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Dynamisches Verfahren und Gerät zur Untersuchung der Eigenschaften
eines Ladungsträgers, wie Zinkoxydpapier oder dergleichen für elektrostatische Abbildungen
Die Erfindung betrifft ein dynamisches Verfahren und ein Gerät zur Untersuchung
der Eigenschaften eines Ladungsträgers für elektrostatische Abbildungen, z. B. eines
Zinkoxydpapieres.
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Bisher hat man die vom Hersteller gelieferten Ladungsträger ohne jegliche
Prüfung verwendet und hierdurch bedingte Schwankungen in der Abbildungsqualität
in Kauf genommen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät anzugeben,
mit dem Qualitätsunterschiede zwischen verschiedenen Ladungsträgern festgestellt
werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren und das
Gerät so auszubilden, daß vergleichbare Meßdaten erhalten werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ß der Ladungsträger
in abgeschwächter Porm in zeitlichem Abstand mehrmals den Bedingungen bei der elektrostatischen
Abbildung ausgesetzt
wird und hierbei die Spannung des Ladungsträgers
laufend gemessen wird.
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Bei diesem Verfahren erhält man als Meßgröße die jeweilige Spannung
des Ladungsträgers als Funktion der Zeit.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Ladungsträger mehrfach
an einer Korona, einer Lichtquelle und einer Meßeinrichtung vorbeigeführt und die
Korona und die Lichtquelle wirken nach Bedarf auf den Ladungsträger ein, Dieses
Verfahren realisiert die Bedingungen, denen der Ladungsträger während des Kopiervorganges
ausgesetzt ist. Denn zunächst wird der Ladungsträger im Kopiergerät aufgeladen und
anschließend belichtet, wobei die Ladung an den belichteten Stellen verschwindet.
Die Spannungsdifferenz vor und nach der Belichtung ist ein Maß für den Kontrast
zwischen den Hell-Dunkel-Stellen der fertigen Kopie.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren findet eine derartige Be-und
Entladung in Dosierungen statt, und zwar r wird zunächst die Aufladung vorgenommen
und dann die Entladung. Wird das Meßgerät als Schreibgerät ausgebildet, dann zeichnet
dieses im Spannungs-Zeit-Diagramm eine Kurve auf. Die Steilheit der Kurve gibt ein
Maß für die Geschwindigkeit des Aufladevorganges und des Entladevorganges. Diese
Steilheit ist bedeutungsvoll, da der
Ladungsträger beim Kopiervorgang
mit bestimmter Geschwindigkeit durch das Gerät läuft und deshalb die zur Aufladung
vorgesehene Korona nur über einen gewissen Zeitraum auf das Papier einwirkt. Aus
der Steilheit der Kurve im Aufladea. bschnitt können deshalb Rückschlüsse gezogen
werden, wie stark die Korona im Kopiergerät sein muß bzw. ob der Ladungsträger in
einem bestimmten Gerät überhaupt brauchbar ist. Die Steilheit der Kurve im Entladungsabsehnitt
läßt Rückschlüsse zu, ob der Ladungsträger während der Belichtung genügend Ladung
abgibt, um zu einem gewünschten Kontrast zu kommen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Ladungsträger zunächst
so lange wiederholt an der Korona vorbeigeführt, bis sein Sättigungsgrad erreicht
ist. Aus der hierfür notwendigen Zeit kann geschlossen werden, ob der Ladungsträger
in einem bestimmten Kopiergerät überhaupt seinen Sättigungsgrad erreicht.
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Schließlich liestman ab, wie hoch der Sättigungsgrad ist.
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Anschließend wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Ladungsträger
über einen gewissen Zeitraum unbeeinflußt gelassen. Dieser eitraum entspricht im
Prinzip in etwa. der Transportzeit des Ladungsträgers im Fotokopiergerät von der
Korona bis an die Belichtungsstelle. Es ist bekannt, daß hier der Ladungsträger
Ladung verliert. Um zu einem brauchbaren Testresultat zu kommen, ist der hierbei
auftretende Spannungsabfall wissenswert. Nach dem vorgesehenen Verfahren wird dieser
Spannungsabfall
ebenfalls vorzugsweise im Spannungs-Zeit-Diagramm
graphisch erfaßt.
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Nunmehr wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf den Ladungsträger
dosiert Licht aufgebracht, so daß die bereits beschriebene Entladung stattfindet,
welche der Belichtung des Ladungsträgers im Gerät entspricht. Vorteilhaft wird gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren der Ladungsträger wiederholt an der Lichtquelle
vorbeigeführt, und zwar so lange, bis seine Ladung vollkommen gelöscht ist. Aus
der hierfür notwendigen Zeit kann geschlossen werden, ob sich in einem bestimmten
Gerät überhaupt ein guter Kontrast erzielen läßt bzw. ob die Lichtquelle stärker
ausgebildet werden muß oder aber auch schwächer sein kann und vieles mehr.
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Schließlich interessiert in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die
Entladung des Ladungsträgers bei verschiedenfarbiger Beleuchtung. Denn sollen von
einem farbigen Original Schwarz-Weiß-Kopien erstellt werden, dann will man wissen,
in welchen Grautönen die Farben auf dem Original erscheinen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gibt einen vollkommenen Überblick über
die Qualität eines Ladungsträgers und das Meßergebnis läßt Rückschlüsse darauf zu,
ob bei einem Kopiergerät konstruktive Änderungen vorgenommen werden können, um beispielsweise
ein preisgünstiges Papier bestimmter Qualität verwenden zu können. Anderetseits
kann der Hersteller derartiger Ladungsträger
anhand ermittelter
Meßkurven die Qualität der Ladungsträger beeinflussen.
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Es hat sich gezeigt, daß die zu prüfenden Ladungsträger gegen eine
Vorbelichtung sehr empfindlich sind. Eine solche Vorbelichtung kann beim Einlegen
des La. dungsträgers in das Prüfgerät stattfinden. Obwohl hierbei der Ladungsträger
seine Spannung nicht ändert, denn diese bleibt bei Null, zeigen die Meßkurven je
nach der Intensität der Vorbelichtung ganz erhebliche Abweichungen voneinander.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden deshalb für die Prüfung von Ladungsträgern
gleiche Ausgagsbedingungen geschaffen. dies kann dadurch geschehen, daß z. B. das
Papier bei Dunkelheit oder schwacher Rotlichtbeleuchtung eingelegt wird und/oder
das Papier nach dem Einlegen in das Gerät in völliger Dunkelheit zunächst eine gewisse
Zeit, z. B. fünf Minuten, ruht. Man kann aber auch den Ladungsträger zunächst aufladen,
anschließend durch Lichteinwirkung entladen, und zwar so lange, bis die Spannung
Null erreicht wird und nunmehr mit der eigentlichen Prüfung beginnen. Bei derartigen
Maßnahmen decken sich die Ergebnisse jedes Ladungsträgers unabhängig von Vorabeinflüssen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht ein Gerät zur Durchftthrung
des Verfahrens aus einer den Ladungsträger tragenden drehbaren Scheibe, der die
Korona., die Meßvorrichtung und die Lichtquelle gegenüberstehen. Zur Messung wird
die Scheibe in konstante Drehung versetzt, eo daß der Ladungsträger in gleichen
Zeitabständen an den genannten drei Bauelementen vorbeigeführt
wird.
Läßt man zunächst nur die Korona auf den Ladungsträger einwirken, dann erhält der
Ladungsträger sukzessive Ladungsstöße, die die Meßeinrichtung erfaßt und vorteilhaft
in Form eines Diagrammes aufzeichnet. Schaltet man anschließend die Korona ab, läßt
jedoch die Scheibe weiterlaufen, dann zeichnet die Meßeinrichtung den Spannungsabfall
des Ladungsträgers auf, wenn dieser keinerlei Einflüssen ausgesetzt ist. Wird schließlich
nunmehr die Lichtquelle eingeschaltet, dann findet eine schrittweise Entladung sozusagen
durch aufeinanderfolgende Lichtstöße statt. Auch diese Entladung wird von der Meßeinrichtung
erfaßt und aufgezeichnet.
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Als meßtechnisch vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenigstens ein
als Kondensatorplatte ausgebildetes Abtastelement, vorzugsweise von kreisförmigem
Querschnitt vorzusehen und die drehbare Scheibe als zweite Kondensatorplatte auszubilden.
Die gemessene Spannung ändert sich dann jedesmal, wenn der Ladungsträger zwischen
den Kondensatorplatten hindurchgeführt wird nach der Formel U = Q bedeutet in dieser
Formel die jeweilige Ladung des Ladungsträgers, die sich also ständig ändert und
C die Kapazität des Kondensators, die als konstant angesehen werden kann. Bei kreisförmiger
Ausbildung des Abtastelementes sind die erzeugten Spannungsimpulse annähernd sinusförmig.
In bekannter Weise lassen sich derartige Spannungsimpulse in der Meßeinrichtung
verstärken und addieren, so daß die Diagrammkurve erhalten wird.
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Da man aus konstruktiven Gründen die Scheibe nicht beliebig schnell
drehen wird haben die Be- und Entladungeatöße eine
relativ kleine
Frequenz. Derartige kleine Frequenzen lassen sich schwer verstärken.
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Aus diesem Grunde sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mehrere
hintereinanderliegende Abta.stköpfe, vorzugsweise zwei, vorgesehen. Das Gerät arbeitet
damit genauer und sicherer.
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Um die Entladung bei auf den Ladungsträger einwirkenden verschiedenen
Parben zu erhal.ten, sind zweckmäßig zwischen Lichtquelle und drehbarer Scheibe
Farbfilter wahlweise einschwenkbar. Vorteilhaft wählt man hier ein rotes, gelbes
und ein blaues Farbfilter, um auch Mischfarben erzeugen zu können. Man kann aber
auch von vornherein z. B. zusätzlich ein grünes Zarbfilter vorsehen.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht des Gerätes, Pig. 2 die Ansicht
des Gerätes der Pig. 1 in Richtung des Pfeiles II, Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung
der Wirkungsweise.
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Gemäß den Fig. 1 und 2 ist eine drehbare Scheibe 1 vorgesehen.
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Die Scheibe 1 wird durch einen Motor 2 angetrieben Die Scheibe 1 besteht
aus Metall und ist geerdet. Auf der Scheibe 1 wird mit Hilfe von Klammern 3 ein
zu untersuchender Ladungsträger,
wie Zinkoxydpapier 4, angeordnet.
Der Scheibe gegenübergestellt ist eine Korona 5, eine Meßeinrichtung 6 und eine
Lichtquelle 11. Beim Drehen der Scheibe wird der Ladungsträger 4 unter diesen Bauteilen
hindurchgeführt.
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Die Meßeinrichtung 6 weist zwei Kondensatorplatten 7 und 8 auf. Die
Scheibe 1 wirkt als Gegenkondensatorplatte. Die Meßeinrichtung 6 mißt die jeweilige
Spannung des Ladungsträgers 4 und schreibt diese mit Hilfe eines Schreibers 9 auf
ein Papierband 10 auf.
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Die Kondensatorplatten 7 und 8 wirken derart zusammen, daß die nachgeschaltete
Meßeinrichtung 6 stets die Summenspannung aufschreibt, Zwischen die Lichtquelle
11 und die Scheibe 1 sind ein rotes, gelbes und ein blaues Farbfilter 13, 14 und
15 wahlweise einschwenkbar.
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Wie aus Fig. 1 zu erkennen fet, sind am Gerät Bedienungsknöpfe vorgesehen.
Der Knopf M schaltet den Motor 2 ein und aus und gleichzeitig eine Transportvorrichtung
für das Papierband 10.
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Der Knopf K schaltet die Korona 5 ein und aus, der Knopf B die Beleuchtungseinrichtung
und der Knopf A setzt die Einrichtung automatisch in Tätigkeit, ohne daß die Knöpfe
K und B zu bedienen sind.
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Zur Prüfung des Ladungsträgers 4 wird zunächst die Scheibe 1 in Drehung
versetzt und anschließend die Korona 5 eingeschaltet. Die Lichtquelle 11 bleibt
stromlos. Jedesmal dann, wenn der Ladungsträger 4 zwischen Korona 5 und Scheibe
1 liegt, erhält er einen Ladungsstoß. Die Meßeinrichtung 6 summiert die Ladungsstöße
und das am Schreiber 9 vorbeibewegte Papierband 10 zeichnet ein Spannungs-Zeit-Diagramm,
wie in Fig. 3 dargestellt, auf. Die Spannung U wächst mit der Zeit t vom Punkt A
an, bis der Sättigungsgrad S erreicht ist. Das hießt, dreht man die Scheibe weiter,
wie es im Abschnitt 30 dargestellt ist, dann wird die Spannung nicht mehr größer.
Nunmehr wird die Korona 5 ausgeschaltet, die Scheibe 1 jedoch mit derselben Geschwindigkeit
weitergedreht. Die Spannung U fällt hierbei, wie zwischen den Punkten C und D aufgezeigt,
ab. Dies ist der normale Spannungsabfall eines aufgeladenen Ladungsträgers, wenn
dieser keinerlei Einflüssen unterworfen wird. Nunmehr wird die Lichtquelle 11 eingeschaltet.
Jedesmal dann, wenn der Ladungsträger 4 unter der Lichtquelle 11 vorbeizieht, wird
seine Ladung geringer. Dieser Ladungsabfall stellt sich im Diagramm der Fig. 3 im
Abschnitt DE dar. Je nach dem, welches Parbfilter der Lichtquelle vorgeschaltet
wird, erhält man hier verschiedene Kurven, wie in Fig. 3 für die Farben Weiß, Gelb,
Rot und Blau dargestellt worden ist.
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Die Kurve gemäß Fig. 3 kann mit der eines anderen Ladungsträgers verglichen
werden, z. B. mit der eines idealen Ladungsträgers.
Von einem idealen
Ladungsträger wird verlangt, daß der Anstieg der Kurve im Abschnitt AB sehr steil
ist, ferner daß der Sättigungsgrad sehr groß ist, schließlich daß der Spannungsabfall
im Abschnitt CD sehr klein bleibt und daß der Spannungsabfall im Abschnitt DE wiederum
recht groß ist.
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Legt man die Punkte A, B, C, D und E auf der Abzisse des Diagrammes
ein für allemal fest, beispielsweise in Anlehnung an die Standardkurve eines idealen
Ladungsträgers, dann kann man die Prüfung durch Betätigen des Knopfes A selbsttätig
ablaufen lassen und die geschriebenen Kurven mit der Standardkurve vergleichen.
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Es hat sich gezeigt, daß beim Einlegen des Ladungsträgers 4 in das
Gerät dieser Lichteinflüssen unterworfen wird, die, obwohl der Ladungsträger noch
keine Ladung aufgenommen hat, den Anfangspunkt A im Diagramm in Richtung der Ordinate
verlagern.
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Hierbei verfälschen sich die Testkurven. Um diesen Fehler auszuschalten,
wird der Ladungsträger 4 nach dem Auflegen zunächst in völliger Dunkelheit eine
gewisse Zeit, z B fünf Minuten, in Ruhe gelassen. Die Ruhezeit kann mit in das vom
Knopf A ausgelöste Programm aufgenommen werden.