǎn)，以因此改變噴嘴孔相對(duì)于線性離子發(fā)射器的位置。雖然噴嘴插入件優(yōu)選不是永久固定在位，但噴嘴插入件優(yōu)選由可變形材料制成，所述可變形材料可(按密封方式)被推進(jìn)到噴嘴插入件因歧管內(nèi)的氣體壓力而被收納在其中的歧管孔中。在特別優(yōu)選的形式中，氣體插入件可各自限定從入口端到相對(duì)出口端向內(nèi)漸縮的至少一個(gè)氣體噴嘴孔。視情況，一些插入件還可在有限數(shù)量的分離的且成角度地偏置的位置之間在將所述插入件接收在其中的歧管孔中旋轉(zhuǎn)，以因此改變孔/孔口相對(duì)于線性離子發(fā)射器的位置。電離棒的至少一些所述噴嘴插入件可選擇性地從一些所述孔移除并選擇性地重新插入到一些所述孔中，以因此共同改變遠(yuǎn)離歧管并朝向帶電目標(biāo)引導(dǎo)的氣體的模式。視情況，插入件可各自具有相對(duì)于接收其在內(nèi)的歧管孔的軸線傾斜的至少一個(gè)孔。

根據(jù)本發(fā)明的一些方法可預(yù)期通過使至少一個(gè)所述噴嘴插入件旋轉(zhuǎn)而不從插入件被收納在其中的孔移除插入件，來改變離開上述類型的歧管的氣體流動(dòng)的模式。以此方式使插入件旋轉(zhuǎn)改變插入件噴嘴相對(duì)于線性離子發(fā)射器的位置。

根據(jù)本發(fā)明的其它方法可預(yù)期通過從噴嘴插入件被收納在其中的孔移除至少一個(gè)所述噴嘴插入件并將另一插入件放置到從其中移除所述至少一個(gè)插入件的孔中，來改變離開上述類型的歧管的氣體流動(dòng)的模式。因此，插入件替換是改變遠(yuǎn)離歧管并朝向目標(biāo)引導(dǎo)的氣體的模式的替代方式。

自然，本發(fā)明的上述方法特別良好地適用于本發(fā)明的上述設(shè)備。類似地，本發(fā)明的設(shè)備實(shí)施例良好適用于執(zhí)行上文所述的本發(fā)明的方法。所有這些實(shí)施例提供迄今為止沒有在線性電離器電暈放電領(lǐng)域中達(dá)到的效率、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的最佳組合。

對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說，本發(fā)明的許多其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從具體實(shí)施方式、權(quán)利要求書和附圖變得清楚。

附圖說明

下文將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中相同附圖標(biāo)記表示相同步驟和/或結(jié)構(gòu)，并且其中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的局部創(chuàng)造性線性電離棒；

圖2是圖1的電離棒的局部仰視平面圖；

圖3A圖示根據(jù)本發(fā)明的噴嘴插入件的安裝和移除；

圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的替代的噴嘴插入件設(shè)計(jì)；

圖3C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)心插入件/插塞設(shè)計(jì)(沒有噴嘴、孔口和/或氣體通道)；

圖3D和圖3E示出根據(jù)本發(fā)明的另一替代的帶噴嘴插入件設(shè)計(jì)；

圖3F和圖3G示出根據(jù)本發(fā)明的另一替代的帶噴嘴插入件設(shè)計(jì)；

圖3H和圖3I示出根據(jù)本發(fā)明的另一替代的帶噴嘴插入件設(shè)計(jì)；

圖3J和圖3K示出根據(jù)本發(fā)明的另一替代的帶噴嘴插入件設(shè)計(jì)；

圖4A到圖4C示出被配置為三種可替代的氣體輸送模式的優(yōu)選電離棒的代表性橫截面圖；

圖4D到圖4F示出被配置為三種額外可替代的氣體輸送模式的優(yōu)選電離棒的代表性橫截面圖；

圖5表示待被中和的目標(biāo)物體上所分布的電荷密度，以及此目標(biāo)物體的有效中和專用的電離棒氣體輸送模式；

圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的偏心單噴嘴插入件的安裝和移除；

圖6A是圖6的偏心噴嘴插入件的透視圖；

圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的偏心雙噴嘴插入件的安裝和移除；

圖7A是圖7的偏心雙噴嘴插入件的透視圖；

圖7B是非圓形偏心雙噴嘴插入件的透視圖；

圖8、圖9和圖9A示出被配置為三種代表性氣體輸送模式的供替代的優(yōu)選電離棒的橫截面圖；

圖10是圖示在各種條件下使用單噴嘴插入件的放電效率的圖表；

圖11是圖示在各種條件下使用雙噴嘴插入件的放電效率的圖表；以及

圖12是比較在各種條件下使用單噴嘴插入件和雙噴嘴插入件的放電效率的圖表。

具體實(shí)施方式

主要參照?qǐng)D1和圖2，創(chuàng)造性的電離棒10'優(yōu)選包括至少三個(gè)主要部件：至少一個(gè)電離室16，其具有至少一個(gè)界定軸線的線性離子發(fā)射器20，所述至少一個(gè)界定軸線的線性離子發(fā)射極20用于沿著其長度而建立離子等離子體區(qū)域(或離子云)22；歧管24，其用于從源接收氣體并用于按可(重新)配置的且預(yù)定的模式輸送氣體經(jīng)過線性離子發(fā)射器20；以及用于通過任選的控制系統(tǒng)(未示出)從適當(dāng)電力供應(yīng)器接收電離電壓并將電離電壓輸出到線性離子發(fā)射器20以由此建立具有外周邊邊界的離子等離子體區(qū)域22的構(gòu)件20a。在多室實(shí)施例中，棒10'的每一電離室16可包括至少一個(gè)線性(例如，導(dǎo)線式)電暈放電離子發(fā)射器/電極20、至少一個(gè)非電離參考電極32a和32b以及如圖所示延伸穿過歧管板24a并位于電極32a與32b之間的歧管孔27的陣列(許多/多個(gè)歧管孔27)?？?7優(yōu)選與較大開口31對(duì)齊，其中較大開口31延伸穿過每一電離室16的底板但足夠大而對(duì)穿過池的氣體流動(dòng)(尤其是離開孔27的氣體流動(dòng))具有極小影響或不具有影響。歧管孔27中的每一個(gè)可以是圓形的，并且如果是圓形的，那么可具有介于約1/32”與約5/32”之間的孔直徑，并且能夠接收插入件290、292和/或294。約0.058”到約0.059”的孔直徑是最優(yōu)選的。

現(xiàn)主要參照?qǐng)D3A到圖3C，插入件290和/或294優(yōu)選是帶噴嘴的，其中(優(yōu)選漸縮的)噴嘴孔23延伸穿過插入件290和/或294，并且每個(gè)帶噴嘴插入件可產(chǎn)生高速空氣/氣體射流28，以因此根據(jù)“柯恩達(dá)(Coanda)”效應(yīng)而夾帶周圍空氣A。每一噴嘴孔可具有較寬入口端23a(具有介于約0.03英寸與約0.5英寸之間的直徑)和相對(duì)的出口端23b(具有介于約0.0098英寸與約0.016英寸之間的直徑(其中約0.0135英寸是最優(yōu)選的))。歧管孔27可通過以激光來切割、噴砂、模制到歧管板24a中和/或以水射流來切割而形成。然而，歧管孔27也可通過常規(guī)鉆孔技術(shù)而形成。因?yàn)檫@些孔的相對(duì)大的大小，未遭遇與鉆出極小孔相關(guān)聯(lián)的難點(diǎn)(例如，毛邊和碎屑移除)。

相比之下，插入件290和/或292的噴嘴孔23并非鉆出來的，而是可通過以激光來切割、噴砂、以水射流來切割和/或常規(guī)模制技術(shù)而形成。插入件290、292和/或294可由具有低密度并比形成歧管板24a的材料(例如，ABS塑料)軟得多的各種塑料材料模制而成。例如，如本文所論述的所有插入件可由具有較低楊氏模量(Joung’s modulus)或彈性模量(在介于約0.01GPa與約0.5GPa之間的范圍中，這顯著低于ABS塑料的典型模量(約1.4GPa到約3.1GPa))的低密度聚乙烯(LDPE)整體形成。插入件噴嘴優(yōu)選具有約0.06”的外徑，以使得插入件噴嘴緊密配合到略小的歧管孔27中。雖然這將導(dǎo)致一些噴嘴變形(例如，收縮/壓縮)，但噴嘴孔23的出口端不經(jīng)受這些力的事實(shí)意味出口端保持在期望尺寸下實(shí)際上不變形。此外，使噴嘴孔從入口端(朝向歧管的內(nèi)部開放)開始漸縮還幫助確保任何輕微噴嘴變形將不對(duì)氣體分配產(chǎn)生明顯影響。如最佳在圖3B中看到，插入件292和294包含這樣的可選特征，即有些細(xì)長并包含多個(gè)“梯級(jí)”以使得插入件292和294可緊密接合各種厚度的歧管24a。全文所論述的類型的噴嘴孔可具有當(dāng)在橫截面中觀看時(shí)彎曲的、線性的且成角度的，或線性的且平行的側(cè)壁。在使用過程中，歧管孔27的軸線優(yōu)選與噴嘴孔23的軸線重合。

現(xiàn)主要參照?qǐng)D3D到圖3K，插入件293、293'、293"和295優(yōu)選是帶噴嘴的，其中(優(yōu)選漸縮的)噴嘴孔23'延伸穿過插入件293、293'、293"和295。如同上文所述的插入件，這些帶噴嘴插入件中的每一個(gè)可產(chǎn)生高速空氣/氣體射流，以因此根據(jù)“柯恩達(dá)”效應(yīng)而夾帶周圍空氣A。每一噴嘴孔23'可具有較寬入口端23a'(具有介于約0.03英寸與約0.5英寸之間的直徑)和相對(duì)的出口端23b'(具有介于約0.0098英寸與約0.016英寸之間的直徑(其中約0.0135英寸是最優(yōu)選的))。插入件293、293'、293"和295優(yōu)選被收納在歧管孔27內(nèi)，并且噴嘴孔23'可通過以激光來切割、噴砂、以水射流來切割和/或常規(guī)模制技術(shù)而形成。插入件293、293'、293"和295可由具有低密度并比形成歧管板24a的材料(例如，ABS塑料)軟得多的各種塑料材料模制而成。例如，如本文所論述的插入件可由具有較低楊氏模量或彈性模量(在介于約0.01GPa與約0.5GPa之間的范圍中，這顯著低于ABS塑料的典型模量(約1.4GPa到約3.1GPa))的低密度聚乙烯(LDPE)整體形成。插入件噴嘴優(yōu)選具有約0.063”的外徑，以使得插入件噴嘴緊密配合到略小的歧管孔27中。雖然這將導(dǎo)致一些噴嘴變形(例如，收縮/壓縮)，但噴嘴孔23'的出口端不經(jīng)受這些力的事實(shí)意味出口端保持在期望尺寸下實(shí)際上不變形。此外，使噴嘴孔從入口端(朝向歧管的內(nèi)部開放)漸縮還幫助確保任何輕微噴嘴變形將不對(duì)氣體分配產(chǎn)生明顯影響。全文所論述的類型的噴嘴孔可具有當(dāng)在截面中觀看時(shí)彎曲的、線性的且成角度的,或線性的且平行的側(cè)壁。

現(xiàn)參照?qǐng)D3D和圖3E，分別以截面圖和透視圖示出插入件293。插入件293按大體上與上文所述的插入件290和292相同的方式操作，不同之處在于插入件293優(yōu)選具有(1)相對(duì)于歧管孔軸線成角度Θ的噴嘴孔23'；(2)圍繞孔的出口端23b'并垂直于出口端23b'的平坦表面；以及(3)示出噴嘴孔角度Θ相對(duì)于歧管孔軸線的方向的視覺指示器297。噴嘴孔角度Θ優(yōu)選相對(duì)于歧管孔軸線介于約5度與20度之間，并且最優(yōu)選是約10度。插入件293可按許多方式來使用，包含作為對(duì)插入件290或292中的一個(gè)的替代以提供來自歧管板24a的較寬氣體噴射模式；這轉(zhuǎn)而可實(shí)現(xiàn)異常靠近且/或?qū)挼哪繕?biāo)物體的電離。指示器297優(yōu)選是示出噴嘴孔角度的方向以使不熟練/半熟練工人的安裝簡單的模制箭頭。圖4D示出了插入件293的典型操作。

參照?qǐng)D3F和圖3G，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易了解插入件293'在結(jié)構(gòu)和操作上實(shí)質(zhì)上類似于293。然而，插入件293'呈現(xiàn)相反角度Θ，并且可按許多方式來使用，包含提供來自歧管的較窄的氣體噴射模式；這轉(zhuǎn)而可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的有限部分的較強(qiáng)化的電離。圖4E示出了插入件293'的典型操作。

參照?qǐng)D3H和圖3I，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易了解插入件293"在結(jié)構(gòu)和操作上實(shí)質(zhì)上類似于插入件293'。

參照?qǐng)D3J和圖3K，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易了解插入件295在結(jié)構(gòu)和操作上實(shí)質(zhì)上類似于具有上文所述的類型的向外取向且成角度的噴嘴孔的一對(duì)插入件。然而，插入件295優(yōu)選整體形成，并且可具有大體上橢圓形的主體。圖4F示出了插入件295的典型操作。

再次主要參照?qǐng)D1和圖2，其示出，由于有本發(fā)明所提供的靈活性，根據(jù)本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員的設(shè)計(jì)選擇，電離器10'的孔27可按各種方式位于歧管板24a的整個(gè)長度上，并且插入件可按需要被布置在其中。例如，孔27可按介于約15毫米與約75毫米之間(其中約50毫米是最優(yōu)選的)的距離相互均勻地間隔開，所述距離是至少實(shí)質(zhì)上平行于線性電離器20或由其界定的軸線(進(jìn)入到如圖4A到圖4F、圖8到圖9和圖9A所示頁面的平面中)而測量的。并且，如此示范性配置所示，視情況，每隔一個(gè)的歧管孔可通過不具有穿過其中的孔的插入件/插塞294在線性電離器20的橫向相對(duì)側(cè)上堵上。圖2示出了被設(shè)計(jì)成在電離棒的最末端處提供電荷中和增強(qiáng)器的電離器實(shí)施例。因此，在此狀況下，接近棒10'的左端而使用一對(duì)帶噴嘴插入件。

圖4A到圖4F以電離器棒10'的橫截面圖從概念上示出了空氣/氣體流28/28'與離子等離子體區(qū)域之間的代表性關(guān)系。具體地說，圖4A示意性地示出了從兩個(gè)有利地定位的插入件290出來的預(yù)定的空氣/氣體流動(dòng)模式28以及離子云22在棒10'內(nèi)的位置。如圖所示，噴嘴插入件290中的一個(gè)在等離子體區(qū)域22之外引導(dǎo)潔凈氣體朝向電荷中和目標(biāo)物體TO，并且另一噴嘴插入件290朝向電荷中和目標(biāo)物體TO引導(dǎo)潔凈氣體穿過等離子體區(qū)域22。具體地說，圖4A示出了目標(biāo)在于通過將插入件放置在以下兩個(gè)位置中而改進(jìn)電荷中和的插入件的模式：一個(gè)在接近導(dǎo)線發(fā)射器電極所產(chǎn)生的離子云的空間中吹動(dòng)氣體(CDA)，而第二個(gè)是在離子云之外并接近右側(cè)格柵和/或左側(cè)格柵的空間中。各噴嘴插入件之間的插入件噴嘴的直徑和高度可不同。與發(fā)射極20間隔開的插入件可提供額外氣體流動(dòng)(從歧管提供(CDA)并且還夾帶周圍空氣A)以幫助收獲離子并將離子輸送到目標(biāo)區(qū)域/物體。圖4B示意性地示出了使用電離棒10'的另一可能期望的預(yù)定空氣/氣體流動(dòng)模式。在此配置中，兩個(gè)插入件290在等離子體區(qū)域22之外朝向電荷中和目標(biāo)物體TO引導(dǎo)潔凈氣體。圖4C示意性地示出了以不帶噴嘴插入件/插塞294替代圖4B所示的噴嘴插入件290中的一個(gè)，電離棒在其它方面是相同的。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的各種插入件是相對(duì)軟/易彎的，所以從圖4B的棒轉(zhuǎn)換為圖4C的棒基本上由以下方式組成：從一個(gè)歧管孔27移除插入件290中的一個(gè)以及將插入件/插塞294插入到(現(xiàn)未占用的)歧管孔27中以因此改變歧管的插入件模式。

圖4D和圖4E示意性地示出了大體上與圖4C的空氣/氣體流動(dòng)模式類似的預(yù)定空氣/氣體流動(dòng)模式28'，這是因?yàn)閮煞鶊D均包含無噴嘴插入件294。如圖4D所示，噴嘴式插入件293引導(dǎo)潔凈氣體朝向電荷中和目標(biāo)物體TO但以優(yōu)選相對(duì)于歧管孔軸線介于5度與20度之間的量Θ傾斜遠(yuǎn)離等離子體區(qū)域22。具體地說，圖4D示出了目標(biāo)在于由于插入件的傾斜的噴嘴孔而改進(jìn)目標(biāo)物體TO的左側(cè)上的電荷中和的插入件的模式。為了增強(qiáng)此效應(yīng)，右側(cè)格柵和/或左側(cè)格柵可按常規(guī)方式重新布置，并且周圍空氣A的夾帶可因此變得不同。圖4E示意性地示出了使用電離棒10'的另一可能期望的預(yù)定空氣/氣體流動(dòng)模式。在此配置中，插入件293'引導(dǎo)潔凈氣體朝向等離子體區(qū)域22并由于插入件的傾斜的噴嘴孔以角度Θ朝向目標(biāo)物體TO的右側(cè)。自然，如果插塞294被替換為單噴嘴插入件(無論是否成角度)，那么可提供幫助收獲離子并將離子輸送到目標(biāo)區(qū)域/物體的額外氣體流動(dòng)(CDA)(從歧管提供)(并且還夾帶周圍空氣)，并且鑒于本文中所含有的發(fā)明公開，此配置在普通技術(shù)人員的能力范圍以內(nèi)。圖4F示意性地示出了使用雙傾斜式噴嘴插入件295以為到目標(biāo)物體的離子輸送提供寬的CDA噴射模式。此性質(zhì)的噴射模式特別適用于將離子輸送到異?？拷?或?qū)挼哪繕?biāo)物體TO。再次，可通過更改/移除電離棒格柵中的一些或全部來實(shí)現(xiàn)其它變化，并且這在普通技術(shù)人員的能力范圍以內(nèi)。

參照?qǐng)D5，其中示出圖表，所述圖表示出將根據(jù)本發(fā)明通過離子的輸送來中和的電荷中和目標(biāo)物體上的電荷密度。這些情況通常發(fā)生在塑料膜或玻璃片中，它們可在接近邊緣的區(qū)域中具有最大電荷密度，并且在中間具有最少電荷。并且，圖5示出了被配置成用于帶電目標(biāo)物體的最大有效中和的本發(fā)明的電離器的示意性仰視圖。具體地說，噴嘴插入件290和非噴嘴插入件(以黑色表示的插塞)294的此模式被設(shè)計(jì)成將離子供應(yīng)到帶電目標(biāo)物體最需要離子之處。自然，可移除插入件290和294，并且將其重新布置在孔27中的任一者中以在極廣范圍的應(yīng)用中提供最佳結(jié)果。此外，可視需要使用傾斜噴嘴孔插入件293、293'和/或293"來實(shí)現(xiàn)其它噴射模式。

如圖所示，圖6到圖9A中的替代優(yōu)選設(shè)備實(shí)施例使用具有偏心噴嘴23(相對(duì)于中央軸線)并位于電離器10"的歧管板24a'的增大的孔27'內(nèi)的增大的噴嘴插入件296、298。如同先前論述的設(shè)備，歧管孔27'中的每一個(gè)可以是圓形的，并且如果是圓形的，那么可具有介于約0.13”與約0.38”之間的孔直徑，并且可能夠接收插入件296、298。約0.13”到約0.2”的圓孔直徑是最優(yōu)選的。插入件296、298優(yōu)選包含穿過其中的帶有漸縮噴嘴23的噴嘴孔。在圖7B中的變體298'中，插入件298'和歧管孔27'的橫截面可以是非圓形的，并且因此防止旋轉(zhuǎn)。每一噴嘴孔可具有較寬入口端23a和相對(duì)出口端23b。歧管孔27'可通過以激光切割、噴砂、模制到歧管板24a'中和/或以水射流切割而形成。然而，歧管孔27'也可通過常規(guī)鉆孔技術(shù)而形成。因?yàn)檫@些孔的相對(duì)大的尺寸，未遭遇與鉆出極小孔相關(guān)聯(lián)的難點(diǎn)(例如，毛邊和碎屑移除)。

相比之下，插入件296、298和/或298'的噴嘴孔23并不是鉆成的，而是可通過以激光切割、噴砂、以水射流來切割和/或常規(guī)模制技術(shù)而形成。插入件296、298和/或298'可由具有較低密度并比形成歧管板24a'的材料(例如，ABS塑料)軟得多的各種塑料材料模制而成。例如，如本文所論述的所有插入件可由具有較低楊氏模量或彈性模量(在介于約0.01GPa與約0.5GPa之間的范圍中，這顯著低于ABS塑料的典型模量(約1.4GPa到約3.1GPa))的低密度聚乙烯(LDPE)形成。圓形插入件296和/或298優(yōu)選具有約0.13”到約0.25"的外徑，以使得圓形插入件296和/或298緊密配合到略小的歧管孔27'中。雖然這將導(dǎo)致一些噴嘴變形(例如，收縮/壓縮)，但噴嘴孔23的出口端23b不經(jīng)受這些力的事實(shí)意味出口端保持在期望尺寸下實(shí)際上不變形。雖然未示出，但視需要，噴嘴孔23可相對(duì)于歧管孔27'成角度Θ。

出于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員的設(shè)計(jì)選擇，視需要，電離器10"的孔27'可遍布歧管板24a'而布置，并且插入件296、298、298'和/或不帶孔插入件(插塞)可被放置在其中。圖8到圖9A以電離器棒10"的橫截面圖在從念上示出了空氣/氣體流28與離子等離子體區(qū)域22之間的代表性關(guān)系。在全部這些圖中，已示出插入件296和298的俯視平面圖虛線圖像，以圖示插入件的實(shí)現(xiàn)不同噴射模式28的操作。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易了解，虛線所示的插入件實(shí)際上不存在。例如，在圖8中將單噴嘴插入件296示出為已選擇性地旋轉(zhuǎn)到其中噴嘴23與線性發(fā)射器20的左側(cè)最大地間隔開的位置中。因?yàn)椴迦爰?96未固定地附接在孔27'內(nèi)，所以插入件296可選擇性地旋轉(zhuǎn)任何量以改變噴射束/射流28與發(fā)射器20的距離以及插入件296的右側(cè)/左側(cè)取向。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，插入件296、298可在有限數(shù)量的分離的且成角度地偏置的位置之間在歧管孔27'內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以因此改變噴嘴相對(duì)于線性離子發(fā)射器的位置。在圖8所示的特定配置中，來自插入件296的可重新配置的空氣/氣體流動(dòng)模式28經(jīng)過電離棒10"內(nèi)的離子云22。如圖所示，插入件296的噴嘴23在等離子體區(qū)域22外引導(dǎo)電離氣體朝向目標(biāo)物體TO。

現(xiàn)參照?qǐng)D9和圖9A，示出呈兩種代表性配置的電離棒10"，其中插入件298被示出為處于兩種不同取向中。應(yīng)注意，圖9包含插入件298的俯視平面圖虛線圖像，其中噴嘴23相對(duì)于線性發(fā)射器20以90度對(duì)準(zhǔn)。因此，將雙噴嘴插入件298示出為已選擇性地旋轉(zhuǎn)到其中噴嘴23與線性發(fā)射器20的左側(cè)和右側(cè)最大地間隔開的位置中。相比之下，圖9A包含插入件298的俯視平面圖虛線圖像，其中噴嘴23相對(duì)于線性發(fā)射器20以約30度對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)注意，插入件298的旋轉(zhuǎn)將噴嘴23移動(dòng)遠(yuǎn)離橫截平面移動(dòng)，并且因此它們在圖9A中不再可見。并且，應(yīng)注意，在圖8到圖9A的優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)孔27'和可個(gè)別旋轉(zhuǎn)的插入件296、298(共同地)平行于發(fā)射極20而延伸到頁面的平面中以及從頁面的平面延伸出。使插入件298旋轉(zhuǎn)將氣體射流28移動(dòng)得較靠近線性發(fā)射極20。因?yàn)椴迦爰?98未固定地附接在孔27'內(nèi)，所以插入件298可選擇性地旋轉(zhuǎn)任何量以改變射流28與發(fā)射極20的距離以及插入件298的右側(cè)/左側(cè)取向。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，插入件298可在有限數(shù)量的分離的且成角度地偏置的位置之間在歧管孔27'內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以因此改變噴嘴相對(duì)于線性離子發(fā)射器的位置。這可通過本文所示的具有棘爪結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中的任一者、或通過使用互補(bǔ)的多邊形插入件/孔或通過機(jī)械領(lǐng)域中已知的許多技術(shù)中的任一種而實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，噴嘴插入件290、293、293'、293"、296、298和/或298'以及插塞294的任何組合可組合在單個(gè)電離棒中以實(shí)現(xiàn)最佳效果，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。

通過AC供電的電離棒(實(shí)質(zhì)上類似于本文中作為10'和10"示出并論述的電離棒)，使用各種插入件和插入件取向而執(zhí)行本發(fā)明的各種實(shí)施例的性能測試，以確定噴嘴位置對(duì)電荷中和效率的影響(例如，通過測量正放電和負(fù)放電的時(shí)間)。測試設(shè)備中所使用的線性發(fā)射器是定位在兩個(gè)參考電極之間并且連接到脈沖式高頻高壓電力供應(yīng)器的100微米鎢絲。

以單噴嘴偏心插入件296在三個(gè)順時(shí)針位置中執(zhí)行測試：(1)垂直于線性發(fā)射器軸線或90度(氣體噴嘴相對(duì)于線性發(fā)射極位于最大距離3mm處)；(2)相對(duì)于線性發(fā)射器軸線成約30度的角度(在此狀況下，噴嘴距線性發(fā)射器約1.5mm)；(3)相對(duì)于線性發(fā)射器軸線成約0度的角度(平行于線性發(fā)射極軸線)(在此狀況下，噴嘴為約0mm)。所測試的插入件具有直徑介于約0.012"與約0.015"之間(并且平均0.0135")的注射模制噴嘴。

各種目標(biāo)物體距離的測試結(jié)果示出在圖10的圖表50中。可見的是，噴嘴相對(duì)于線性發(fā)射器的位置在棒與目標(biāo)物體(在測試設(shè)備中，這是帶電板監(jiān)視器(CPM))之間距離(150mm、300mm和600mm)短時(shí)對(duì)放電時(shí)間具有相對(duì)小的影響。在這些較短距離下，線性離子發(fā)射器所產(chǎn)生的離子中大部分通過線性離子發(fā)射器與CPM之間的靜電場，而不是通過來自噴嘴的氣體流所導(dǎo)致的移動(dòng)，而被吸引到CPM板。然而，對(duì)放電時(shí)間的影響在較長距離(例如，900mm到1500mm)下較顯著。如圖所示，平均(正和負(fù))放電時(shí)間在線性發(fā)射器導(dǎo)線與噴嘴軸線之間的約20到30度的取向(表示兩者之間的約1.5mm的距離)下最小化。

具體地說，圖10示出在約20到30度的角度下存在最佳噴嘴位置(最短放電時(shí)間)。這對(duì)應(yīng)于約10到15倍離子發(fā)射極直徑的距離對(duì)于電暈放電環(huán)繞導(dǎo)線發(fā)射器而言，此距離接近等離子體區(qū)域22的邊緣。此效應(yīng)的解釋如下：在短距離(接近發(fā)射器電極的表面)下，離子移動(dòng)在很大程度上受強(qiáng)AC電場控制。在10到15倍發(fā)射器直徑的距離下，電場強(qiáng)度以10到15的因子降低(電場強(qiáng)度與相距導(dǎo)線電極的距離成反比)。因此，所產(chǎn)生的離子變得更容易在氣體流28的影響下移動(dòng)。在較遠(yuǎn)距離下，離子濃度因再組合而降低，并且較少離子可用于通過氣體流28被收獲。

還以雙噴嘴(噴嘴之間相距6mm)偏心插入件298在三個(gè)順時(shí)針位置中執(zhí)行測試：(1)垂直于線性發(fā)射器軸線或90度(氣體噴嘴相對(duì)于線性發(fā)射器處于最大距離3mm)；(2)相對(duì)于線性發(fā)射器軸線成約30度的角度(在此狀況下，噴嘴距線性發(fā)射器約1.5mm)；(3)相對(duì)于線性發(fā)射器軸線成約0度的角度(平行于線性發(fā)射器軸線)(在此狀況下，噴嘴為約0mm)。所測試的插入件具有直徑介于約0.012"與約0.015"之間(并且平均0.0135")的注射模制噴嘴。

各種目標(biāo)物體距離的測試結(jié)果示出在圖11的圖表60中。如圖所示，噴嘴相對(duì)于離子發(fā)射器的位置對(duì)放電效率具有極小影響。據(jù)信，對(duì)噴嘴位置的這種相對(duì)不敏感性是因以下事實(shí)所致：成對(duì)的噴嘴產(chǎn)生圍繞電暈發(fā)射器的成對(duì)的氣體流。這轉(zhuǎn)而推進(jìn)更多離子遠(yuǎn)離沿著發(fā)射器的更多位置(即，大量的噴嘴簡單地壓制離子離開發(fā)射器)。自然，這是以一定代價(jià)而實(shí)現(xiàn)，并且在此狀況下，代價(jià)是較多潔凈/昂貴的氣體(例如，CDA)的消耗。

圖12的圖表70示出具有單噴嘴插入件和雙噴嘴插入件的相同的棒的放電時(shí)間的比較，并且鑒于本文中所含有的公開內(nèi)容，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來使是不言自明的。應(yīng)注意，圖表70示出，針對(duì)恒定氣體壓力(約-80psi)并且在比300mm長的所有距離下，具有雙孔口的插入件顯著地更為有效。此差異針對(duì)較長距離600mm、900mm、1200mm和1500mm而增大。此積極效果主要通過如下方式來實(shí)現(xiàn)：從電暈發(fā)射極移動(dòng)較大量的離子，以因此在供應(yīng)到棒的相同氣體壓力下將強(qiáng)電離流輸送到目標(biāo)物體。

雖然已結(jié)合目前認(rèn)為是最實(shí)用且優(yōu)選的實(shí)施例而描述本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，而是希望涵蓋包含在隨附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同布置。關(guān)于上文的描述，例如，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的部件的最佳尺寸關(guān)系(包含大小的變化)、材料、形狀、形式、功能和操作方式、組裝與使用被認(rèn)為是容易清楚的，并且與附圖所圖示并且本說明書所描述的關(guān)系等同的所有關(guān)系希望被隨附權(quán)利要求書涵蓋。因此，前文描述被認(rèn)為是本發(fā)明的原理的說明性描述，而不是詳盡描述。

除非在操作實(shí)例中或另有指示，否則本說明書和權(quán)利要求書中所使用的表示成分的量、反應(yīng)條件等的所有數(shù)字或表述應(yīng)被理解為在所有情形下被術(shù)語“約”修飾。因此，除非有相反指示，否則本說明書和隨附權(quán)利要求書中所闡述的數(shù)值參數(shù)是可取決于本發(fā)明想要獲得的期望特性而變化的近似值。至少，并且不是為了試圖將等同物原則的應(yīng)用限制于權(quán)利要求書的范圍，每一數(shù)值參數(shù)至少應(yīng)根據(jù)所報(bào)告的有效位的數(shù)字并且通過應(yīng)用一般的取舍技術(shù)來解釋。

雖然闡述本發(fā)明的寬泛范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是具體實(shí)例中所闡述的數(shù)值被盡可能準(zhǔn)確地報(bào)告。然而任何數(shù)值固有地含有由于相應(yīng)測試測量中的標(biāo)準(zhǔn)偏差而必然導(dǎo)致的某些誤差。

并且，應(yīng)理解，本文所述的任何數(shù)值范圍希望包含其中所包括的所有子范圍。例如，范圍“1到10”希望包含介于所述的最小值1與所述的最大值10之間并且包含所述的最小值1與所述的最大值10的所有子范圍，即，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值的所有子范圍。因?yàn)樗_的數(shù)值范圍是連續(xù)的，所以所述數(shù)值范圍包含介于最小值與最大值之間的每一值。除非另有明確指示，否則本申請(qǐng)中所指定的各種數(shù)值范圍是近似值。

出于描述的目的，術(shù)語“上”、“小”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“頂部”、“底部”及其衍生詞應(yīng)如它們在附圖中的取向而與本發(fā)明相關(guān)。然而，應(yīng)理解，除非另有明確相反指定，否則本發(fā)明可呈現(xiàn)各種替代變化和步驟序列。還應(yīng)理解，附圖所圖示并且本說明書所描述的具體裝置和過程僅是本發(fā)明的示范性實(shí)施例。因此，與本文所公開的實(shí)施例相關(guān)的具體尺寸和其它物理特性不被視為限制性的。