[發(fā)明專利]具有閉環(huán)反饋和交織采樣的有源電離控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580043640.3
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN106797109B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 約翰·A·戈爾奇察;曼紐爾·C·布蘭科;史蒂文·J·曼德拉起亞
• 申請（專利權(quán)）人: 伊利諾斯工具制品有限公司
• 主分類號: H01T23/00
• 分類號: H01T23/00
• 代理公司: 上海脫穎律師事務(wù)所 31259
• 代理人: 脫穎

一種電離系統(tǒng)(10)包含電力供應(yīng)器(22a、22b)以及電離器(16)。在第一操作狀態(tài)中，輸出的特性被設(shè)定為固定的非零基準(zhǔn)水平，并且在第二操作狀態(tài)中，被設(shè)定為中和水平。針對所述特性中的至少一種，固定的基準(zhǔn)水平不同于中和水平。下游電荷傳感器(15)測量物體(12)電荷。控制器(14)在一系列交替的第一時間周期和第二時間周期期間在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換電力供應(yīng)器；僅在第一時間周期期間，感測到電離器的電流；僅在所述第二時間周期期間，從電荷傳感器接收所測量的電荷數(shù)據(jù)；僅在第二時間周期期間，基于電荷數(shù)據(jù)而調(diào)整中和水平；在第一時間周期或第二時間周期期間，基于所感測的電流來計算上游物體電荷或確定相關(guān)電離器條件。

背景技術(shù)

本發(fā)明的實施例總的來說涉及電離系統(tǒng)，并且更明確地說，涉及具有閉環(huán)反饋以及交織采樣周期的電離系統(tǒng)，用于確定物體上的上游電荷并確定電離系統(tǒng)的條件。

空氣電離是消除目標(biāo)表面上的靜電荷的有效方法。空氣電離器在周圍大氣中產(chǎn)生大量正離子和負(fù)離子，其中所述正離子和負(fù)離子充當(dāng)空氣中的電荷的移動載體。隨著離子流過空氣，它們被吸引到帶相反電荷的粒子和表面。可通過此過程來迅速地實現(xiàn)帶靜電的表面的中和。

可使用電離器來執(zhí)行空氣電離，其中電離器在被稱為電暈放電的過程中產(chǎn)生離子。電離器通過加強圍繞銳點的電場直到電場克服周圍空氣的介電強度來產(chǎn)生空氣離子。當(dāng)電子從電極流動到周圍空氣中時，發(fā)生負(fù)電暈放電。正電暈放電是因電子從空氣分子流動到電極中而發(fā)生。

例如交流(AC)或直流(DC)電荷中和系統(tǒng)等電離器裝置采用許多形式(例如，電離棒、空氣電離鼓風(fēng)機、空氣電離噴嘴等)，并用于通過將正離子和負(fù)離子發(fā)射到工作空間中或發(fā)射到區(qū)域的表面上來中和靜電荷。電離棒通常用于例如紙張印刷、聚合片材或塑料袋制造等連續(xù)網(wǎng)式操作中。空氣電離鼓風(fēng)機和噴嘴通常用于組裝對靜電放電(ESD)敏感的電子設(shè)備(例如，硬盤驅(qū)動器、集成電路等)的工作空間中。

在用于所輸送的材料(例如，材料網(wǎng)等)的典型閉環(huán)電離系統(tǒng)中，傳感器位于電離器裝置的下游。這些傳感器(通常是靜電場強計等)估算材料上的殘余電荷，并且反饋信號被傳回到電離系統(tǒng)以驅(qū)使殘余電荷驅(qū)動變?yōu)榱慊虮M可能接近零。在這些系統(tǒng)中，下游殘余電壓通過來自反饋傳感器的信息來被良好地表征。進入電離系統(tǒng)中的所輸送的材料上的實際電壓(即，上游電壓)是未知的。此信息對于安全和過程控制來說是重要的。

為了確定上游電壓，位于電離器裝置的上游的額外傳感器是必要的。這將增加系統(tǒng)的花費，但更重要的是，電離器裝置的上游的所輸送的材料上的電荷可較高(例如，10kV或更高)并超出標(biāo)準(zhǔn)電荷傳感器的能力。

此外，隨著時間推移，電離器可積聚碎屑。為了維持電離器的最佳性能，有必要清潔電離器以便移除碎屑。隨著電離器積聚碎屑，電離器的電荷將減少，并且因此，從電壓供應(yīng)器流動到電離器中的電流也將減少。一種使電離系統(tǒng)自我校準(zhǔn)并指示性能的方法描述在第8,039,789號美國專利(Gorczyca等人)中，其中所述美國專利的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。然而，所述方法需要高電壓電力供應(yīng)器的多個操作狀態(tài)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的初始積累。在操作期間獲取的實時數(shù)據(jù)(明確地說，到正電離器和負(fù)電離器的電流輸出的總和)接著與最接近數(shù)據(jù)點進行比較以確定性能差異。對可能250個或更多個數(shù)據(jù)點的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的積累可以是耗時的，并且需要大存儲器空間以存儲必要基準(zhǔn)表。

希望提供一種電離系統(tǒng)，其中所述電離系統(tǒng)可提供閉環(huán)反饋并估計上游電荷，而不需要額外上游傳感器。

發(fā)明內(nèi)容