FI57185C - Saett att framstaella en traod foer en koronagenerator - Google Patents

Description

rft1 KUULUTUSJULKAISU c r? λ q C

Wj w «"'uTiAoGNiiefSKiurr 57185 C (45) Patentti ayonivlty 10 06 1933 l%Vv Patent ©eddelat ' v ' (51) Kv.lk.»/lnt.CI.* G 03 G 15/02 [ 1 C 23 F 7/02 SUOMI—FINLAND (21) p»*··**"»''·"'»»-p>‘«nw»eknin| 3610/72 (22) H»k*ml»ptlvi — AnsBknlngadkg 20.12.72 (23) Alkuptlvi—Giltighatidag 20.12.72 (41) Tullut |ulklMlul — Bllvlt offmtllg 2k. 06.73 _ . . (44) NihtivikUpanon jt kuuLlulktlmn pvm.— __ Q_

Patent· och registerstyrelsen 7 Antokin uthgd och utUkrtftm publinnul 29*02.00 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 23· 12.71 USA(US) 2115^2 (71) Xerox Corporation, Xerox Square, Rochester, New York, USA(US) (72) Joseph James Bonaventura, Rochester, N.Y., Raymond Jackson Harshbarger, Ontario, N.Y., USA(US) (7^) Berggren Oy Ab () Tapa valmistaa lanka koronageneraattoria varten - Sätt att framställa en tr&d för en koronagenerator Tämä keksintö koskee tapaa valmistaa lanka koronageneraattoria varten,, jolla on pitkä elinikä ja vakaa ulostulosignaali.

Keksintö tähtää erikoisesti sellaisen sähköisen korona-generaattorin langan valmistukseen, joka kykenee tuottamaan erittäin tehokkaan purkauksen. Näin ollen se sopii hyvin vastaanottavan pinnan, kuten sähkövalokuvauslevyn tms. tehokkaaseen varaamiseen.

Monia menetelmiä ja laitteita on esitetty alalla aikaisemmin tasaisen sähköstaattisen varauksen tuottamiseksi valosähköisesti johtavalle levylle. Eräs tällainen varauslaite on esitetty amerikkalaisessa patentissa n:o 2 836 725, jossa langan muodossa oleva elektrodi, joka on sähköisesti maatetun, johtavan suojuksen ympäröimä, asetetaan maatetun vastaanottopinnan viereen ja suurjännitelähde yhdistetään lankaan koronapurkauksen aikaansaamiseksi. Koronapur-kaus syntyy, kun generaattori asetetaan aivan levyn läheisyyteen ja kytketään generaattoriin riittävän suuri jännite ionipurkauksen aikaansaamiseksi erottavassa välitilassa olevassa ilmassa. Tuloksena tästä muodostuu koronageneraattorin ympärille varautuneita ioneja, jotka virtaavat maatetulle levyn pinnalle ja kerrostuvat sen päälle nostaen levyn potentiaalin suhteellisen korkealle tasolle.

2 57185 Sähkövalokuvausalalla on havaittu, että tasaista jäljennys-laatua voidaan ylläpitää vain, kun yhtenäinen ja vakiovarausjännite levitetään valosähköisesti johtavalle levylle. Monissa tämän tyyppisissä automaattisissa koneissa käytetään yhtä lankageneraattoria, josta yleensä käytetään nimitystä "korotron". Yleensä korotron-lait-teen hyötysuhde riippuu monista tekijöistä, kuten langan ja levyn pinnan välisen raon suuruudesta, koronan synnyttävän lankamateriaalin luonteesta, langan halkaisijasta ja sen muista fysikaalisista ominaisuuksista ja koronasäteilijään syötetyn energian määrästä. Tähän saakka korotron-laitteet on valmistettu platinasta tai muusta jalo-metallista, koska nämä aineet ovat osoittaneet kykenevänsä luovuttamaan tasaista vakiovarausta pitkän aikaa. Seurauksena tästä oli, että nämä alan aikaisemmat laitteet olivat suhteellisen kalliita valmistaa ja vaihtokustannukset olivat myös korkeat.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää tapa parannetun ko-ronageneraattorilangan valmistamiseksi, ja keksinnölle on tunnusomaista, että halkaisijaltaan olennaisesti tasainen volframilanka saatetaan pinnaltaan hapettumaan ilmassa generaattorin käyttölämpötilaa ylittävässä lämpötilassa, olennaisesti jatkuvan ja stabiilin oksidikerroksen muodostamiseksi lankaan.

Keksinnön mukaisesti on edullista puhdistaa langan pinta epäpuhtauksien poistamiseksi ennen hapettamista. Lankaan muodostettu kerros voi käsittää oksidit WOg, W0^ ja ja sen paksuus on sopivimmin ainakin 0,5 ^um. Hapettamisessa lankaa kuumennetaan esim. lämpötilaan noin 600°C tai yli ainakin n. 10 minuutin ajan.

Keksinnön mukaisesti valmistettua lankaa voidaan siten käyttää laitteessa koronapurkauksen synnyttämiseksi, joka laite sisältää keksinnön mukaisesti päällystetyn wolframilangan, joka sopii koronapurkauksen synnyttämiseen.

Laite voi sisältää elektrostatograafisen elimen, joka on tarkoitus varata sanotulla koronapurkauksella. Esimerkkinä tällaisesta elimestä on sähkövalokuvauselin.

Tätä keksintöä kuvataan nyt esimerkin vuoksi viitaten liitteenä olevaan piirrokseen.

3 57185

Piirroksessa esitetään koronan synnyttävä laite, joka sisältää tämän keksinnön generaattorilangan 25 sähköstaattisen varauksen kerrostamiseksi liikkuvan, valosähköisesti johtavan tallennusmate-riaalin pinnalle. Sähkövalokuvauslevyn 10 kokooonpanossa se on valmistettu välosähköisesti johtavasta eristysaineesta 11, joka on asetettu maatetun, johtavan alusta-aineen 12 päälle. Levy on asennettu liikkumaan pitkin ennaltamäärättyä kulkureittiä esitettyyn suuntaan. Koronan synnyttävä yksikkö, jota on yleisesti merkitty numerolla 15, on sijoitettu levyn pinnan yläpuolelle ja asennettu kerrostamaan sähkövarauksen sen pinnalle levyn pinnan liikkuessa esitettyyn suuntaan. Koronayksikkö käsittää suojusosan 17> joka olennaisesti sulkee sisälleen yhden tai useampia koronageneraatto-rilankoja 25- Suojus on mieluummin valmistettu sähköä johtavasta aineesta, joka on asetettu maapotentiaaliin. Rako 20 tai aukko muodostetaan suojuksen pohjaan vastapäätä liikuvaa, valosähköisesti johtavaa pintaa ja se muodostaa reitin, jota pitkin generaattorin purkamien ionien virta suunnataan liikkuvan levyn pintaa kohti ja kerrostetaan sille. Tarkempien yksityiskohtien suhteen koskien tämän tyyppisen koronan synnyttävän yksikön rakennetta viitataan esitykseen, joka sisältyy edellä mainittuun amerikkalaiseen patenttiin.

Koronan synnyttävä lanka on yhdistetty sopivalla tavalla, kuten sähköliittimellä 21 suurjännitelähteeseen 23. Tässä toteutustavassa käytetty koronalanka on yhdistetty suoraan energialähteen positiiviseen napaan, minkä kautta positiivisten ionien purkaus asetetaan levyn pinnalle. On kuitenkin selvää, että päinvastaista järjestelyä voidaan käyttää negatiivisen purkauksen aikaansaamiseksi. Generaattori on mieluummin valmistettu hienosta langasta, jonka halkaisija on olennaisesti tasainen välillä 0,08-0,15 mm ja lanka on mieluummin korkealuokkaista, 99,95 %:sti puhdasta wolframia. Lan- 2 gan lujuus on mieluummin vähintään n. 19 kp/mm ja sitä tulisi voida venyttää 1,4 % 25*4 cm pituisena, kun koe suoritetaan ASTM-mene-telmän F 219 mukaan (1) käyttäen palkin nopeutta n. 4,44 cm/min.

Normaalisti tämän luonteisella puhtaalla wolframilangalla on alun perin hyvät koronaa synnyttävät ominaisuudet. Kuitenkin jo hyvin lyhyen käyttöajan jälkeen ulostulotehon, so. langan kehittämän koronan jakautumisen ja määrän tasaisuus käy säännöttömäksi ja lanka K 57185 osoittaa aikaisia sähköisen käyttöhäiriön merkkejä. Syyn tähän lyhyeen käyttöikään arvellaan aiheutuvan irtonaisista, satunnaisesti dispergoituneista wolframioksideista, jotka muodostavat langan pinnalla suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa. Näiden matalan lämpötilan oksidien on havaittu olevan metastabiileja ja saavan näin ollen aikaan sen, että lanka synnyttää epästabiilin purkauksen. Sitäpaitsi näiden matalan lämpötilan oksidien mekaaniset ominaisuudet ovat sellaiset, että oksidit poikkeuksetta lohkeavat langasta epäsäännöllisellä tavalla pahentaen edelleen kyseessä olevia ongelmia.

Tässä keksinnössä ne haitat, jotka ovat aikaisemmin liittyneet wolframilankaiseen koronageneraattoriin, on vältetty tai niitä on vähennetty aikaansaamalla generaattori, jonka valmistus on halpaa ja jolla on erittäin pitkä käyttöikä ja joka kykenee luovuttamaan erittäin tasaista ja stabiilia ulostulotehoa koko käyttöikänsä ajan.

Creneraattorilankaa käsitellään mieluummin siten, että sen pinnalle muodostuu erittäin sileä, yhtenäinen ja luja päällyste, joka pysyy suhteellisen stabiilina generaattorilangan koko käyttöiän ajan.

Tämän generaattorilangan valmistamiseksi edellä mainitut ominaisuudet omaava olennaisesti puhdas wolframilanka 18 puhdistetaan mieluummin kemiallisesti vieraan aineen ja rasvan poistamiseksi langan pinnalta ja langan jännitys puretaan. Mitä tahansa alalla yleisesti tunnettua ja käytettyä sopivaa menetelmää voidaan käyttää tässä yhteydessä. Lanka asetetaan sitten mieluummin sähköuuniin ja uunia kuumennetaan mieluummin vähintään 600°C:en ilmassa. Lankaan, jonka halkaisija on n. 0,089 mm ja jota lämpökäsitellään tällä tavoin n.

10 min., syntyy oksidikerros 19, jonka paksuus on välillä 1,5-3,5 mikronia. Tämän kerroksen analyysi osoittaa, että se koostuu korkean lämpötilan oksideista, joita ovat WOj, ja W^gO^. Tällä tavoin valmistetuilla generaattorilangoilla on havaittu olevan erinomaisen stabiili päällikerros, joka toimii estäen fysikaaliset muutokset langassa käyttölämpötilassa ja saa aikaan erittäin stabiilin ulos-tulotehon ja pitkän käyttöiän. Näin muodostettu korkean lämpötilan oksidikerros on suhteellisen luja ja kykenee helposti kestämään kevyttä raaputusta metallityökalulla. Kerroksen lohkeamista tapahtuu vain, kun generaattorilanka litistetään tai väännetään pysyvästi mutkalle. Itse asiassa lanka voidaan taivuttaa halkaisijaltaan 6,1» mm olevan karan ympärille vahingoittamatta kerrosta millään tavoin.

Tämän keksinnön generaattorilangan tehokkuuden varmistamiseksi valmistettiin koelaite, jolla ko. generaattorilangan ulostulotehoa voitiin arvioida ja verrata vastaaviin generaattoreihin, jotka oli 5 57185 valmistettu muista aineista. Laite koostui pääasiassa rummun muotoisesta pyörivästi asennetusta, maatetusta sähkövalokuvauslevystä, jossa oli koronalangan tuki asennettuna sen viereen lankageneraatto-rin tukemiseksi poikittain rummun pintaan nähden. Lankageneraattori oli asennettu liitettäväksi sähköisesti sähköenergian suurijännitelähteeseen langan ollessa tuettu rummun pinnan yläpuolelle etäisyydelle, jolla lanka syötti n. 325 mikroamperin virtaa samalla, kun se varasi levyn pinnan n. 800 voltin jännitteeseen. Ohut messinki-suikale oli kierukkamaisesti kierretty rummun ympärille siten, että suikale jatkuvasti ohjasi paljaan levyn virran kulkua generaattori-langan ja levyn välillä rummun pyöriessä generaattorilangan alitse. Messinkisuikale oli vedetty sähköisesti ulos rekisteröintilaitteeseen liukurenkaan avulla ja piirturi oli asennettu tallettamaan tiedot nopeudella n. 25 mm/min. Näissä käyttöolosuhteissa rekisteröitiin aluksi n. 50 mikroamperin paljaan levyn virta ja virran poikkeaman laajuus tästä alkuperäisestä virtalukemasta rekisteröitiin graafisesti .

Wolframilanka, joka oli lämpökäsitelty tämän keksinnön mukaisesti, asetettiin koelaitteeseen ja sitä käytettiin jatkuvasti n.

250 tuntia. Jaksottaiset paljaan levyn virran piirturiarvot osoittavat, että lämpökäsitellyn generaattorin ulostuloteho pysyy suhteellisen stabiilina ja muuttumattoman koeajan aikana. Tämän kokeen jälkeen laitteeseen asetettiin toinen koronageneraattori, joka oli valmistettu mitoiltaan samanlaisesta wolframilangasta kuin edellä testattu generaattori, mutta jota ei ollut lämpökäsitelty tämän keksinnön mukaisesti, ja käyttövirta kytkettiin siihen. Suunnilleen 25 minuutin käytön jälkeen tämä toinen wolframilanka alkoi tuottaa epätasaista ja epästabiilia ulostulotehoa ja tämän jälkeen generaattori huononi jatkuvasti sähköisesti.

Seuraavaksi suoritettiin vertailukoe tämän keksinnön mukaisesti lämpökäsitellyn wolframilangan ja platinalangan välillä, jolla oli vastaavat fysikaaliset ominaisuudet. Langat asennettiin laitteeseen sopivasti siten, että ne saivat aikaan saman paljaan levyn virran tuotannon rummun pinnalle. Suunnilleen 256 tunnin jatkuvan käytön jälkeen ei voitu havaita mitään eroja platinalangan ja käsitellyn wolframilangan ominaisuuksien välillä.

Tämä keksintö käsittää myös vaihtelut ja muunnokset, jotka kuuluvat seuraavien patenttivaatimusten piiriin.