DE3132079A1 - Ionen-modulationselektrode - Google Patents

Description

Ionen-Modulationselektrode

Die Erfindung betrifft eine neuartige Ionenmodulationselektrode, mit deren Hilfe ein elektrostatisches Bild auf einer Ladungsaufnahmevorrichtung durch Modulation der Ionenströmung hergestellt werden kann.

Es gibt zwei Verfahren der elektrostatischen Aufzeichnung, die in herkömmlicher Weise realisiert wurden. Das eine Verfahren besteht aus einem direkten Entladungsaufzeichnungsverfahren, bei welchem eine Elektrode mit mehreren Schreibstiften zur Anwendung gelangt und eine direkte Entladung zwischen der dielektrischen Ladungsaufnahmefläche und der Elektrode stattfindet. Das andere Verfahren besteht aus einem indirekten Entladungsaufzeichnungsverfahren, bei dem äne Entladung an einer Stelle herbeigeführt wird, die von der Ladungsaufnahmefläche entfernt liegt und wobei die erzeugten Ionen zur Herstellung eines latenten Bildes verwendet werden.

Das Direktentladungs-Aufzeichnungsverfahren ist mit den Nachteilen behaftet, daß die Ladungsaufnahmefläche zu einer Zerstörung neigt und zwar aufgrund des Kontaktes mit der Vielstift-Elektrode und weil der Abstand zwischen der Vielstift-Elektrode und der Ladungsaufnahmefläche auch mit hoher Genauigkeit in der erforderlichen Größe gehalten werden muß.

Auf der anderen Seite macht es das Indirektentladungs-Aufzeichnungsverfahren möglich, den Abstand zwischen der Vielstift-Elektrode und der Ladungsaufnahmefläche stark zu vergrößern, da eine stabile Entladung an einer Stelle erfolgen kann, die von der Ladungsaufnahmefläche entfernt liegt, um also Ionen zu erzeugen, die dann an der Ladungsaufnahmefläche haften. Bei diesem Verfahren kann also die Genauigkeit der Einhaltung des Abstandes geringer sein als bei dem Direktentladungs-Aufzeichnungsverfahren, so daß es auch einfach wird, die Vorrichtung, die nach diesem Verfahren arbeitet, entsprechend auszuführen.

Es wurden bereits verschiedene Arten von Aufzeichnungselektroden vorgeschlagen, die für eine Vorrichtung auf der Grundlage dieses Verfahrens geeignet sind.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 3533/1979 ist eine Elektrode zur Herstellung eines latenten Bildes beschrieben, die hinsichtlich der Probleme verbessert ist, welche bei den herkömmlichen Aufzeichnungselektroden auftreten, wie beispielsweise die Schwierigkeit der Herstellung der Elektrode, Verstopfung von Öffnungen und der Schwierigkeit, die Punktdurchmesser-Expansion zu steuern.

Die Elektrode für die Herstellung eines latenten Bildes der genannten Patentanmeldung umfaßt zwei Leiter zur Erzeugung von Ionen durch Entladung über ein dielektrisches Teil, welches zwischen zwei Leiter angeordnet ist, wobei ein dritter Leiter für die Ionenmodulation vorgesehen ist. Zwischen dem dritten Leiter und einem der zuvor genannten zwei Leiter ist ein dielektrisches Teil angeordnet, so daß dadurch eine" Vielschicht-Struktur gebildet wird. Diese Vielschicht-Elektrode ist mit durchgehenden Öffnungen ausgestattet.

Bei dieser Elektrode wird eine impulsförmige Spannung zwischen die zwei Leiter gelegt, die an der inneren Wandfläche der durchgehenden Öffnungen frei liegen, und dadurch zur Erzeugung von Ionen eine Entladung zwischen den Elektroden herbeizuführen. Die Strömung der Ionen zu der Ladungsaufnahmefläche wird durch Anlegen einer impulsförmigen Spannung an die Steuerelektrode gesteuert. Es hat sich herausgestellt, daß die zuvor erläuterte Konstruktion wesentlich zur Verbesserung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit beiträgt.

Die zuvor erläuterte Elektrode ist jedoch mit den Nachteilen behaftet, daß zur Elektrode ein sehr großer Strom fließt, da die Elektrode frei liegt und daß, da Elektronen mit hoher Energie und positive und negative Ionen nahe der Elektrode erzeugt werden, die Elektrode einer Korrosion unterworfen wird, wodurch die Lebensdauer verkürzt wird, und die Wirksamkeit der Ionenerzeugung verschlechtert wird.

Ändere Elektrodentypen sind in den US-Patentschriften Nr. 4 155 093 und 4 160 257 beschrieben. Eine derartige Elektrode soll im folgenden unter Hinweis auf Fig. beschrieben werden.

In Fig. 1 sind die Elektroden mit 1 und 2 bezeichnet, zwischen denen ein Dielektrikum 4 angeordnet ist. Zwischen zwei Elektroden wird eine Wechselstromspannung von einer Wechselstromquelle 8 angelegt. Ferner wird eine Spannung einer Stromversorgungsquelle 10 zwischen die abstützende Elektrode 7 eines Aufzeichnungsmediums 6 und einer Modulationselektrode 3 angelegtr die an die Elektrode 2 gebunden ist und zwar über ein Dielektrikum 5. Ferner ist eine Spannung einer Stromversorgungsquelle 9 zwischen die abstützende Elektrode 7 und die Elektrode 2 angelegt. Das Zuführen einer Spannung zwischen den Elektroden 1 und 2 bewirkt eine Funkenentladung unter Erzeugung von Ionen, von denen nur positive oder negative Ionen zum Aufzeichnungsmedium 6 hin beschleunigt werden.

Diese Elektrode hat den Vorteil, daß, da die Funkenentladung zwischen den Elektroden über das Dielektrikum 4 erfolgt, die Zerstörung der Elektroden durch die Entladung sehr gering ist. Es treten jedoch verschiedene Probleme auf, die vor der praktischen Realisierung nicht gelöst wurden. Beispielsweise neigen die Öffnungen zu einer Verstopfung, da die durchgehenden Öffnungen in der Elektrode 2 durch das Dielektrikum 4" an einem Ende verschlossen sind und da es schwierig ist, die durchgehenden Öffnungen zu reinigen? das Dielektrikum selbst behindert auch die Strömung der Ionen zum Aufzeichnungsmedium 6, so daß es erforderlich ist, eine Einrichtung zur Erhöung der Ionendichte vorzusehen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Ionenmodulationselektrode zu schaffen, die nicht mehr mit den geschilderten Nachteilen behaftet ist, die einfach hergestellt werden kann und die sowohl eine lange Lebensdauer als auch einen hohen Wirkungsgrad hinsichtlich der Erzeugung von Ionen aufweist.

Es wurde festgestellt, daß diese Aufgabe durch eine Ionenmodulationselektrode gelöst werden kann, die aus einer vielschichtigen Struktur besteht und zwar in Form einer ersten leitenden Schicht und einer ersten dielektrischen Schicht, einer zweiten leitenden Schicht und einer zweiten dielektrischen Schicht und einer dritten elektrisch leitenden Schicht, die in der geschilderten Anordnung aufeinandergestapelt sind, um so eine" vielschichtige Struktur zu erhalten. In dieser vielschichtigen Struktur sind durchgehende öffnungen ausgebildet. Ferner sind Mittel vorgesehen, um eine hochfrequente Spannung zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht und der zweiten elektrisch leitenden Schicht anzulegen, um in diesen öffnungen Ionen zu erzeugen. Auch sind Mittel vorhanden, um an die dritte elektrisch leitende Schicht eine Spannung anzulegen zur Beschleunigung des Durchtritts der Ionen durch die öffnungen, welche Ionen auch in diesen öffnungen durch die erste Einrichtung erzeugt werden. Ferner ist ein dielektrischer oder halbleitender dünner Film auf die erste elektrisch leitende Schicht oder die dritte elektrisch leitende Schicht aufgebracht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Konstruktion einer Aufzeichnungselektrode ; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Konstruktion einer Ionenmodulationselektrode mit Merkmalen nach der Erfindung.

In Fig. 2 sind mit den Bezugszeichen 11, 12 und 13 elektrisch leitende Schichten bezeichnet, die normalerweise aus Kupfer bestehen, welches mit Gold, Nickel oder Rhodium mit einer Dicke von 2 - 15 ρ plattiert ist. Mit 14 und 15 sind dielektrische Schichten bezeichnet, die normalerweise aus wärmebeständigem , isolierendem makromolekularen Material bestehen und die 20-5Ou dick sind. Diese dielektrischen Schichten können beispielsweise aus einem Polyimidfilm und einem Polyimid-Amidfilm bestehen.

Damit die Ionenströmung effektiv auf das Aufzeichnungsmedium oder den Ladungsempfänger gerichtet wird, ist es wünschenswert, daß die Elektroden und die dielektrischen Schichten so dünn wie möglich sind.

Eine elektrostatische Aufzeichnungsschicht 16 besteht aus einer dielektrischen Ladungsaufnahmeschicht 17 und einer elektrisch leitenden abstützenden Schicht 18.

Mit 19 ist ein dünner Film bezeichnet, der die Oberfläche der Schicht 11 bedeckt und es kann erfindungsgemäß entweder ein dielektrischer Film oder ein Halbleiterfilm verwendet werden. Das für den dünnen dielektrischen Film verwendete Material besteht aus einem hitzewiderstandsfähigen , drahtüberzogenen Stoff wie Polyamid, Polyimid-Amid oder Polysiloxan-Polymer. Dieser Überzugsstoff wird in Tetrahydrofuran oder N-Methyl-2-pyrrolidon gelöst und wird dann auf die Schicht aufgesprüht. Der halbleitende Film kann dadurch hergestellt werden , indem man Kohlenstoff mit dem zuvor erwähnten dielektrischen Material mischt. Diese dünnen Filme haben nach Trocknung eine Dicke von 5 - 15 p.

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Mi t 20 sind öffnungen bezeichnet, die in der Elektrode ausgebildet sind und die durch ein Ätzverfahren oder unter Verwendung von Laserstrahlen hergestellt werden können. Der Abstand zwischen der Ionenbeschleunigungsschicht 13 und der elektrostatischen Aufzeichnungsschicht 16 beträgt 200

Mit 21 ist eine Stromversorgungsquelle bezeichnet, um einen pulsierenden Wechselstrom von 1,5 kV und 500 kHz zuzuführen, während mit 22 ein Anschluß bezeichnet ist, um eine impulsförmige Spannung von -250 V zwischen der Schicht 12 und Erde oder Masse im Intervall von 20 usec anzulegen. 23 bezeichnet eine Beschleunigungs-Stromversorgungsquelle zum Anlegen einer Spannung von -250 V zwischen die Ionenbeschleunigungsschicht 13 und Erde oder Masse« 24 bezeichnet eine Stromversorgungsquelle zum Anlegen einer Spannung von -650 V zwischen die abstützende Schicht 18 und Masse oder Erde.

Wenn zwischen die Schicht 11 und 12 der vielschichtigen Elektrode, wie sie zuvor beschrieben wurde, eine Wechselspannung angelegt wird, so erfolgt eine Teilentladung zwischen den zwei Elektroden über die dielektrische Schicht 14 und zwar mit dem Ergebnis, daß zwischen den Schichten 12 und 13 durch das Potential der Schicht 12 ein elektrisches Feld aufgebaut wird, durch welches lediglich positive Ionen bewegt werden und zwar an der Ionenbeschleunigungsschicht 13 vorbei , um das elektrostatische Aufzeichnungsmedium 16 zu erreichen. Auf diese Weise können die Ionen an dem elektrostatischen Aufzeichnungsmedium 16 anhaften und es wird dadurch ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt.

Die Ionenmodulationselektrode mit Merkmalen nach der Erfindung hat den Vorteil einer guten Haltbarkeit und ermöglicht auch eine Hochgeschwindigkeits-Aufzeichnung ohne die Gefahr einer Verstopfung der Elektrodenöffnungen.

Da die Ionenmodulationselektrode mit Merkmalen nach der Erfindung drei Schichten und zwei dielektrische Schichten umfaßt, die abwechselnd übereinandergestapelt sind und aneinander gebunden sind, um eine vielschichtige Struktur zu bilden, und da öffnungen durch diese Struktur verlaufen, wobei die oberste Schicht der Elektrode mit dem isolierenden oder halbleitenden dünnen Film bedeckt ist, ergibt sich die Möglichkeit, den Stromfluß in der Elektrode zu steuern und eine Korrosion der Elektrode zu vermeiden und auch deren Haltbarkeit zu verbessern. Diese Konstruktion bzw. Struktur kann auch auf einfache Weise hergestellt werden und führt zu sehr hohen Aufzeichnungsgeschwindigkeiten.

Sämtliche in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims (4)

1. Patentansprüche

   Ionenmodulationselektrode zur Herstellung eines elektrostatischen Bildes auf einem Bildaufzeichnungsmedium durch Modulation einer Ionenströmung, gekennzeichnet durch eine mehrschichtige Anordnung bzw. Struktur, bestehend aus einer ersten elektrisch leitenden Schicht (13) und einer ersten dielektrischen Schicht (15), einer zweiten elektrisch leitenden Schicht (12) und einer zweiten dielektrischen Schicht (14) und einer dritten elektrisch leitenden Schicht (11) , die in der genannten Reihenfolge zur Bildung einer vielschichtigen Struktur aufeinandergestapelt sind, durch durchgehende öffnungen (20) in der vielschichtigen Struktur, durch Mittel (21) zum Anlegen einer hochfrequenten Spannung zwischen der einen elektrisch leitenden Schicht (11) und der zweiten elektrisch leitenden Schicht (12) , um innerhalb dieser öffnungen Ionen

   zu erzeugen, durch Mittel (23, 24) zum Anlegen einer Spannung an die elektrisch leitende Schicht (13) zur Beschleunigung des Durchtritts der in den Öffnungen durch die genannten Mittel erzeugten Ionen durch diese öffnungen (20) und durch einen dielektrischen oder halbleitenden dünnen Film (19) , der auf der elektrisch leitenden Schicht (11) oder der elektrisch leitenden Schicht (13) aufgetragen ist.
2. 2. Modulationselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Film (19) einen Teil des inneren Wandabschnitts der öffnungen (20) bedekt.
3. 3. Modulationselektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende dünne Film (19) durch Mischen des elektrisch leitenden Materials in dem dielektrischen Material gebildet ist.
4. 4. Modulationselektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Material aus leitendem Kohlenstoff besteht.