离子打印头的带压操作

7.3.7　离子打印头的带压操作

帕邢放电曲线为平行表面间的空气击穿提供判断起始条件准则，据此可正确地决定如何使更大的抽取电场起作用，并确定如何放置平行表面。即使帕邢曲线绘制成大气压力条件下与气隙距离有关的典型函数，击穿电压事实上是压力和气隙相乘组合的函数，这才符合帕邢曲线的本义。换言之，由于气隙的击穿电压取决于压力和气隙两个因素，因而增加压力与常数压力条件下增加气隙产生的效果类似。因此，为了提高抽取电场，离子打印头应该在带压条件下操作。

为了验证上面得出的结论，研究人员建立了离子成像打印头的压力操作实验台，结构如图7－17所示，包含介质阻挡放电离子打印头的所有结构要素。该图所示的测试装置可以在几倍的大气压力下运转惠普小记录点离子打印头，从打印头测量抽取电流，并通过收集器电极和清洁的窗口实现对放电辉光现象的视觉观察，其中收集器电极由铟锡金属氧化物材料制成，观察窗口位于压力腔内。此外，压力腔也允许在大气环境中使用不同的气体。

以图7－17所示压力腔运行离子打印头的典型测试结果在图7－18中给出，介质阻挡放电离子打印头丝网电极与收集器电极的距离为250μm，在射频激励源打开和关闭的条件下测试，按加到抽取电极的电压与收集器间隙比计算。

图7－17　带压操作离子打印头测试用压力腔

利用带压操作离子打印头压力腔对惠普小记录点打印头的测量和数据处理(计算)结果表明，打印头射频激励源的打开或关闭对平均击穿电场有相当大的影响。测量打印头击穿电压时，环境条件与电流测量相同，也在干燥压缩空气和氮气条件下测量，因为以上两种气体作为离子打印头的运行环境。如同帕邢放电曲线预测的那样，提高腔体压力确实能够增加电弧发生前离子发生装置可以达到的抽取电场。按拱形分布的击穿电压阈值在相当大的过渡区域和随机电流尖峰脉冲条件下定义，其中随机电流叠加到收集器电极得到的测量电流上。根据对于离子打印头的电流和击穿电压测量结果，说明介质阻挡放电型离子打印带压操作的可行性，而打印头在带压条件条件下操作可以减少“开花”效应。由于“开花”效应导致离子束直径的扩大，必然会影响离子成像数字印刷质量。

图7－18　压力对于离子打印头电流和击穿电压的影响