介质阻挡放电离子打印头

7.3.4　介质阻挡放电离子打印头

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge)常用作大气压下的低温等离子体源，以射频电压供给能量最为典型，频率从几百千赫到几十兆赫，且具有大面积的电极，其中至少有一个电极的表面涂布绝缘层。在射频电压的作用周期内，直径极细的射频线近乎随机地分布在特定的空间内。激励出等离子体后，如果气隙电压减少到低于其自我维持的电压数值，则对于绝缘体的充电有可能终止放电过程。改变所加电压的极性时，来自前一射频作用周期的绝缘表面电荷将加强气隙电压，以至于电子雪崩现象变得更为强烈。微介质阻挡放电(Microdielectric Barrier Discharges)是介质阻挡放电的变体，通过微机电系统形成，随机的等离子体“灯丝”形成微观介质阻挡放电，可以从空间和时间两方面加以控制。对于特定的应用领域，比如测微计表面处理，可能采用第三种电极，用于抽取电子流或使微介质阻挡放电脱离激励状态。由于这一原因，微介质阻挡放电阵列可用作离子成像数字印刷的电荷源或离子源。

离子“摄影”是直接成像印刷工艺，利用电荷在绝缘成像材料上的直接沉积建立潜像，此后再利用墨粉显影。多种不同的离子源已用于离子成像数字印刷，其中以基于介质阻挡放电的离子打印头应用得最为成功，目前仍然为Delphax公司的离子成像数字印刷系统所使用。电子束印刷的称呼比离子成像数字印刷使用得更为普遍，或许更符合这种数字印刷技术的运行特点。图7－14所示为典型离子打印头结构的横截面图，来自Dephax的专利文献。

图7－14　介质阻挡放电离子打印头结构示意

金属材料制成的射频电极嵌入在绝缘基底材料内，且射频电极的表面覆盖有一层绝缘材料。加直流负电压的放电电极放置在射频电极绝缘涂布层的下面，电极上开有直径仅几十微米的小孔。嵌入射频电极的绝缘层下面是丝网电极，上面加有数量更小的负直流电压，丝网电极与放电电极以另一绝缘层隔离，该绝缘层也用作阳极开关，用于从打印头的凹穴抽取电荷，并形成细小的离子束。各独立微介质阻挡放电离子头的距离仅几十到几百微米。