Способ измерения кинетических характеристик поверхностного потенциала электрофотографического носителя информации и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способу измерения кинетических характеристик поверхностного потенциала (Л с о ел ел Фи,г.5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„, 140 557 А1 (51) 4 С 03 G 13/02 С 01 R 29/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4077617/40-12 (22) 07.04,86 (46) 30,06.88. Бюл. У 24 (72) B.À.Макарычев, M.Þ.Макарычев, А.А.Музалевский, Л.Б.Погорельский и С.С.Панфилов (53) 772.93(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1100583, кл. G 01 R 29/12, 1983, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТНОГО ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способу измерения кинетических характеристик поверхностного потенциала

1406557 электрофотографического носителя информации и к устройству дпя его осуществления. Оно позволяет расширить функциональные возможности и повысить точность измерений путем их помехозащищенности. Устройство содержит источник. 1 высокого напряжения, полый металлический цилиндр 2, име HÀ продольную щель для зарядки носителя 3. На оси полого цилиндра 2 размещен коронирующий электрод 4 и соединен с выходом 5 источника 1 высокого напряжения, Коаксиально внутри полого цилиндра 2 установлена ! рамка 6. На внешних сторонах рамки !

6 расположены пролетные электроды 8.

С проводящим слоем носителя 3 и клеммой заземления соединен интегратор

9 тока эаряжения. Для питания коронирующего электрода 4 в устройстве имеется трансформаторный источник

Изобретение относится к электрофотографии, в частности к сенситометрии электрофотографических и фототермопластических слоев.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений путем улучшения их помехозащнщенности.

На фиг.,1 показаны графики напряжения. Uk коронирующего электрода и 10 тока короны i > в случае пульсируяцего (а) и переменного (б) напряжений (U — напряжение зажигания и гашения

Ь коронного разряда); на фиг.2 — формирование по синхронным отсчетам двух временных зависимостей, на основании которых проводится контроль электрических параметров электрофотографического слоя; на фиг.3 — устройство для.измерения кинетических характери- 20 стик поверхностного потенциала электрофотографического носителя информации; на фиг.4 — узел заряжения.

Устройство для измерения кинетических характеристик поверхностного потенциала электрофотографического носителя информации содержит источник

1 высокого напряжения, полый металлический цилиндр 2 с продольной щелью синфазного питания с одной входной и двумя выходными обмотками. На выходах 5 и 11 обмоток напряжения синфаэны. Привод 7 вращения рамки 6 выполнен в виде однополюсного синхронного двигателя с ротором 12, жестко связанный с рамкой 6. Полюса статора 13 установлены в направлении плоскости симметрии полого цилиндра

2. Для периодического прерывания ионного тока в направлении к поверхности носителя 3 на коронирующий электрод 4 подают периодическое во времени напряжение. Одновременно измеряют потенциал пролетного измерительного электрода 8 и интеграл тока заряжения носителя 3 . Напряжение коронирующего электрода 4 является переменным по знаку, частота напряжения не превьппает 1 кГц, 2 с. и 1 э.п. ф-лы, 4 ил.

2 для зарядки носителя 3 коронирующий электрод 4, размещенный на оси полого цилиндра 2 и соединенный с выходом 5 источника 1 высокого напряжения, рамку 6, установленную коаксиально внутри полого цилиндра 2, привод. ? ее вращения, пролетные электроды 8 и установленные на внешних сторонах рамки 6 интегратор 9 тока заряжения, соединенный с проводящим слоем 10 носителя 3 и клеммой заземления, трансформаторный источник синфазного питания коронирующего электрода 4 с одной входной и двумя выходными обмотками, на выходах 5 и

1 1. которых напряжения синфазны. Привод 7 выполнен в виде однополюсного синхронного двигателя с ротором 12, жестко связанным с рамкой 6, плоскость симметрии которого ориентиро" вана параллельно плоскости рамки 6, а полюса статора 13 установлены в направлении плоскости симметрии полого цилиндра 2.

Другой вариант выполнения устройства имеет заземленную вторичную высоковольтную обмотку источника высокого напряжения. В этом случае на коронирующем электроде 4 возбуждает

1406557

35 ся не пульсирующий, а переменный коронный разряд. Внутреннюю поверхность полого цилиндра 2 и рамки 6 покрывают диэлектрической пленкой 14 кото5 рая предотвращает протекание тока проводимости, снижая потребление мощ" ности от источника 1 высокого напряжения, и предотвращает переход коронного разряда в искровой, Удельную емкость пленки 14 выбирают так,чтобы она не заряжалась существенно за один полупериод напряжения и чтобы можно было предотвратить искровой пробой и снизить потребление тока от 1S источника 1 высокого напряжения. Оптимальным является соотношение, когда удельная емкость пленки 14 соизмерима с еккостью исследуемого носителя 3. 20

Для обеспечения зависимости сигнала с электрода 8 лишь от напряжения на заряжаемом носителе 3, покрывающая внутреннюю поверхность цилиндра пленка 14 недолжна доходить до краев 25 щели, оставляя свободными участки

15, 16 шириной, перекрывающей проекцию зонда 8 на поверхность цилиндра

2. Для регулирования напряжения заряжения к проводящему цилиндру 2 под- 30 ключают источник 17 опорного напряжения. В этом случае пролетным электродом 8 измеряют напряжение на слое относительно уровня опорного напряжения источника 17.

Устройство работает следующим образом.

При подключении напряжения (пульсирующего — фиг.1а, или переменного — фиг.1б) привод 2 совместно с 40 рамкой 6 начинает вращение и на коронирующий электрод 4 подается напряжение, которое превышает напряжение зажигания (фиг.1) тогда, когда рам- ка 7 (фиг.3) не препятствует прохож- 4> дению коронного тока к поверхности носителя 3 (ротор 12, жестко связанный с рамкой 6, устанавливается точно под полюсами статора 13 в момент достижения максимума тока, который ь на 90 сдвинут относительно напряжения, т.е. максимум напряжения достигается при повороте рамки 6 параллельно носителю 3 и ток короны беспрепятственно проходит к заряжаемому носителю 3, По мере приближения одного из пролетных электродов 8 к носителю 3 при дальнейшем вращении рамки 6 напряжение на коронирующем электроде 4 начинает уменьшаться и корона гаснет. Когда электрод 8 пролетает над заряженной поверхностью носителя 3, на нем наводится сигнал, пропорциональный разности между на.пряжением на цилиндре 2 и потенциалом поверхности носителя 3. Этот сигнал усиливается электрометриче ским усилителем электрометра 18, Одновременно подается синхроимпульс на микроампервольтметр 19 и производится отсчет значения проинтегрированного тока (т.е. заряда, нанесенного за все предыдущие периоды коронирования). При дальнейшем вращении рамки

6 напряжение на коронирующем электроде 4 начинает возрастать, и когда рамка 6 уходит за пределы продольной щели цилиндра 2, оно достигает напряжения зажигания, возникает корона и т.д.

Синфазное питание коронирующего электрода 4 и привода с синхронным двигателем обеспечивают помехозащищенность измерений, поскольку всегда коронирование с электрода 4 происходит в промежутки времени, когда ни один из пролетных электродов 8 не находится в зоне измерения. Поскольку полюса статора 13 ориентированы относительно цилиндра 2 узла контроля, а рамка 6 укреплена на оси и ориентирована относительно полюса рото- ра 12, то в такой конструкции автоматически реализуется необходимая последовательность измерений.

Пример 1. В устройстве для исследования кинетики заряжения селеновых и фототермопластических слоев для вращения рамки 6 используют синхронный двигатель СД-0,9. Источник питания — трансформатор ТВ1, одну из обмоток которого подключают к синхронному двигателю, а другую одним концом к коронирующему электроду 4, а другим — к источнику высокого.напряжения ВС-23, напряжение которого плавно регулируется от

0,5 до 3,0 кВ. Обмотки трансформатора включают синфазно. Полый цилиндр

2 выполнен из фольги (100 MKM)и имеет диаметр 30 мм. Коронирующий электрод 4 выполняют из вольфрамовой проволоки диаметром 100 мкм. Сигнал с пролетных электродов 8 усиливается вольтметром, пиковых значений и подается на осциллограф. Огибаккцая пиковых сигналов представляет собой

1406557 кинетику заряжения слоя. Пролетные электроды 8 выполняют из фольги в форме прямоугольников размером

Зхб мм, изолированнъ>х от рамки фто5 ропластиковыми прокладка;и> толщиной мм., H качестве измерителя заряда используют стандартный пифровой микроампервольтметр,»а вход которого подключают опе)эационный усилитель с емкостной обратной связью, Су щность с посо(эа, )> ос низу>ще госн в устройстве для измерения кинети -. ческих характеристик поверхностно о потенциала электрофотографи .:=:"кого носителя информации закн>Очае re# B том, что периодическое прерыван:е ионного тока в направлении к поверхности носителя осуществляют путем подачи на коронирующий электрод 4

20 периодического во времени напряжения. В этот момент измеряют потенциал пролетного измерительного электрода 8. Одновременно измеряют интеграл тока напряжения носителя. При 25 этом на ксронирующий электрод 4 по-дают напряжение, переменное по знаку, с частотой, не превышающей

1 кГц, П р и м.е р 2. Измеряют зависи- 30 мость эффективной емкости селенового электрофотографического слоя от потенциала заряжения, т.е. С ()

Эф (>э) в зависимости от потенциала

SаП ) 35 (»)

U,,где S — - площадь заряжаемого носителя, Aq (») = с (- q(" ")и U(") =

U(n) U(n-1) (») (>э-1} U (») (.- )

У

U — отсчеты измерения заряда и потенциала. Частота зажигания (гаше. ний) короны составляет 50 Гц, продолжительность протекания коронирующего тока — 5 мс с учетом инерционности запаздывания, обусловленного удалением носителей заряда из разрядного промежутка. Максимальная величина приращения осажденного на поверхность заряда в пределах изменения потенциала слоя or 0 до 1000 В составляет

14 нКл/см), а максимальное изменение потенциала селенового слоя толщиной

50 мкм — 140 В. При заряжении до 500 В отношение приращений заряда и потенциала остается постоянным (10 " Ф/см ) и равным по величине геометрической емкости селенового слоя. При потенциале вьппе 500 В отношение возрастает, и при 1000 В значение эффективной емкости превышает значение геометрической в 2,4 раза, что свидетельствует о значительном возрастании проводимости слоя в полях выше

10 В/мкм. Данные об измерении эффективной емкости слоя используют при обработке технологического режима напыления селенового слоя и выбора режима, при котором инжекция зарядов с подложки минимальна.

Пример 3. Дпя того же слоя, что и в примере 2, исследуют стабильность поверхностного потенциала носителя в коронном заряде переменного тока с частотой 50 Гц, Слой заряжают до потенциала 500-1000 В и измерян>т асимметрию нанесения положительного и отрицательного заряда для положительно заряженного носителя. Колебания поверхностного напряжения не превышают примерно +(40-50) В, а разница между зарядом, нанесенным в положительный и отрицательный полупериоды для,поддержания потенциала в заданных пределах, лежит в пределах

0,1-1,5 нКл/см в зависимости от ве l личины стабилизируемого напряжения носителя. Поскольку указанная разность характеризует скорость стекания поверхностного заряда в темноте, то ее можно использовать как параметр, характеризующий темновые свойства носителя, или как параметр, определяющий величину подзарядки носителя при больших временах записи. Применение коронного разряда переменного тока позволяет плавно изменять уровень напряжения и его полярность.

П. р и м е р 4. Тот же слой, что и в примере 1, используют как образец для проверки повышения отношения с тнал-шум. Нижний предел измерения потенциала и заряда при выключенной короне снижают в среднем на

10-20 дБ при частоте гашения короны ниже 500 Гц. При дальнейшем увеличении частоты, когда промежуток времени между последовательными моментами протекания тока короны уменьшается, уровень шума на входе растет и на частотах вьппе 1 кГц даже превышает уровень шума, который имеет место при постоянно включенной кброне постоянного тока.

Формула изобретения. l. Способ измерения кинетических характеристик поверхностного потен14065

7 циала электрофотографического носителя информации, включающий периодическое прерывание ионного тока в напряжении к поверхности носителя и измерение в этот момент. потенциала поверхности пролетного измерительно го электрода, о т л и ч а ю.щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений путем улучшения их помехозащищенности, периодическое прерывание ионного тока осуществляют путем подачи на коронирующий электрод периодического во времени напряжения, при этом одновременно с измерением потенциала пролетного электрода измеряют интеграл тока заряжения носителя.

2. Способ no n.1, о т л и -ч а - 2п ю шийся тем, что на коронирующий электрод подают переменное по знаку напряжение с частотой, не превышающей 1 кГц.

3. Устройство для измерения кинетических характеристик поверхностного потенциала электрофотографического носителя информации, содержащее источник высокого напряжения, полый металлический цилиндр с продольной щелью дпя зарядки носителя, коронирующий электрод, размещенный на оси полого цилиндра и соединенный с источником высокого напряжения, рамку, установленную коаксиально внутри полого цилиндра, привод ее вращения и пролетные электроды, установленные навнешних сторонах рам-! ки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно имеет интегратор тока заря жения, трансформаторный источник синфазного питания коронирующего электрода и привод вращения рамки, причем привод выполнен в виде однополюсного синхронного двигателя с ротором, жестко связанным с рамкой,плоскость симметрии которого ориентирована параллельно плоскости рамки, а полюса статора установлены в направлении йлоскости симметрии полого цилиндра, при этом интегратор тока заряжения соединен с проводящим слоем носителя и клеммой заземления.

1406557

Составитель Л.Носырева

Редактор .М.Циткина Техред:11.Дидык Корректор С,Черни

Заказ 3192/43 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

П оизводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектна