离子沉积引擎

7.3.1　离子沉积引擎

1978年期间，两种窄卷筒纸标签打印机的实验电路板设计和制作成功，使用实验电路板的打印机型号用于验证Dennison技术的可靠性和高速性能。到1990年时事情已经变得很明显，离子沉积技术的潜在能力超越了标牌和标签生产。离子沉积作为计算机页式打印机使用于潜在应用领域时，要求开发8.5英寸的页式打印机电路板，这种整张进给的打印机按每英寸200×300的精度形成记录点，每分钟打印50页，于1979年设计和制造成功。

与打印墨盒和系统结构有关的基础专利得到授权。技术开发者寻求商业合作伙伴的努力始终没有停止过，主要集中在计算机和办公自动化应用领域。到1979年底前，Dennison完成了与加拿大开发公司(Canada Development Corporation)的合资企业组建事宜，到1980年时Delphax系统的应用终于变成了现实。

20世纪70年代到80年代Delphax离子沉积“引擎”的基本结构如图7－11所示。在这种数字硬拷贝输出系统中，电荷潜像在涂布绝缘层的成像滚筒表面形成，带电颗粒从离子打印头转移到成像滚筒的表面，形成类似于静电照相所需静电潜像的临时记录结果。此后，显影得到的图像同时转移和熔化到普通纸张的表面，为此需要保持由成像滚筒绝缘表面和压力滚筒形成的间隙区域的高压力。连续的印刷过程必然要求成像滚筒绝缘表面恢复到初始物理状态，通过组合清理技术实现，即首先利用反向作用的刮刀去除滚筒表面的残余墨粉颗粒、从纸张上散落的灰尘和其他碎屑等，并利用擦除头对残留的静电荷做放电处理。

显影所得墨粉像转移到普通纸张表面后，使电荷潜像的电位从大约200V降低到60V，但正因为这60V的残余电压才导致出现非期望的图像背景，当然非期望背景也有摩擦充电引起的静电条纹和人为缺陷的影响，为此需要有对电荷潜像进行放电的系统。尽管可以采用交流电晕导线作为擦除源，但利用无声放电离子发生装置的擦除系统无疑更有效。特别有效的擦除系统由涂布玻璃的钨丝构成，使用开孔的导线金属丝网格或小间隔排列的平行导线。高度浓缩的离子通过在擦除装置电极间施加800V电压获得，频率等于100kHz。

图7－11　离子沉积引擎的结构与工作原理

离子成像印刷系统的心脏是离子沉积盒，通过带电颗粒组成电荷图像，在两个由绝缘体分离的电极间以无声放电的方法生成矩阵点图像。两个电极间施加交流电压，只要边缘场区域的电应力(ElectricalStress)超过空气的绝缘强度就会发生放电现象;电位方向相反时将发生同样的现象，绝缘体以符号相反的离子带电;有效的带电颗粒密度取决于打印头的几何配置，以及工作频率和交流激励电压。

高频激励电压被加到驱动器和控制电极间，以在邻近控制电极的边缘场区域组成无声放电效应。气隙击穿可能发生在控制电极的光刻孔内，或发生在控制电极的槽口中。应该防止靠近驱动器电极边缘场区域的气隙被击穿，为此可以采用以高绝缘强度树脂对驱动器电极加封套的方法。为了在放电时抽取出带电颗粒，需要在控制电极和绝缘涂布层滚筒间施加合适数量的电压。

仅当激励电压和抽取控制电压同步施加时，才能在绝缘涂布层的成像滚筒表面组成电荷图像。为了满足上述两种电压同步施加和一致性的要求，可以采用对离子生成“盒”应用多路传输或矩阵寻址的措施。第三种电极服务于静电“隔离”功能，使控制电极与组成在绝缘涂布层成像滚筒上的电荷潜像绝缘。这种“隔离”电极采用丝网电极的形式，由连续的金属箔加工而成，蚀刻有与打印头每一放电区域相反方向的圆孔。

发生在空气中的放电现象会生成很活跃的带电体，存在水气的场合时，这些带电体的作用导致生成稳态的和亚稳态的化合物，包括硝酸和硝酸铵。幸运的是，这些物质的有害作用容易为打印墨盒相对高温的操作条件所消除，因为打印墨盒的典型操作温度可达到60℃。来自打印墨盒或擦除放电过程的盐将浓缩到绝缘涂布层成像滚筒的表面，存在湿气时形成侧向导电条件，导致印出的产品外观略显模糊。如果成像滚筒的表面温度处于相对湿度10%或更低的操作条件下，则不会发生图像质量的降低，已经为实验结果所证明。根据统计数据，成像滚筒温度应保持在50～60℃的典型温度范围。