DE2140563C2

DE2140563C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung elektrostatischer Bildelemente

Info

Publication number: DE2140563C2
Application number: DE2140563A
Authority: DE
Inventors: Peter John Endwell N.Y. Magill; Robert Ellsworth Vestal N.Y. Mccurry; Charles Andrew Endwell N.Y. Speicher
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-09-04
Filing date: 1971-08-13
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2140563A1; JPS5017853B1; GB1357965A; CH527449A; CA944009A; FR2107073A5; SE381755B; BE772171A; US3715762A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrostatischer Bildelemente auf einer dielektrischen Aufzeichnungsschicht durch einen steuerbaren, einen Austrittskanal durchsetzenden, strahlenförmig begrenzten Ionenstrom.

Es sind eine ganze Anzahl von Methoden bekannt, mit denen elektrostatische Ladungsbilder auf dielektrischen oder isolierenden Schichten hergestellt werden können. Optische Verfahren, wie beispielsweise in der Xerographischen Methode und der Elektrofax-Methode, benutzen nur photoleitfähige Isolatoren. Diese Techniken verwenden eine elektrisch aufgeladene, photoleitfähige, isolierende Schicht, die auf eine leitende oder relativ leitende Trägeranordnung aufgebracht ist. Das Ladungsbild wird im allgemeinen dadurch erzeugt, daß die gleichförmig aufgeladene photoleitfähige Schicht mit einem Lichtmuster belichtet wird, beispielsweise einem optischen Bild. Da die Schicht photoleitfähig ist, steigt die Entladungsrate mit der Zunahme der Lichtintensität. Nach der optischen Belichtung enthält die photoleitfähige Schicht ein Ladungsmuster. Diejenigen Schichtbereiche, die weniger Licht erhalten haben, weisen ein größeres elektrisches Potential auf als diejenigen Bereiche, die mehr Licht empfangen haben. Die Belichtung oder der Lichtwert ist dabei das Produkt der auftreffenden Lichtintensität und der Zeit.

Elektrostatische Bilder können auch durch elektrographische Methoden erstellt werden, bei denen elektrische Potentiale Griffeln und/oder fertiggeformten Zeichen zugeführt werden. In diesem Fall erzeugt das zugeführte Potential einen elektrischen Zusammenbruch, der einen elektrischen Ladungsfluß zu der dielektrischen Schicht verursacht, die auf einer leitenden Basis aufgebracht ist. Die Steuerung des Ladungsmusters wird durch An- und Abschalten von hoher Spannung erreicht, entweder durch direkte Verbindung der Schreibelektrode mit einer Hochspannungspulsquelle oder indirekt beispielsweise durch Laden von leitenden Stiften, die vor einer Kathodenstrahlröhre angeordnet sind.

Es ist ferner bekannt, die elektrostatische Aufzeichnung auf eine Hartgummiplatte mit Hilfe eines Bildes von intensitätsmodulierten Ionenstrahlen durchzuführen (CH-PS 1 87 229). Die Modulation erfolgt dadurch, daß die Ausgangsleistung der Ionenstrahlquelle durch Wechselströme entsprechend dem aufzuzeichnenden Bild moduliert wird. Zwischen der Hartgummiplatte und dem Bündel lonenstrahlen findet eine Relativbewegung als Schreibvorschub statt. Statt dessen kann der Ionenstrahl durch elektrische oder magnetische Kraftfelder seitlich ausgelenkt werden, um eine Schreibbewegung bei stillstehender Hartgummiplatte zu erzielen. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen erheblichen apparatemäßigen Aufwand, wenn Bilder mit gutem Auflösungsvermögen erzeugt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung elektrostatischer Bildelemente anzugeben, bei dem die Nachteile bekannter elektrostatischer Aufzeichnungsmethoden weitgehend vermieden werden und das die Verwendung einer optimal einstellbaren

Ionenstromquelle gestattet Aufgabe der Erfindung ist ferner die Angabe einer vorteilhaften Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Die Merkmale zur erfindungsgemäßtn Lösung der Aufgabe sind in den Ansprüchen 1 und 4 gekennzeichnet Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung an.

Im folgenden wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:

F i g. 1 eine detaillierte und auseinandergezogene Darstellung eines einzelnen Schreibkopfes, der zur Formierung eines elektrostatischen Bildes benutzt wird,

Fig.2 eine Schreibkopfanordnung mit mehreren Koronaentladungs-Drahtanordnungen, die in einer einzigen Kammer angeordnet sind, für die Formierung mehrerer elektrostatischer Bilder,

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Druckers, der die Schreibköpfe gemäß der Erfindung benutzt,

F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung der Entladungsdrahtanordnung.

Eine Schreibkopfanordnung, die im wesentlichen eine Ionengenerierungskammer 1 enthält, ist in F i g. 1 2 > dargestellt. Die Kammer 1 wird von einer Vorderwand if, einer Rückwand Ib, zwei Seitenwänden Is und lsa, einer Deckplatte 2 und einer Basisplatte 3 gebildet, die im vorliegenden Fall geerdet ist. Mit Ausnahme der geerdeten Basisplatte 3, die aus Metall besteht, sind alle u) Wände einschließlich der Deckplatte aus elektrisch isolierendem Material gefertigt und mit nicht näher dargestellten Mitteln zusammengehalten. Wie in Fi g. 4 vergrößert dargestellt ist, ist in der Deckplatte 2 eine öffnung 4 mit Gewinde für die Aufnahme einer r> Koronadrahtanordnung 5 vorgesehen. Die Koronadrahtanordnung 5 enthält im wesentlichen einen langen dünnen Draht 5a, der mit einem Schraubgewindeteil 5b verbunden ist, mit dessen Hilfe er in die Gewindeöffnung 4 eingesetzt wird und mit deren Hilfe der untere Teil 5c des Entladungsdrahtes relativ zu einer zentralen Austrittsöffnung 6, die auch als Düse bezeichnet werden kann, in der geerdeten Basisplatte 3 ausgerichtet werden kann. Ein isolierender Abstandshalter 7 ist fest gegen die inneren Wandflächen der Kammer 1 gedrückt ■»"> und sorgt für die genaue Ausrichtung und Abstandshaltung des Drahtes 5a relativ zum Zentrum der Austrittsöffnung 6 in der Basisplatte 3.

Druckgas, beispielsweise Luft, wird in die Kammer 1 durch eine Leitung 8 eingeführt. Eine Hochspannungs- ">o quelle 10 ist über Leitungen 11 und 12 mit dem Entladungsdraht 5a und der geerdeten Grundplatte 3 verbunden, wie dies aus F i g. 1 ersichtlich ist. Das elektrische Potential und die lagemäßige Anordnung der Spitze des Koronadrahtes werden so gewählt, daß eine Koronaentladung in der Nähe der öffnung 6 stattfinden kann. Die erzeugten Ionen treten aus der Kammer 1 durch die Austrittsöffnung 6 in der Basisplatte 3 aus.

Ein unterer Kopfteil 13 ist mittels Schrauben 14a an bo der Basisplatte 3 angebracht und hat eine bestimmte Blockform 15. In diesem Block 15 ist ein vertikaler Kanal 16 angebracht, der koaxial mit der Öffnung 6 in der Basisplatte 3 und in dessen unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet ist. Ein Steuerkanal 17 ist weiterhin b^r> im Block 15 angebracht, und zwar so, daß er den vertikalen Kanal 16 schneidet. Durch diesen Steuerkanal 17 kann Druckgas hindurchgeleitet werden, wenn der lonenstrom vom vertikalen Kanal 16 in den horizontalen Kanal 17 abgelenkt werden soll, so daß er nicht nach unten aus dem Kanal 16 auf die dielektrische Schicht austreten kann. Der Steuerkanal 17 führt in dem dargestellten Beispiel zu einem Abfluß 18 über eine Leitung 18a. Aus anderen Gründen, auch aus Gründen der Gestaltung, kann der Schnittwinkel dieser beiden Kanäle 16 und 17 anders als der gezeigte sein. Die Größe der Durchmesser der beiden Kanäle 16 und 17 kann so gewählt sein, daß verschiedene Bedingungen für das Drucken erreicht werden. Es kann darüber hinaus unter Umständen wünschenswert sein, vertikale Kanäle kleineren Durchmessers als es dem Durchmesser der Düsenöffnung 6 in der Basisplatte 3 entspricht, einzusetzen. Diese Veränderungsmöglichkeit wird am besten dadurch erreicht, daß man verschiedene auswechselbare Kopfteile 13 hat

Das besondere hier vorliegende Ausführungsbeispiel ermöglicht das Drucken durch den vertikalen Ionenzuführungskanal 16 unter Steuerung des horizontalen Steuerkanals 17. Der Steuerkanal 17 ist über eine Leitung 17a mit einer Steuergasquelle i7b verbunden. Dazwischen ist in die Leitung 17a ein Steuerventil 19 eingeschaltet, das seinerseits durch eine geeignete Betätigungsvorrichtung 19b gesteuert werden kann. Diese Ventilsteuerung 196 kann irgendeine elektromagnetische Struktur haben, die von den Steuersignalen betätigbar ist, die den Druckfunktionen entsprechen. Wenn das Ventil 19 geschlossen ist, dann kann der lonenstrom ungehindert durch den vertikalen Kanal 16 hindurchtreten, um eine darunter befindliche Schicht zu treffen und somit bestimmte Teile des vorher aufgeladenen Blattes oder der vorher aufgeladenen Schicht zu entladen. Die öffnung des Ventils 19 unterbricht diesen Vorgang, indem Druckgas in die Leitung 17a eintreten und durch den Steuerkanal 17 hindurchtreten kann, um somit den lonenstrom über die Leitung 18a zum Abfluß 18 abzudrängen. Unter dem Druckkopf 15 sind Mittel vorgesehen, die nicht dargestellt sind, um eine vorher aufgeladene Schicht, wie beispielsweise das Blatt 20 in Fig.2 zu bewegen. Das Auftreffen der Ionen beim Austritt aus dem vertikalen Kanal 16 verursacht eine Reduktion des Flächenpotentials der mit entgegengesetzter Polarität aufgeladenen Schichtteile, um somit das elektrostatische Bild, beispielsweise das gepunktete Bildmuster £ herzustellen, das durch aufeinanderfolgende bekannte Bearbeitungsvorgänge in ein sichtbares Druckbild verwandelt wird. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß durch selektives Entladen bestimmter Teile einer vorher aufgeladenen Schicht mit Hilfe des gesteuerten Ionenstromes die Generierung eines elektrostatischen Bildes erreicht

Der in F i g. 1 dargestellte einzelne Schreibkopf ist in der Lage, eine Reihe von Punkten oder Linien zu drucken. Mehrere dieser individuellen Druckköpfe 1 können in geeigneter Weise in einer einzelnen Linie oder in irgendeiner gewünschten Formation zusammengefaßt werden, um einen Schreibkopf zu bilden, der mehrere Punkte, Linien oder Zeichen erstellen kann.

Die Anordnung gemäß F i g. 2 zeigt mehrere Koronaentladungsdrähte 5, die in paralleler Anordnung innerhalb einer einzelnen Kammer 21 gehalten sind. Die Kammer 21 ist aus einer isolierenden Vorder- und Rückwand 21/ bzw. 216, aus zwei isolierenden Seitenwänden 21s und 21 sa, einer isolierenden Deckplatte 22 und einer leitenden Basisplatte 23 aufgebaut, die alle durch geeignete, nicht näher dargestellte Mittel zusammengehalten sind. Die Koronaentladungsanord-

nung ist dieselbe wie bei der Einzelkopfanordnung gemäß Fig. 1. Die Entladungsdrähte 5' sind in einer Linie angeordnet und durch die Deckplatte 22 in Verbindung mit einem isolierenden Abstandshalter 25, der mit geeigneten öffnungen für die Aufnahme der Koronadrähte versehen ist, genau gegenüber Austrittsöffnungen 24 in der Basisplatte 23 ausgerichtet. Die Austrittsöffnungen 24 führen zu vertikalen Kanälen, die dem Kanal 16 aus F i g. 1 ähnlich sind. Obwohl in F i g. 2 nicht dargestellt, sind diese vertikalen Kanäle in einer unteren Kopfanordnung 26 enthalten, die weiterhin mehrere horizontale Steuerkanäle 27 enthält, von denen einer beim Eintritt in die Rückwand 21 h gezeigt ist. Jeder der Steuerkanäle 27 schneidet einen vertikalen Kanal, Ventile ähnlich denen in Fig. 1. werden für die Steuerung der Zufuhr von Druckgas in die horizontalen Kanäle 27 benutzt, um die Ablenkung des lonenstroms aus den vertikalen Kanälen zu und durch die horizontalen Kanäle 27 zu veranlassen. Diese Ventile sind nicht dargestellt. Eine geeignete Hochspannungsquelle 10 ist zwischen die Koronadrähte 5' und die Basisplatte 23, die geerdet ist, angeschlossen. Jeder vertikale Kanal endet in der Nähe eines Blattes 20, auf dem der austretende Ionenstrom auf eine aufgeladene Schicht 20 trifft, um ein elektrostatisches Bild zu bilden. Druckgas wird in dieser Anordnung über eine Leitung 40 hierzu zugeführt Jeder vertikale Kanal wird durch einen horizontalen Kanal gesteuert, der ähnlich dem horizontalen Steuerkanal 17 gemäß Fig. 1 ist. Die Konstruktion der Anordnung gemäß F i g. 2 ist demnach ähnlich dem bereits erwähnten Mehrfachkopf, ausgenommen mit dem Unterschied, daß der Mehrfachkopf einzelne, für sich abgeschlossene Kammern für jeden einzelnen Koronadraht verwendet, während die Anordnung gemäß F i g. 2 eine einzige Kammer für mehrere Koronadrähte vorsieht

Eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht eine Umkehrung der Funktionen der Kanäle 16 und 17 vor, um die Formierung des elektrostatischen Bildes zu vollbringen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Steuerleitungen 27' von dem mit 42 angedeuteten Abfluß abgeklemmt werden und eine aufgeladene Schicht 20' an die in F i g. 2 dargestellte Stelle gebracht wird, und zwar vor den Ausgangsenden 27' der horizontalen Steuerkanäle, anstelle der Schicht 20 in F i g. 2. In diesem Falle werden die vertikalen Kanäle 17 an einen Abfluß angeschlossen. Die Formierung des elektrostatischen Bildes wird bei dieser Ausführungsform durch einen etwas geschwächten Ionenstrom erreicht weil der Steuerstrom mit dem Ionenstrom gemischt wird.

Eine Druckanordnung zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig.3 dargestellt Diese Anordnung enthält einen drehbaren, geerdeten, leitfähigen Zylinder 30, der eine dielektrische Schicht 31 aufweist, die mit einem unipolaren Flächenpotential durch eine Ladestation 32 aufgeladen wird. Die aufgeladene Schicht läuft dann unter einer Station 33 hindurch, die die Schreibköpfe entsprechend der Erfindung enthält und durch die die gewünschten elektrostatischen Bilder auf der Zylinderfläche formiert werden. Die Zylinderfläche mit dem elektrostatischen Bild läuft unter einem Entwickler 41 durch, der von bekannter Art sein kann. Nach der Entwicklung gelangt die das BQd tragende Schicht zu einer Übertragungsstation 34, bei der das elektrostatische Bud zu einem Papierbaltt 36 übertragen wird, tias von einer Vorratsrolle 35 abgezogen wird. Nach der Übertragung durchläuft der Papierstreifen 36 eine Fixierstation 37 zur Fixierung des übertragenen Bildes. Eine Zylinderreinigungsstation 38 und eine Löschstation 39 sind weiterhin vorgesehen, um die Zylinderfläche zu reinigen ^r> und zu entladen, damit ein neuer Bildformierungszyklus ablaufen kann.

Einige der verschiedenen Parameter, die im Zusammenhang mit der Konzentration und dem Herauslösen von Ionen aus einem Ionenstrom zusammenhängen,

ίο sollen nun behandelt werden. Diese treten insbesondere in einer Ausführungsform der Erfindung mit unipolar vorgeladener dielektrischer Schicht und Ablagerung von entgegengesetzt geladenen Ionen auf, bei der Gebiete mit reduziertem elektrischem Potential durch Steuerung mit Gasströmen erhalten werden. Der Wert der Reduzierung, d. h. der Spannungsunterschied, hängt von der Einwirkungszeit, d. h. der Steuerimpulslänge, der Konzentration der Ionen in dem fließenden Strom, der Effizienz, mit der die Ionen aus dem fließenden Strom heraustreten und von der Fließgeschwindigkeit des Gases ab. Die Beziehung ist durch folgende Gleichung gegeben:

A U = ~ Δ Q

Dabei bedeutet U das elektrische Potential über der dielektrischen Schicht C_s die elektrische Kapazität der Flächeneinheit des Dielektrikums und Q_s die elektrische Ladungsdichte pro Flächeneinheit.

Gemäß Gleichtung (1) ist der Spannungsunterschied

AU, der durch die fließende Ionenablagerung auf der Fläche mit der Ladungsdichte Q_s direkt proportional zu AQs und invers proportional zur Kapazität pro Flächeneinheit.

Unter Vernachlässigung der relativen Bewegung zwischen der Schicht und dem Kopf ist die Abhängigkeit der Ladungsablagerung von der Ionenkonzentration, der Fließgeschwindigkeit der Effektivität und der Steuerimpulslänge durch folgende Gleichung gegeben:

Λ Q₁ = q-N,-V-t_p- (//100)

Dabei ist N/ die unipolare lonenkonzentration an der Schicht pro Volumeneinheit des Gases, q die Ladung pro Ion, V die Fließgeschwindigkeit des Gases, t_p die Impulslänge oder die Einschaltzeit und / die Ablagerungseffektivität in %.
Unter normalen Bedingungen ändert sich die

so lonenkonzentration mit der Zeit Im besonderen wird eine große lonenkonzentration in fließendem Gas durch Rekombination mit Ladungsträgern enigcgciigeseizier Polarität und auch durch die Neutralisierung von Ladungen an den Führungswänden reduziert. Unter der

Voraussetzung, daß nur unipolare Ionen beim Eingang einer Leitröhre vorhanden sind, kann die Rekombination vernachlässigt und unterstellt werden, daß sämtliche Ionenverluste von der Neutralisierung an den Kammerwänden abhängig sind. In diesem Falle und für zylindrische Verhältnisse folgt die Ausgangsionenkonzentration der Gleichung:

N₁

K₀N₁₀V

K₀V + gu,N,_oL

Dabei bedeutet K₀ die absolute Dielektrizitätskonstante, N/o die Ionenkonzentration beim Eingang, /t/die Ionenbeweglichkeit in einem elektrischen Feld, L die

7 8

Röhrenlänge. Die anderen Symbole wurden bereits werden soll, bestimmt werden, wobei die Schichtkapazi-

definiert. Die Vereinfachungen, die in der Herleitung tat durch die folgende Gleichung gegeben ist:

der Gleichung (3) gemacht worden sind, sind derart, daß

die gemessenen Ionenkonzentrationen tatsächlich grö- ^ _K

ßer sind als die durch die Gleichung (3) vorhergesehe- ^r> C ⁼ — ⁱr^J!~ (5)

nen. "■>

Faßt man die obigen Ergebnisse zusammen und setzt

eine Ablagerungseffektivität von 100% für die bevor- Darin bedeutet K_s die relative Dielektrizitätskonstan-

zugte Ausführungsform voraus, bei Vernachlässigung te, d_s die Dicke des Isolators und K₀ die absolute

von Streueffekten, dann läßt sich der Spannungsunter- ι ο Dielektrizitätskonstante.

schied in folgender Gleichung ausdrücken: Typische Werte für die relative Dielektrizitätskonstante vieler dielektrischer Materialien bewegen sich

K y²1 yv zwischen 2 und 4. Im metrischen System hat die absolute

AU= (1/C₁) (4) Dielektrizitätskonstante K₀ den Wert von 8,85 · 10-'*

" ' is farad pro Meter. Damit ergibt sich der typische Wert für

C₁ZU

Um einen bestimmten Spannungsunterschied mit ,

einem vorgegebenen kurzen Steuerzeitimpuls zu 1,77 bis 3,54 · — · 10"" F/M² (6)

erzielen, müssen die Parameter für die Eingangsionen- "

konzentration, die Fließgeschwindigkeit, die Ionenbe- 20

weglichkeit, die Weglänge durch den Schreibkopf und oder für eine Schichtdicke von 25 · 10"* m (1 mil = 25

die Kapazität der Isolierschicht auf der das Bild formiert micron) von:

^c« - = 1,06 · 10"⁶ -^r = 1,06 · 10""' -^₁- = 106 pico (Z)/cm² (7)

25 - 10 nr cm

Mit Gleichung (1) wird deshalb für die Erzeugung eines elektrischen Potentialwechsels von 50 V über ein Flächenstück mit der Kapazität pro Flächeneinheil, wie sie durch die Gleichung (7) gegeben sind, folgendes erforderlich:

A Q_s = 50 · 1,06 · 10 " = 5,3 · 10'⁵ coui/m² = 5,3 · 10"" coul/cm²
m

Unter Bezugnahme auf die Gleichung (2) und unter der Voraussetzung einer Ablagerung/von 100%. einer einzelnen lonenladung von q = e = 1,6 · 10""coul, d.h. der Element.arladung, ergibt sich das Produkt von loncnkonzentration, Fließgeschwindigkeit und Impulslänge zu

Für einen Druckunterschied von ungefähr 3 psi und eine Geschwindigkeit von V = 2 ■ 1O₃ cm/sek. Für einen Millisekunden langen Impuls = 1 · 10"³ Sekunden ergibt sich die Ionenkonzentration zu:

g
I Millisekunden langen Impuls = 1 · 10"³ Sekunden ergibt sich die Ionenkonzentration zu:

₌ _l6 . ₁₀,„ Jonen ₍₈₎

3,31 - 10'« ₌ _l6 . ₁₀,„ Jonen

um eine Änderung des Flächenpotentials von 50 V innerhalb einer Millisekunde zu erreichen. Da die lonenstromdichte durch die Gleichung

// = N₁Vq (9)

gegeben ist. Die Ionenstromdichte für den obigen Fall wird sich bei dem Schreibkopfausgang zu

J₁ = 1,6 · 10'" - 1,6 - ΙΟ"¹⁹ -^HL J⁰JL . ₂ . ₁₀3 ™_ _ _{5 32} . ,„-6 _A/cm2 ₍₁₀₎

lon cm see

ergeben.

Als Beispiel würde sich für einen Ionenstrom bei einem Durchmesser von 30 mil (7,5 · 10"³ m) ein Ionenstrom folgender Größe ergeben:

// = J₁A = j,0 ' 10~² ■ 2,54) ^j- = 5,32 - 10~* · 4,56 · 10"³ = 2,42 · 10~⁸ Ampere (11)

Dieser Ionenstrom liegt in derselben Größenordnung wie die maximalen Werte, die experimentell erhalten wurden und daraus ergibt sich der Schluß, daß eine lonenkonzentration von ungefähr 1 ■ 10¹⁰ Ionen/cm³ erreichbar ist.

Weil ein Geschwindigkeitsgefälle über die Länge der Schreibkopfröhre vorhanden ist, wird die Ionenkonzertration nahe den Wänden beim Eingang gegenüber der lonenkonzentration in der Nähe der Röhrenmitte reduziert. Daraus resultiert ein Schreibpunkt, der kleiner ist als der Durchmesser der Schreibkopfröhre.

Eine Reihe von Methoden kann für die Generierung von Ionen in einem bewegten Gasstrom verwendet werden, beispielsweise Reibungselektrizität, Strahlung (<x, β, γ, X, U, V), Koronaentladung, Mikrowellenanordnungen usw. Für einen Schnelldrucker, der in Luft und nahe dem atmosphärischen Druck arbeitet, ist man jedoch in der Technik begrenzt, um höhere Ionenkonzentrationen als ungefähr 10⁹ oder 10¹⁰ Ionen/cm³ oder höher bei der Trommel oder beschichteten Papierflächen zu erhalten. Das bedeutet, daß die Ionengenerierung nahe bei der Schicht erfolgen muß, um den Zerfall der lonenkonzentration möglichst gering zu halten, wie bereits beschrieben. Dieser Zerfall der lonenkonzentration resultiert aus der Rekombination mit entgegengesetzt geladenen Teilchen und aus dem Verlust an den Wänden des Generators und der Zuführungen, durch die das ionisierte Gas zum Schreiben hindurchgeführt werden muß. Die günstigste Quelle für Koronaentladung und die damit verbundene Ionengenerierung ist die in F i g. 4 dargestellte, bei der der Entladungspunkt direkt gegenüber der Austrittsöffnung bzw. der Eintrittsöffnung für den nach unten gerichteten Gasstrom zum Schreibkopf liegt. In der Praxis erhaltene gute Werte sind ungefähr 3 KV, die einen Koronaentladestrom von ungefähr 6 ■ 10"⁶A an der Spitze des Koronadrahtes hervorrufen und damit einen lonenstrom von ungefähr 10~⁸ bis 10~⁷ A verursachen, was noch vom Luftdruck abhängt, der etwa zwischen 1 bis 15 psi über dem Atmosphärendruck bei einem inwendigen

ίο Durchmesser der Austrittsöffnung von 30 mil liegt. Solche Ströme, obwohl niedrig, erzeugen einen geeigneten Spannungsunterschied mit 2 Millisekunden langen Pulsen, so daß ein gut getönter Punkt durch eine Kaskadenentwicklung erhalten werden kann. Die in diesem Falle auftretende Ladung ist ungefähr 2 · 10-" coul, die sich auf einen Bereich von ungefähr 2 · 10-²cm² verteilt, woraus eine Ladungsdichte von ungefähr 10-⁹coul/cm² resultiert.

Wenn unipolar aufgeladene dielektrische Schichten benutzt werden, können sowohl hohe Konzentrationen von entgegengesetzt unipolar geladenen Ionen im Gasstrom oder bipolar geladene Ionen verwendet werden, beispielsweise ein Plasma, das sowohl positive als auch negative Ladungsträger enthält. Andererseits

2) können auch unipolare oder bipolare Ionen zusammen mit einer elektrischen Schicht, die elektrisch auf Null-Potential neutralisiert worden ist, benutzt werden. In diesem Falle ist jedoch die zu erreichende Auflösung des elektrostatischen Bildes nicht so groß wie bei der

ίο Verwendung einer vorher aufgeladenen dielektrischen Schicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung elektrostatischer Bildelemente auf einer dielektrischen Aufzeichnungsschicht durch einen steuerbaren, einen Austrittskanal durchsetzenden, strahlenförmig begrenzten Ionenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ionenstrom ein strahlenförmig begrenzter Druckgasstrom in einem Winkel zum Ionenstrom ι ο einwirkt und diesen in Richtung der dielektrischen Aufzeichnungsschicht (20') hin oder parallel zur Ebene der dielektrischen Aufzeichnungsschicht (20) selektiv auslenkt und daß die dielektrische Aufzeichnungsschicht (20, 20') während oder nach der Aufzeichnung bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasstrom von einem Steuerkanal (17) geführt und strahlenförmig begrenzt den Ionenstrom schneidet und daß der Druckgasstrom entsprechend den aufzuzeichnenden Bildelementen moduliert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Aufzeichnungsschicht (20, 20') vor der Einwirkung des Ionenstroms auf ein vorgegebenes elektrisches Potential aufgeladen wird und daß durch die Einwirkung des Elektronenstroms eine selektive Entladung diskreter Stellen der dielektrischen Aufzeichnungsschicht (20,20') erfolgt. w

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ionenerzeugung eine allseits geschlossene, mit Druckgas gefüllte Kammer (1) vorgesehen ist, daß die Kammer eine elektrisch leitende Basisplatte (3) mit einer Austrittsöffnung (6) für den Ionenstrom aufweist, daß zwischen einer Deckplatte (2) und der Basisplatte eine Koronaelektrode (5) vorgesehen ist, deren freies Ende (5c) nahe der Austrittsöffnung (6) 4> angeordnet ist, daß mit der Basisplatte ein Kopfteil (13) verbunden ist, das mit einem koaxial zur Austrittsöffnung verlaufenden und an diese anschließenden Austrittskanal (16) und einem weiteren, den Austrittskanal schneidenden Steuerkanal (17) versehen ist, der selektiv an eine Druckgasquelle (\7b) anschließbar ist und der zur Auslenkung des Ionenstroms in Richtung der dielektrischen Aufzeichnungsschicht (20') oder parallel zur Ebene der dielektrischen Aufzeichnungsschicht (20) dient, wobei die dielektrische Aufzeichnungsschicht (20, 20') während oder nach der Aufzeichnung bewegt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (16) und der Druckgasstrom-Steuerkanal (17) orthogonal zueinander verlaufen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Druckgasstroms ein Ventil (19) zwischen der Druckgasquelle (17,6) und dem Druckgasstrom-Steuerkanal (17) angeordnet ist und daß das Ventil mit einer elektrischen Betätigungseinrichtung (19/?) verbunden ist und von dieser gesteuert wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Kammer (21), die mehrere Ionenstromquellen (5) enthält und deren Wandung (23) für jede Ionenstromquelle einen Austrittskanal (24) aufweist, und daß in einer der gemeinsamen Kammer benachbarten Kopfanordnung (26), die von den Austrittskanälen durchsetzt wird, Steuerkanäle (27) angeordnet sind, von denen jeder einen Austrittskanal (24) schneidet