CN86108329A - 流体加速离子发射印刷头 - Google Patents

Abstract

一种改良的流体加速离子发射印刷头包括一个带有设计特征的整体的体部，它包括一个大致U形的空穴，以配合一个大致无特征的平的导电件。导电件形成空穴开口大部分的封盖并形成一个离子发生室和一个空穴出口区。至少靠近出口区的空穴的一个墙是导电的。一根被支持在体部上的导线沿着空穴方向延伸并被置于靠近一个墙和导电件，而对于空穴的其他的墙则较远的地方。

Description

本发明关于一种改良的低成本易制造的高效的流体加速离子发射印刷头。该头包括一个整体导电体，它可被容易地铸出，并和一个基本上平的导电板相配。

在两件转让给本申请同一受让人的专利中公开了不同类型的流射加速离子发射印刷装置。在美国专利第4，463，363号名为“流射加速离子发射印刷”（罗伯特W.肯特拉克和理查德L.伯尔干）和美国专利第4，524，371号名为“流射加速离子发射印刷装置的改良结构”（尼古拉斯K.谢里登和迈克尔A.伯考维支）中，公开了一种离子发生室，通过它的空气把它所产生的离子挟带着运经一个出口通道，该出口通道包括一个离子调制区用以随后存储在潜象接受器上。

在4，463，363中，整个出口通道包括调制区，形成一条直通路，从离子发生室延伸到象接受器。在4，524，371中，对4，464，363的结构改良在于出口通道中形成一个弯曲通路，离子在此弯曲通路中流通，以便让离子调制元件可以在平的基片上造成。

在这两个专利中，离子发生室被制成大致圆筒形的空穴，其中央放置电晕导线。一般认为需要用圆筒形的形状以便从电晕导线获得稳定的电晕放电。在轴向安装的电晕导线间建立起的高压电场维持在几千伏的直流电场，等距的空穴导电墙被企望在空穴墙的任何不平整部分或任何电力线集中的尖角部分发生电弧。

然而，要制成带有圆筒形空穴的头是非常费钱的，因为这种结构要求头由两个精密配合的另件制成。由于这两个另件必须被正确地对准并被精确地相互配合，尺寸公差很紧。此外，合格的从空穴导出导入的入口和出口孔需要严格控制以防止电晕电流输出的不均匀性。这些精密的制造要求使印刷头的成本不可避免地增高。

因此，本发明的主要目的是提供一种改良的流射加速离子发射印刷头设计，它能被容易地以低价制出。

偶然地发现一个整体外形，它能容易地以低价制出，又能更有效地传送电晕电流。故而，本发明的另一目的是不用圆筒形空穴，而用一个整体头来改良印刷头结构。

实施本发明的一种形式是用一种流体加速离子发射印刷头，它包括一个体部以形成一个长形的空穴，其中被支持着一根导线。空穴在三侧面包围着导线，三侧面中之一包括一个导电墙。体部上有一个孔通过空穴的墙之一，用来导入运输流体。空穴孔的大部分用一个平的导电板关闭着，靠着平导电板的一个第二平件，用来支持电子控制元件的，被支持着并被用一个中间缘缘件和平导电板隔开。导线被置于对于空穴的其他墙来说，更靠近导电墙和导电板处，以便当导线被联接到电源上时，集中导线和这些元件之间的大部分电场。

本发明的其他目的和另外的特征和优点，将会通过下面参照附图所作的说明被清楚了解。

图1是一个部分断面图，显示了先有技术的流体加速离子发射印刷头;

图2是一个轴测图，显示本发明的改良的离子发射印刷头;

图3是一个断面图，显示本发明的改良的头;

图4是一个放大的断面图，显示离子发生空穴;

图5是另一个放大的断面图，显示印刷头的电晕发生区的电力线;

图6是相似于图5的一个放大的断面图，显示印刷头的电晕发生区的改良。

参见附图，其中在图1中画的是在美国专利第4，463，363和第4，524，371号中公开的那种流体加速离子发射印刷头10。在罩壳10中是一个离子发生区，它包括一个导电圆筒形空穴12，在空穴中大致上同心地延伸着一根电晕导线14，它被联接着高压源（未示出）。参考电压源（也未示出）被联接到罩壳。流体运输材料，如空气，被从一个适当的来源，简单地用筒18代表，通过一个轴向延伸的进口通道16送入空穴12。一个轴向延伸的出口通道20引导着运输流体以及它挟带的离子，通过弯曲通路从电晕空穴12到印刷头10的外部，弯曲通路由空穴出口区22和离子调制区24组成。

离子可以在导电的加速电极26的作用下跑出印刷头，电极26吸引着离子以便使它们沉积在涂覆成的绝缘层28的表面上。一个数千伏直流高压电源（未示出）具有和电晕电压相反的符号，被联接到加速电极。

典型地说，离子发生空穴12的直径大约是125密耳（0.125英寸）。考虑了图1结构的比例，就可明白空穴出口区22是相对地短的，以便在离子调制区24中控制离子，靠近空穴出口通道的罩壳墙的厚度，标以“a”和“b”的区域，将会是非常薄，因而导致严重的制造困难。进一步减小空穴的直径会使问题恶化。此外，由于头10只能用两个半部制造及装配，可以看出，为了要制出一个对称的空穴和正确的间隙尺寸所需的精密对准和间距，将进一步使制造成本增加。

我们的新方法是基于减少制造成本的愿望，设计了一种整体的加速离子发射印刷头，在它上面可以简单地联接一个平的普通的盖板。使人惊奇的是，这个设计使印刷头获得显著的高输出电流，并还由此带来其他的优点。

现在看图2至图6，所示出的印刷头30包括一个导电材料的铸件。目前这个头是用不锈钢铸的，但要说明的是任何导电材料也都合适，只要它们在电晕放电的化学作用下呆得住就行。印刷头的上部包括一个压力室32，其上固装着一个流体输送罩34。一个进口通道36从压力室接受低压流体（最好是空气）并把它输送到离子发生空穴38。进口通道必需具有足够大的横断面积以保证通过它的压力降很小。空穴38有一个大致U形的横断面，它的三个侧面包围着一根电晕导线40。这罩壳的两端装有适当的导线安装支架，用以把导线装在空穴中予定的位置上。由于把导线端部装在相对于罩壳偏心的支架上，可以对导线的位置作有限的调节。一个平导电板42，典型地说12密耳厚，封盖着U形空穴的大部分，在导电板端部和邻近的空穴墙48之间形成一个离子发生室44和让出一个空穴出口区46。应该明白的是这样结构的头虽然也是由两部分组成，但是只有在一个部分有特征，在另一件上是没有特征的。因此，为了精密装配而化的制作费被大大地降低了。

一个平基片50，典型地是40密耳厚，其上装载着电子控制元件，该平基片50被一个长形的弹簧夹52支持着紧靠着导电板42，弹簧夹52基本上横跨着头，被一个固装在杆56上的安装端54保持其位置，杆56从头一端的侧板58到另一端的侧板58这样地横跨着头（只有示出一个侧板58）。弹簧夹的着力端60顶着平基片50和导电板42紧靠头的体部。弹簧夹52必须有足够的力以压平基片50和导电板42的不平整部分，以保证从头的这一端到那一端都能输出均匀的离子流。我们发现2磅的力很合用。在两侧板有一对延长部，形成了滑靴（wiping    shoes）62（只示出一个）它们坐在象接受器64的外侧缘上以建立头和象接受器之间的正确间隔。当采用适当的定位凸缘（未示出）正确地装在头上时，导电板42和基片50各自被悬伸装置着，所以它们和头一起形成一个出口通道66，它包括空穴出口区46（约10密耳长）和离子调制区68（约20密耳长）。通过头的空气流通常用箭头来表示在图2中，图2显示进入的空气通过流体输送罩34和压力室32，通过进口通道36进入离子发生室44，再通过出口通道66从离子发生室出来。

在图4中最清楚地显示了离子发生室44的细节。在此放大图中，可以看到在平基片50和导电板42之间夹有两个层面。这个夹层最好是一个大面积的印刷集成片，它包括一块玻璃板，其上整体地制造着薄膜调制电极，导电线路和半导体管。这个大面积集成片在相关未决专利申请（美国）636，983名为“流射加速离子发射图象系统的印刷头”（辛C.邓）中已有详述，这篇专利也转让给了本申请的同一受让人。所有的薄膜元件用层70表示。一个绝缘层72覆盖着这个薄膜层以便把它和导电板在电气上绝缘。

在图5和图6中，是离子发生室44一部分的另一放大图，更加清楚地显示了电晕发生区。电晕导线40的布置最好对于空穴墙48和对于导电板42等距，并且距离这两个墙要比距离其他的空穴墙要近些。我们发现这种布局比以前的相同尺寸的圆筒形离子发生室能获得更高的电晕输出电流。横跨空穴38的宽度“W”也大约是125密耳，但是导线40距离导电墙48和42各约25密耳（也即小于传统的圆筒形室的墙和导线之间距离的一半）。在图5中显示出电晕导线和这些相邻导电墙之间的等电位线和电力线。可以看出大部分离子将流向相邻的墙，虽然远离导线的空穴墙也吸引了一些离子。然而，只有这些跟随力线的离子进入空穴出口区46，最接近的那些离子将被驱出离子发生室44。因此，应该明白也可能用一种绝缘材料来制造印刷头，只要空穴墙48制成导电的并可被适当地联接到参考电位（例如接地）。如果头是制成绝缘的，到达运处的空穴墙上的离子流将会积聚于此，然而，由于把导线放在更靠近导电墙，而不是靠近绝缘墙，相对地少的离子将流向绝缘墙，电势的建立被降低了，因而防止向这些墙起弧。

图6中的虚线是提出的对印刷头的改良。电晕导线40被可调节地安装着以便在区域“C”所标明的调节区中能得到最佳离子流输出。同样，出口通道66可以改变以改良流体流动特性。因此，空穴墙48和导电板42的尖角74和76应各自如虚线所示的那样被断去。尖角在流体流程中产生陡的曲线，这产生显著的流体损耗。把尖角断去后，流体损耗将被减低，因而就可能使用小些的较经济的鼓风机。

我们的新式的头部结构比先有技术的圆筒形结构更有效率的主要原因在于把电晕导线布置在紧靠出口通道的室墙附近。明显地，所改良的效率可使采用相同参数操作时得到增加离子输出电流的结果。也可以是，更高的效率带来改变印刷头的其他参数的可能性，给印刷工艺带来好处。由于我们现在使用的印刷工艺不需要较高的离子输出电流，这就可能把输出电流降低到原来用圆筒形结构所获得的水平，由于从我们的新式的头部降低了输出电流，我们就能降低所需的空气压力，使我们能用一个小些的，更经济的，噪音小些的鼓风机。小些的鼓风机的低些的流速将使离子化较多的时间在离子调制区中，允许在调制电极上施加较低的控制电压。已被证明的是在层上的薄膜非晶硅场效半导体在低些的电压下工作时具有较长的寿命。因此，增加的效率同时也增加了大面积控制集成片的寿命。

要明白的是本说明是仅用作示例，在不背离下面权利要求提出的本发明的主要精神和范围下，可以有种种结构细节的改变和另件的组合排列。

Claims (6)

1、一种改良的流体流动加速离子发射印刷头的特征在于它包括：

一个体部，它的里面形成了一个长形的空穴，

一根导电线，它被支持在该体部上，并沿该长形空穴的方向延伸，该导线的三个侧面被该长形空穴的墙所包围，该些墙中的第一个是导电的，

一个进口通道被形成于该体部中，通过该些墙中的一个，以把运输流体引导入该空穴，

一个大致上平的导电板形成该空穴的开放端的大部分的封盖，因此，在该板的端部和该些墙的该第一个之间形成一个出口通道的第一部分，为从该空穴流出的运输流体提供一条通路，

一个大致上平的另件支持着各电子控制元件，该平的另件被支持顶着该平的导电板，并用一个中间绝缘件彼此分隔开，该平的另件包括一个从该体部隔开的悬伸部分以形成该出口通道的一个延长部，

其中该导线被布置成更靠近该些墙的该第一个以及该平的导电板，而对于该空穴的其他的墙则远些。

2、如权利要求1中的改良的流体流动加速离子发射印刷头，其特征为该体部被制成一件。

3、如权利要求1或2中的改良的流体流动加速离子发射印刷头，其特征为该体部用导电材料制成。

4、如权利要求1中的改良的流体流动加速离子发射印刷头，其特征为备有弹性装置以供力给该平的另件，把该平的另件和该导电板顶向该体部以形成平整状态。

5、如权利要求1中的改良的流体流动加速离子发射印刷头，其特征为包含有可调节的安装装置，用于该导线的两个端部，以便使该导线可被相对于该些墙的该第一个和该平的导电板重新布置。

6、如权利要求1中的改良的流体流动加速离子发射印刷头，其特征为在该体部上包含有分隔装置，用以建立印刷头到接受器表面之间的距离。

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