DE3132079C2

DE3132079C2 - Ionenerzeugungs- und -modulationselektrode

Info

Publication number: DE3132079C2
Application number: DE3132079A
Authority: DE
Inventors: Haruo Fussa Tokyo Iwahashi; Masahiko Matsunawa; Noriyoshi Hachioji Tokyo Tarumi; Hiroshi Hachioji Tokyo Tokunaga
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1980-08-15
Filing date: 1981-08-13
Publication date: 1984-03-22
Also published as: JPS6350703B2; US4426654A; JPS5737365A; DE3132079A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Ionenmodulationselektrode dient dazu, ein elektrostatisches Bild auf einem Bildaufzeichnungsmedium durch Modulation einer Ionenströmung zu erzeugen und sie besteht aus einer vielschichtigen Struktur in Form einer ersten elektrisch leitenden Schicht und einer ersten dielektrischen Schicht, einer zweiten elektrisch leitenden Schicht und einer zweiten dielektrischen Schicht und einer dritten elektrisch leitenden Schicht, die in der angegebenen Folge übereinandergestapelt sind. In dieser vielschichtigen Struktur sind durchgehende Öffnungen ausgebildet und ein dielektrischer oder halbleitender dünner Film bedeckt die erste (oberste) elektrisch leitende Schicht oder die dritte (unterste) elektrisch leitende Schicht. Zwischen die erste elektrisch leitende Schicht und die zweite elektrisch leitende Schicht wird eine hochfrequente Spannung angelegt, um in den genannten Öffnungen Ionen zu erzeugen. Ferner ist an die dritte elektrisch leitende Schicht eine Spannung angelegt, um den Durchtritt der Ionen durch die Öffnungen, die in diesen Öffnungen durch die erste Einrichtung erzeugt wurden, zu beschleunigen. Der dünne Film bedeckt einen Teil der inneren Seitenwand der Öffnungen. Der halbleitende dünne Film wird durch Mischen eines elektrisch leitenden Materials mit einem dielektrischen Material hergestellt. Das elektrisch leitende Material kann aus einem leitenden schwarzen Kohlenstoff bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Ionenerzeugungs- und -modulationselektrode, enthaltend eine erste und eine zweite leitende Schicht, zwischen die eine hochfrequente Spannung zur Erzeugung eines Ionenflusses gelegt ist, eine erste dielektrische Schicht zwischen der ersten und der zweiten leitenden Schicht, eine dritte leitende Schicht, an die eine Steuerspannung zur Steuerung des Ionenflusses gelegt ist, und eine zweite dielektrische Schicht zwischen der zweiten und dritten 'leitenden Schicht, wobei die genannten Schich- m) ten derart zusammengefügt sind, daß sie eine integrale Elektrodenstruktur bilden.

Es gibt zwei Verfahren der elektrostatischen Aufzeichnung, die in herkömmlicher Weise realisiert wurden. Das eine Verfahren besteht aus einem direkten tr> Entladungsaufzeichnungsverfahren, bei welchem eine Elektrode mit mehreren Schreibstiften zur Anwendung gelangt und eine direkte Entladung zwischen der dielektrischen Ladungsaufnahmeflache und der Elektrode stattfindet. Das andere Verfahren besteht aus einem indirekten Entladungsaufzeichnungsverfahren, bei dem eine 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 aiso 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.

Bekannt ist eine Elektrode zur Herstellung eines latenten Bildes cüe 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 umfaßt zwei Leiter zur Erzeugung von Ionen durch Entladung über ein dielektrisches Teil, welches zwischen zwei Leiter angeordnet isi, wobei ein dritter Leiter für die lonenmodulation 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 Offnungen frei liegen, und dadurch zur Erzeugung von Ionen eine Entladung zwischen den Elektroden herbeizuführen. Die Erhöhung der Ionen zu der Ladungsaufnahmefläche wird durch Anlegen einer impulsförrnigen 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 Elektroden einer Korrosion unterworfen wird, wodurch die Lebensdauer verkürzt wird, und die Wirksamkeit der Ionenerzeugung verschlechtert wird.

Ein anderer Elektrodentyp ist in der US-Patentschrift 4160 257 beschrieben. Er soll im folgenden unter Hinweis auf F i g. 1 beschrieben werden.

in F i g. 1 sind die Elektrodsn mit 1 und 2 bezeichnet, zwischen denen ein Dielektrikum 4 angeordnet ist Zwischen zwei Elektroden wird eine Wechselspannung von einer Wechselstromquelle 8 angelegt Ferner wird eine Spannung einer Stromversorgungsquelle 10 zwischen die abstützende Elektrode 7 eines Aufzeichnungsmediums 6 und einer Modulationselektrode 3 angelegt, die an die Elektrode 2 gebunden ist und zwar Ober 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 posiiive 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 Erhöhung 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 lonenerzeugungs- und -modulationselektrode gelöst werden kann, die in der Weise ausgebildet ist, daß die integrale Elektrodenstruktur eine Mehrzahl von durch alle Schichte: geführten Öffnungen zur Bildung von Durchgängen für den lonenfluß aufweist und daß eine dünne Schicht von zumindest begrenzter Leitfähigkeit auf die gesamte freie Oberfläche der ersten leitenden Schicht einschließlich deren Oberfläche innerhalb der Öffnungen aufgetragen ist.

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

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Konstruktion eine/ Aufzeichnungselektrode; und

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Konstruktion einer 'onenmodulatior.selektrode mit Merkmalen nach der Erfindung.

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

Damit die lonenströmung 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

5 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, drahtüberzo-

in genen Stoff wie Polyimid, Polyimid-Amid oder Polysiloxan-Polymer. Dieser Uberzugsstoff wird in Tetrahydrofuran oder N-Methyl-2-pyrroIidon 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 μ.

Mit 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 μπι.
Mit 21 ist eine Stromversorgungsquelle bezeichnet, um einen pulsierenden Wechselstrom von 1,5 kV und 50OkHt 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 μ5εΰ anzulegen. ?3 bezeichnet eine Beschleunigungs-Stromversorgungsqueiie 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 E^rde.

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 Elektrode« über

■io 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 Ebkti jdenöffnungen.

Da die lonenmodulationselektrode drei Schichten und zwei dielektrische Schichten umfaßt, ah; 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrschichtige Ionenerzeugungs- und -modulationselektrode, enthaltend eine erste und eine zweite leitende Schicht, zwischen die eine hochfrequente Spannung zur Erzeugung eines Ionenflusses gelegt ist, eine erste dielektrische Schicht zwischen der ersten und der zweiten leitenden Schicht, eine dritte leitende Schicht, an die eine Steuerspannung zur Steuerung des Ionenflusses gelegt ist, und eine zweite dielektrische Schicht zwischen der zweiten und dritten leitenden Schicht, wobei die genannten Schichten derart zusammengefügt sind, daß sie eine integrale Elektrodenstruktur bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die integrale Elektro- υ denstruktur eine Mehrzahl von durch alle Schichten (11 bis 15) geführten Öffnungen (20) zur Bildung von Durchgängen für den Ionenfluß aufweist und daß eine dünne Schicht (19) von zumindest begrenzter Leitfähigkeit auf die gesamte freie Oberfläche der ersten lenenden Schicht (Jl) einschließlich deren Oberfläche innerhalb der Offnungen (20) aufgetragen ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) von zumindest begrenzter Leitfähigkeit aus dielektrischem Material gebildet ist.

3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) von zumindest begrenzter Leitfähigkeit aus halbleitendem Material gebildet ist.

4. Elektiode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das t3lbleitc~.de Material aus einer Mischung aus leitenden und dielektrischen Materialien besteht.

5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material leitenden Kohlenstoff enthält.

6. Elektrode nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sich die dünne Schicht (19) von zumindest begrenzter Leitfähigkeit innerhalb der Öffnungen (20) bis auf die freie Oberfläche der ersten dielektrischen Schicht (14) erstreckt, um eine vollständige Bedeckung der gesamten freien Oberfläche der ersten leitenden Schicht (11) sicherzustellen.