离子成像的早期工程模型

7.1.2　离子成像的早期工程模型

Ronalds发明的大气电活动记录装置与现代意义上的离子成像数字印刷有相当大的距离，称得上与离子成像数字印刷有直接关系的技术发展历史发生在20世纪的30年代末，时间上可以说与静电照相技术的发明处在同一时代。早在1777年时，人们就已经观察到了绝缘体表面能产生星状图案，例如灰尘一类的绝缘体粉末落到瞬态放电的树脂表面时，由于极化效应而为树脂表面所吸附，这一过程类似于静电照相数字印刷的显影。到20世纪30年代时，已经开始了放电树脂吸附绝缘粉末颗粒的工业应用研究，例如1938年Selenyi在应用物理杂志上发表的论文中提到了一种称为电子照相的记录系统，这是离子成像的早期工程模型，如图7－2所示那样。由于这种系统既没有使用光导体和光源成像，也没有通过磁性墨粉显影，而是利用了绝缘体在电场作用下的极化原理，所以不同于静电照相。

在图7－2给出的记录系统中，金属板和热阴极相当于电容器的两块平行金属板，绝缘纸张则是放入电容器中的电介质。从介质的极化效应可知，绝缘纸张表面在电场的作用下可感应出负电荷。系统的作用原理归纳为:电源对阴极加热，阴极发热后向绝缘纸张发射电子，为绝缘纸张表面感应负电荷创造基础条件;控制栅的作用在于控制阴极电流的大小，故发出的电子数量也得到控制;阴极发射出的电子朝向绝缘纸张迁移，在靠近控制栅一侧的绝缘纸张表面形成电荷图案(类似静电照相产生的静电潜像，后面称电荷潜像);当绝缘粉末颗粒撒到纸张表面时，颗粒在电场的作用下发生极化而能传递电作用，为电荷潜像吸附，从而使电荷潜像转换成视觉可见的“绝缘粉末图像”，完成显影。绝缘纸张的另一侧是一块与蜡烛连接的金属板，连接蜡烛和金属板的导线在中间部分是线圈，蜡烛发出的正电荷用于擦除纸张上的电荷潜像。

图7－2　早期离子成像工程模型

如图7－2所示的装置中，电荷潜像的产生实际上是借助于直接在绝缘纸张上有选择沉积离子而实现的，这或许是离子成像被称为电荷沉积法的原因。从静电照相技术的成像原理知道，光导体和光源对静电照相数字印刷来说是必需的，但图7－2所示的装置中显然不存在光导体和光源，因而没有必要在成像的开始阶段对电介质表面充电，也无须以光源对电介质表面曝光。因此，上面讨论的成像和复制过程比静电照相更简单。

图7－2给出的工程模型多少有点“原始”，用于工业实现可能是不合适的，因而它不应该是离子成像装置的唯一选择，事实上存在多样化的电荷潜像形成方法。例如，多刻针阵列成像方法也使用了离子成像原理，每个刻针负责对一个像素成像;当刻针上的电压加大到约350V时，刻针与电介质成像表面间的空气被击穿，使刻针能以非接触的方式在电介质表面记录而形成电荷潜像。