具有闭环反馈和交织采样的有源电离控制制造技术

一种电离系统(10)包含电力供应器(22a、22b)以及电离器(16)。在第一操作状态中，输出的特性被设定为固定非零基线水平，并且在第二操作状态中，被设定为中和水平。针对所述特性中的至少一种，固定基线水平不同于中和水平。下游电荷传感器(15)测量物体(12)电荷。控制器(14)在交替第一时间周期和第二时间周期的序列期间在第一状态与第二状态之间切换电力供应器；仅在第一时间周期期间，感测到电离器的电流流动；仅在所述第二时间周期期间，从电荷传感器接收所测量的电荷数据；仅在第二时间周期期间，基于电荷数据而调整中和水平；在第一时间周期或第二时间周期期间，基于所感测的电流流动来计算上游物体电荷或确定相关电离器条件。

Active ionization control with closed loop feedback and interleaved sampling

An ionization system (10) includes an electric power supply (22a, 22b), and an ionization device (16). In the first operation state, the output characteristic is set to a fixed non-zero baseline level and is set to neutralization level in the second operation state. For the at least one of the characteristics, the fixed baseline level is different from the neutralization level. The lower charge sensor (15) measures an object (12) charge. The controller (14) in sequence during the first time period and second alternate period of time between the first state and the second state switching power supply; only in the first period of time, sensing the current flowing into the ionizer; only during the second period of time, from the charge charge sensor receives the measured data; only in the second time period, and adjust the level based on charge data; in the first period of time or second time period, the current flow based on the sensed objects to calculate the upstream charge or determine the ionizer conditions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有闭环反馈和交织采样的有源电离控制
技术介绍
本专利技术的实施例总的来说涉及电离系统，并且更明确地说，涉及具有闭环反馈以及交织采样周期的电离系统，用于确定物体上的上游电荷并确定电离系统的条件。空气电离是消除目标表面上的静电荷的有效方法。空气电离器在周围大气中产生大量正离子和负离子，其中所述正离子和负离子在空气中充当电荷的移动载流子。随着离子流经空气，它们被吸引到带相反电荷的粒子和表面。可通过此过程来迅速地实现带静电的表面的中和。可使用电离器来执行空气电离，其中电离器在被称为电晕放电的过程中产生离子。电离器通过加强围绕锐点的电场直到电场克服周围空气的介电强度来产生空气离子。当电子从电极流动到周围空气中时，发生负电晕放电。正电晕放电是因电子从空气分子流动到电极中而发生。例如交流(AC)或直流(DC)电荷中和系统等电离器装置采用许多形式(例如，电离棒、空气电离鼓风机、空气电离喷嘴等)，并用于通过将正离子和负离子发射到工作空间中或发射到区域的表面上来中和静电荷。电离棒通常用于例如纸张印刷、聚合片材或塑料袋制造等连续腹板操作中。空气电离鼓风机和喷嘴通常用于组装对静电放电(ESD)敏感的电子设备(例如，硬盘驱动器、集成电路等)的工作空间中。在用于所输送的材料(例如，腹板等)的典型闭环电离系统中，传感器位于电离器装置的下游。这些传感器(通常是静电场强计等)评估材料上的残余电荷，并且反馈信号被传回到电离系统以将残余电荷驱动到零或尽可能接近零。在这些系统中，下游残余电压通过来自反馈传感器的信息来良好地特性化。进入电离系统中的所输送的材料上的实际电压(即，上游电压)是未知的。此信息对于安全和过程控制来说是重要的。为了确定上游电压，位于电离器装置的上游的额外传感器是必要的。这将增加系统的花费，但更重要的是，电离器装置的上游的所输送的材料上的电荷可较高(例如，10kV或更高)并超出标准电荷传感器的能力。此外，随着时间，电离器可积聚碎屑。为了维持电离器的最佳性能，有必要清洁电离器以便移除碎屑。随着电离器积聚碎屑，电离器的电荷将减少，并且因此，从电压供应器流动到电离器中的电流也将减少。一种使电离系统自我校准并指示性能的方法描述在第8,039,789号美国专利(Gorczyca等人)中，其中所述美国专利的全部内容以引用方式并入本文中。然而，所述方法需要高压电力供应器的多个操作状态的校准数据的初始积聚。在操作期间获取的实时数据(明确地说，到正电离器和负电离器的电流输出的总和)接着与最近数据点进行比较以确定性能差异。对可能250个或更多个数据点的校准数据的积聚可以是耗时的，并且需要大存储器空间以存储必要基线表。希望提供一种电离系统，其中所述电离系统可提供闭环反馈并估计上游电荷，而不需要额外上游传感器。
技术实现思路
简要地说，本专利技术的实施例包括一种用于对移动物体施加或移除电荷的电离系统。所述系统包含：电力供应器；以及至少一个电离器，耦接到所述电力供应器并从所述电力供应器接收输出。所述电力供应器具有第一操作状态以使得所述输出的一种或更多种特性被设定为固定非零基线水平，并且具有第二操作状态以使得所述输出的所述一种或更多种特性被设定为中和水平。所述输出的一种或更多种特性中的至少一种的固定基线水平不同于所述一种或更多种特性中的至少一种的中和水平。电荷传感器布置在所述至少一个电离器的下游并被配置成测量所述物体上的电荷。控制器耦接到所述电荷传感器的输出，并耦接到所述电力供应器以控制到所述至少一个电离器的输出。所述控制器被配置成(i)在多个交替第一时间周期和第二时间周期的序列期间在第一状态与第二状态之间切换所述电力供应器；(ii)仅在所述第一时间周期期间，在所述电力供应器设定为所述第一操作状态的情况下感测到所述至少一个电离器的电流流动；(iii)仅在所述第二时间周期期间，将所述电力供应器设定为所述第二状态并从所述电荷传感器接收所测量的电荷数据；(iv)仅在所述第二时间周期期间，基于来自所述电荷传感器的所测量的电荷数据而在所述第二操作状态中调整所述电力供应器的输出的一种或更多种特性的中和水平中的至少一个；(v)在所述第一时间周期和所述第二时间周期中的一个期间，执行至少部分基于所述所感测的电流流动的所述物体上的上游电荷的计算以及所述至少一个电离器的相关条件的确定中的至少一个；并且(vi)针对连续多对第一时间周期和第二时间周期而周期性地重复步骤(ii)到(v)。本专利技术的另一实施例包括一种用于监视对移动物体施加或移除电荷的电离系统的条件的方法。所述电离系统具有：电力供应器，被配置成将输出提供给至少一个电离器；电荷传感器，布置在所述至少一个电离器的下游；以及控制器，耦接到所述电荷传感器的输出以及所述电力供应器。所述电力供应器具有第一操作状态以使得所述输出的一种或更多种特性被设定为固定非零基线水平，并且具有第二操作状态以使得所述输出的所述一种或更多种特性被设定为中和水平。所述一种或更多种特性中的至少一种的固定非零基线水平不同于所述一种或更多种特性中的至少一种的中和水平。所述控制器被配置成在多个交替第一时间周期和第二时间周期的序列期间在第一操作状态与第二操作状态之间切换所述电力供应器。所述方法包含(a)仅在所述第一时间周期期间，在所述电力供应器设定为所述第一操作状态的情况下感测到所述至少一个电离器的电流流动；(b)仅在所述第二时间周期期间，将所述电力供应器设定为所述第二状态并从所述电荷传感器接收所测量的电荷数据；(c)仅在所述第二时间周期期间，基于来自所述电荷传感器的所测量的电荷数据而在所述第二操作状态中调整所述电力供应器的输出的一种或更多种特性的中和水平中的至少一个；(d)在所述第一时间周期和所述第二时间周期中的一个期间，执行至少部分基于所述所感测的电流流动的所述物体上的上游电荷的计算以及所述至少一个电离器的相关条件的确定中的一个；以及(e)针对连续多对第一时间周期和第二时间周期而周期性地重复步骤(a)到(d)。本专利技术的又一实施例包括一种用于监视对移动物体施加或移除电荷的电离系统的条件的方法。所述电离系统具有：电力供应器，被配置成将输出提供到至少一个电离器；以及控制器，耦接到所述电力供应器。所述电力供应器具有第一操作状态以使得所述输出的一种或更多种特性被设定为固定非零基线水平，并且具有第二操作状态以使得所述输出的所述一种或更多种特性被设定为中和水平。所述一种或更多种特性中的至少一种的固定非零基线水平不同于所述一种或更多种特性中的至少一种的中和水平。所述控制器被配置成在多个交替第一时间周期和第二时间周期的序列期间在第一状态与第二状态之间切换所述电力供应器。所述方法包含(a)仅在所述第一时间周期期间，在所述电力供应器设定为所述第一操作状态的情况下感测到所述至少一个电离器的电流流动；(b)仅在所述第二时间周期期间，将所述电力供应器设定为所述第二状态并允许操作员基于位于所述至少一个电离器的下游的电荷传感器所测量的电荷数据而改变所述电力供应器的输出的一种或更多种特性的中和水平中的至少一个；(c)在所述第一时间周期和所述第二时间周期中的一个期间，执行至少部分基于所述所感测的电流流动的所述物体上的上游电荷的计算以及所述至少一个电离器的相关条件的确定中的一个；以及(d)针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对移动物体施加或移除电荷的电离系统，所述系统包括：(a)电力供应器；(b)至少一个电离器，耦接到所述电力供应器并从所述电力供应器接收输出，所述电力供应器具有第一操作状态以使得所述输出的一种或更多种特性被设定为固定非零基线水平，并且具有第二操作状态以使得所述输出的所述一种或更多种特性被设定为中和水平，所述输出的所述一种或更多种特性中的至少一种的所述固定基线水平不同于所述一种或更多种特性中的所述至少一种的所述中和水平；(c)电荷传感器，布置在所述至少一个电离器的下游并被配置成测量所述物体上的电荷；以及(d)控制器，耦接到所述电荷传感器的输出，并耦接到所述电力供应器以控制到所述至少一个电离器的输出，所述控制器被配置成：(i)在多个交替第一时间周期和第二时间周期的序列期间在所述第一状态与所述第二状态之间切换所述电力供应器；(ii)仅在所述第一时间周期期间，在所述电力供应器设定为所述第一操作状态的情况下感测到所述至少一个电离器的电流流动；(iii)仅在所述第二时间周期期间，将所述电力供应器设定为所述第二状态并从所述电荷传感器接收所测量的电荷数据；(iv)仅在所述第二时间周期期间，基于来自所述电荷传感器的所述所测量的电荷数据而在所述第二操作状态中调整所述电力供应器的所述输出的所述一种或更多种特性的所述中和水平中的至少一个；(v)在所述第一时间周期和所述第二时间周期中的一个期间，执行至少部分基于所述所感测的电流流动的所述物体上的上游电荷的计算以及所述至少一个电离器的相关条件的确定中的至少一个；并且(vi)针对连续多对所述第一时间周期和所述第二时间周期而周期性地重复步骤(ii)到(v)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 US 14/460,6851.一种用于对移动物体施加或移除电荷的电离系统，所述系统包括：(a)电力供应器；(b)至少一个电离器，耦接到所述电力供应器并从所述电力供应器接收输出，所述电力供应器具有第一操作状态以使得所述输出的一种或更多种特性被设定为固定非零基线水平，并且具有第二操作状态以使得所述输出的所述一种或更多种特性被设定为中和水平，所述输出的所述一种或更多种特性中的至少一种的所述固定基线水平不同于所述一种或更多种特性中的所述至少一种的所述中和水平；(c)电荷传感器，布置在所述至少一个电离器的下游并被配置成测量所述物体上的电荷；以及(d)控制器，耦接到所述电荷传感器的输出，并耦接到所述电力供应器以控制到所述至少一个电离器的输出，所述控制器被配置成：(i)在多个交替第一时间周期和第二时间周期的序列期间在所述第一状态与所述第二状态之间切换所述电力供应器；(ii)仅在所述第一时间周期期间，在所述电力供应器设定为所述第一操作状态的情况下感测到所述至少一个电离器的电流流动；(iii)仅在所述第二时间周期期间，将所述电力供应器设定为所述第二状态并从所述电荷传感器接收所测量的电荷数据；(iv)仅在所述第二时间周期期间，基于来自所述电荷传感器的所述所测量的电荷数据而在所述第二操作状态中调整所述电力供应器的所述输出的所述一种或更多种特性的所述中和水平中的至少一个；(v)在所述第一时间周期和所述第二时间周期中的一个期间，执行至少部分基于所述所感测的电流流动的所述物体上的上游电荷的计算以及所述至少一个电离器的相关条件的确定中的至少一个；并且(vi)针对连续多对所述第一时间周期和所述第二时间周期而周期性地重复步骤(ii)到(v)。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个电离器包含至少一个正电离器和至少一个负电离器。3.根据权利要求2所述的系统，还包括存储器，所述存储器与所述控制器通信并被配置成存储用于确定所述至少一个正电离器和所述至少一个负电离器的所述相关条件的校准数据，所述控制器被进一步配置成：(vii)在所述第一时间周期和所述第二时间周期中的一个期间，在所述电力供应器设定为所述第一操作状态的情况下将到所述至少一个正电离器的所述电流流动以及到所述至少一个负电离器的所述电流流动相加以确定电流量值；(viii)将所述电流量值与所述校准数据进行比较以确定差值；并且(ix)使用所述差值以确定所述至少一个正电离器和所述至少一个负电离器的所述相关条件。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述输出的所述一种或更多种特性包含施加到所述至少一个正电离器的第一振幅、施加到所述至少一个负电离器的第二振幅以及占空比，其中所述第一振幅和所述第二振幅中的每一个的每一固定非零基线水平是约4kV到约20kV，并且其中所述占空比的所述固定非零基线水平是50/50。5.根据权利要求2所述的系统，其中所述所感测的电流流动是到所述至少一个正电离器的电流流动以及到所述至少一个负电离器的电流流动的净值。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述物体上的所述所计算的上游电荷还至少部分基于所述物体的速度以及如垂直于所述物体的下游方向而测量的所述物体的宽度。7.根据权利要求6所述的系统，还包括：(e)用户输入，耦接到所述控制器并被配置成接收关于所述物体(12)的所述速度和所述宽度的数据。8.根据权利要求1所述的系统，其中在所述第一时间周期期间执行步骤(v)。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二时间周期的长度与所述第一时间周期的长度的比率是约100:1。10.一种用于监视对移动物体施加或移除电荷的电离系统的条件的方法，所述电离系统具有：电力供应器，被配置成将输出提供给至少一个电离器；电荷传感器，布置在所述至少一个电离器的下游；以及控制器，耦接到所述电荷传感器的输出以及所述电力供应器，所述电力供应器具有第一操作状态以使得所述输出的一种或更多种特性被设定为固定非零基线水平，并且具有第二操作状态以使得所述输出的所述一种或更多种特性被设定为中和水平，所述一种或更多种特性中的至少一种的所述固定非零基线水平不同于所述一种或更多种特...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·A·戈尔奇察，曼纽尔·C·布兰科，史蒂文·J·曼德拉起亚，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US