DE1472937A1

DE1472937A1 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen

Info

Publication number: DE1472937A1
Application number: DE19641472937
Authority: DE
Inventors: Robinson Gene Harold
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1963-12-23
Filing date: 1964-12-22
Publication date: 1969-03-27
Also published as: DE1472937B2; US3271145A; BE657150A; GB1092813A

Description

Bastaan Kodak Coapany, 3*3 Stat· Street, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Aaerlka

Verfahren und Vorrichtung sub elektrostatischen Aufladen.

Die Brf Indung besieht «loh auf die Xerographie und da« Xerokopieren und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung sup elektrostatischen Aufladen der Oberfläche von xerographlsohen und Xerodruokplatten, In folgenden kurz Xeroplatten genannt.

Bs sind verschiedene Verfahren xum elektrostatischen Aufladen von Xeroplatten bekannt· Die «eisten bekannten Verfahren benutsen dünne DrMhte, die auf einem eine Koronaentladung verursachenden Potential gehalten werden. Bei

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allen bekannten Verfahren sind Mittel erforderlich, um den ladungsgeber und den Fhotokonduktor relativ gegeneinander zu bewegen, ua daduroh eine gleichmäßige Aufladung zu erhalten. Diese Relativbewegung wird Uberllcherweise daduroh erreicht, daß der ladungen geber Über die zu ladende Oberfläche gestreift wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe su Grunde, ein einfaches Verfahren zu» gleichmäßigen elektrischen Aufladen eine· blattförmigen Material·, insbesondere einer Xeroplatte, zu schaffen, bei dea keine Relativbewegung zwischen den Ladungsgeber und dea blattfureigen Material erforderlich ist. Diese Aufgabe 1st gemäß der Erfindung dadurch gelust,

a) dafl die aufzuladende Oberfläche Mit einer Schicht in Berührung gebracht wird» die eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt,

b) das das blattförmige Material und die Schient mischen zwei im wesentlichen einander parallele Elektrodenplatten gelegt werden und

o) daß an die Blektrodenplatten eine Spannung gelegt wird, die ausreioht, ua die Luft im Spalt zwlsoben de« blattförmigen Material und der Schicht su ionisieren.

Daduroh wird in Überraschend einfacher Weise ohne eine Relativbewegung zwlsohen dem blattförmigen Material, z.B. der Xeroplatte, und der Schicht geringer elektrischer Lelt·

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fähigkeit eine gleichmäßige Aufladung der Xeroplattenoberflache erzielt.

Eine weitere Überraschende Wirkung der Erfindung besteht darin, daß durch die Ionisation der Luft im Spalt zwischen dem blattförmigen Material und der Schicht Lichterscheinungen verursacht werden können. Wird nun gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung als Schicht mit geringer Leitfähigkeit eine zu kopierende Vorlage und als blattförmiges Material eine Xeroplatte verwendet, dann können diese Lichterscheinungen für eine Reflexbelichtung der Xeroplatte ausgenutzt werden. Das Aufladen und Belichten mit dem Muster der Vorlage kann hier also in einem einzigen Verfahrensschritt durchgeführt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfinderischen Ver&hrens wird an die Schicht mit geringer Leitfähigkeit eine durchsichtige Elektredenplatte gelegt tend das z.B. die Xeroplatte bildende blattförmige Material durch die durchsichtige Elektrodenrlatte belichtet. Dies eröffnet eine weiter« Möglichkeit, die Aufladung der Xeroplatte tmd ihre 8t? licht «ng gleichzeitig durchzuführen.

Erfindung 1st in der folgenden Beschreibung an Hand von in den Zeichnungen erläuterten AusfUhrungsbelspielen im einzelnen beschrieben.

Es zeigen:

Flg. 1 einen schematisoh vereinfachten Querschnitt durch eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen und Reflex-

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beilohten eines Photokonduktors nach den erfindungagemäßen Verfahren, der hler als Xeroplatte dient.

Flg. 2 eine der Flg. 1 entsprechende Darstellung einer Vorrichtung sun elektrostatischen Aufladen und Projektionsbeiichten eines Photokonduktors,

Fig. 2 eine der Flg. 1 entsprechende Darstellung einer Vorrichtung zum elektrostatisohen Aufladen und Reflexbeliohten von nacheinander zugefUhrten Teilen eines Photokonduktore und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Xerokopierplatte und ein Blatt Papier, die zwischen zwei Blektrodenplatten angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt einen Photokonduktor 1, der.eine Unterlage 5, s.B. aus Papier, und eine Sohioht 5 aus in einen Harzbindemittel eingebetteten Zinkoxyd aufweist. Der Photokonduktor 1 berührt eine Vorlage 7, die kopiert wer= den soll,und befindet sich nlt dieser zusammen zwischen zwei Blektrodenplatten 9 und 11. Eine Spannungsquelle 15

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1st über einen Schalter 15 mit den beiden Elektrodenplatten 9 und 11 verbunden. Die Elektredenplatte 9 1st mit der negativen Klemme der Spannungsquelle 13 verbunden und die positive Klemme und die Elektrodenplatte 11 Bind geerdet. Die in Flg. 1 dargestellte Vorrichtung ist nicht nur zum Aufladen des Photokon·= duktors 1 sondern auch sum Reflexbelichten desselben geeignet. Ist die geeignete Elektrodenplatte, im vorliegenden Fall die Platte 11» durchsichtig, dann kann der Photokonduktor 1 z.B. mittels der Lichtquelle 17 nach oder während und nach dem Aufladen reflexbel lohtet werden, ohne daß die aufeinanderliegender* genannten Teile auseinandergenommen werden müssen. Dies Auseinandernehmen kann dann zum xerographlsshen Entwickeln des elektrostatischen Bildes auf dem Photokonduktor 1 nach einem bekannten Verfahren geschehen, z.B. zum Kaskaden- oder Bttretenentwickeln.

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Pig. 2 zeigt einen Photokonduktor SO, der eine Papierunterlage 22 und eine auf diese aufgesohichtete photokanduktlVe Schicht 24 aus In einem Harzbindemittel eingebettetem Zinkoxyd aufweist. Die photokonduktlve Oberfläche des Photokonduktore 20 berührt ein transparentes Blatt 26 eines Materials, das eine geeignete Leitfähigkeit besitzt. Der Photokonduktor 20 wnä das Blatt 26 sind zwisohen einer oberen Elektrodenplatte 28 und einer unteren Blektrodenplatte 50 angeordnet. Eine Spannungsquelle 3)2 ist Über einen Schalter 34 mit den Rlektrodenplatten 28 und 30 verbunden. Die positive Klemme der Spannungequelle 32 und die obere Elektrodenplatte 28 sind geerdet. Die negative Klemme ist an die untere Blektrodenplatte 30 angeschlossen, die durchsichtig ist, so daβ die photokonduktlve Schicht nach dem Aufladen mittels einer lampe 36, einem Dia 38 und einer Linse 40 projektlonsbellchtet werden kann, ohne daß die ganze Anordnung der Teile auseinandergenommen werden muß. Anschließend können die Teile auseinandergenommen und das elektrostatische Bild xerogra phlsoh entwickelt werden.

Die in Fig. 3 dargestellte AusfUhrungsform 1st der In Flg. 1 dargestellten ähnlich, nur daß sie dazu geeignet ist, einen ununterbrochenen Photokonduktor aufzuladen und zu belichten, ohne daß die aufeinanderliegend den Teile auseinandergenommen werden müssen. Zu diesem

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Zweck wird ein Photokonduktor 30 von einer Vorratsrolle 52 durch zwei Elektrodenplatten 54 und 56 geführt. Eine Spannungsquelle 58 ist über einen Schalter 60 mit den Elektrodenplatten 54 und 56 verbunden. Die negative Klemme der Spannungsipielle 58 ist mit der Elektrodenplatte 54 verbunden. Die positive Klemme der Spannungsc[uelle 58 und die Elektrodenplatte 56 sind geerdet. Eine Vorlage 62» die kopiert werden soll» ist zwischen den Elektrodenplatten 54 und 56 so angeordnet, daß ihre Bildfläche den Photokonduktor 50 berührt. Wenn die untere Elektrodenplatte 56 durchsichtig ist, kann der Photokonduktor 50 von einer Lichtquelle 54 reflexbelichtet werden. Nach den Aufladeund Belichtungsschritten wird der Photckonduktor 50 in eine Stellung zum Aufladen und Belichten einer neuen Fläche vorbewegt. Beim Vorbewegen des Photokonduktcrs 50 werden seine vorher aufgeladenen und belichteten Flächen dnareh eine Station 66 für nachfolgende Operationen geführt. Zum Beispiel wird das elektrostatische Bild zuerst entwickelt und die Pigmentpartikel entweder auf dem Photokonduktor 50 fixiert oder auf einen dauernden Bildträger übertragen und auf diesem fixiert. Diese nachfolgenden Arbeitsgänge sind allgemein bekannt und da sie nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung bilden« werden sie nicht näher beschrieben. Der PhotokoKdukfcor 50 kann durch den ZwI-

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eohenraum der Elektrodenplatten eo viele Mal hindurohbewegt werden, wie das notwendig 1st, um die er- * forderliche Anzahl von Kopien der gegebenen Vorlage 62 zu erzeugen, ohne daß die hierbei aufeinanderliegender! Teile auseinandergenommen werden müssen. Die obere Elektrodenplatte 54 ist leicht abnehmbar ausgebildet, z.B. dadurch, daß sie an einer Seite schwenkbar befestigt ist, um dadurch ein einfaches Auswechseln der Vorlage zu ermöglichen. Die in Flg. 5 dargestellte Vorrichtung für stetiges Arbeiten,ohne die übereinanderliegenden Teile auseinanderzunehmen, ist auch bei der mit Bezug auf Flg. 2 beschriebenen Ausführungeform nützlich.

Die Hilfssohlcht, z.B. die Schicht 26 in Fig. 2, hat vorzugsweise einen Widerstand pro Flächeneinheit, der zwischen dem Widerstand von Metall einerseits und dem Widerstand eines guten Isolators andererseits liegt. Der widerstand zwischen der oberen und unteren Oberfläche eines QuadratZentimeters der Hilfsschicht soll vorzugsweise zwischen 10* und 10 Ohm liegen. Ein zu geringer Widerstand führt zu einer ungleichförmigen Aufladung, so daß der Photokonduktor nicht ausreichend gegen einen mögllohen lokalisierten oder Lichtbogendurchschlag gesichert ist. Ein zu hoher Widerstand führt zu einer nioht ausreichenden oder sehr kleinen Aufladung. Bs wurden Papiere sehr verschiedener Art und ver-

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aohledener Dicke benutzt. Bei allen wurden gute Er« gebnisse erzielt. Kunststoff-Folien geeigneter Leitfähigkeit, z.B. Cellophan, Gelatine oder Pergamin, kunnen Insbesondere, wenn bei der Hilfssohloht Durchsichtigkeit benötigt wird, benutzt werden. Textil» stoffe aus Baumwolle, Wolle, Leinen und viskose Kunst· seide wurden erfolgreich angewendet. Auch wurden verschiedene Bellchtungsarten benutzt, z.B. Reflex-, Projektions- und Kontaktbelichtung.

Zwei unerwartete Ergebnisse ergaben sioh bei der Verwirklichung der Erfindung mit Photokonduktoren, die eine Photokonduktoreohicht aus in einem Harzbindemittel gelagertem Zinkoxyd aufwiesen. Zunächst wurde gefunden, dafi eine gleichmäßige Aufladung vorzugsweise dann erreicht wurde, wenn das Verhältnis Pigment s Bindemittel·3 : 1 oder kleiner ist. Photokonduktlve Schichten mit einem zu hohen Pigmentgehalt kennten nicht gleiohmäfllg aufgeladen werden und ergaben nach dem Entwickeln ein gesprenkeltes Bild. Zweitens wurde gefunden, dafi, wenn die Aufladungszeit über etwa 30 Sekunden ausgedehnt wurde, unter den im folgenden im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen für die Reflexbelichtung die zwischen der photokonduktlven Schicht und der Vorlage erfolgte Entladung nicht nur zur Aufladung der photokonduktiven Sehloht sondern w&oh als Lichtquelle diente, die ausreichend Energie im 909813/1062

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sichtbaren und ultravioletten Bereich des Spektrums lieferte, um eine Reflexbelichtung der photokonduktiven Schicht zu ermöglichen. Bine mögliche Erklärung für dieses Phänomen ist, daß die lange erforderliche Belichtung in der photokonduktiven Schicht einen Zustand der "Ermüdung¹¹ induziert, indem die Schicht weniger fähig ist. Ladungen zu speiohern.

Bin weiteres unerwartetes Resultat war, daß man gedruckte Vorlagen als Hilfe- oder Pufferschichten benutzen konnte. Bs wurde erwartet, daß bedrucktes Material einer gleichförmigen Aufladung der photokondMktlven Schicht entgegenwirken würde. Eine solche Gegenwirkung wurde Je= doch in einem weiten Bereich von Aufladingsselten und Blektrcdenplattenspannungen nicht beobachtete

Fig. 4 zeigt eine Xerokopierplatte 70, die z.B. aus einer Metallplatte 71 mit einem Muster 72 aus isolierendem Harz bestehen kann. Die Platte 70 berührt ein Blatt TJ aus Papier oder einem anderen Material ähnlicher Leitfähigkeit. Die Platte 70 und das Blatt Ό sind zwischen elektrodenplatten 74 und 75 angeordnet. Bine Spanntungsquelle 76 ist über einen Schalter 77 mit den Elektrodenplatten 74 und 75 verbunden.

Die Erfindung wird weiterhin durch die folgenden Beispiele

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erläutert, die sich zwar als vorteilhaft erwiesen ha« ben, auf die jedoch die Erfindung nicht beschränkt 1st.

Beispiel Nr. I

Eine phdtokonduktive Schicht aus in einem Harzbindemit~ tel eingebettetem Zinkoxyd mit einem Pigment-zu-Bindemittelverhältnis von 3 : 1 und eine Originalvorlage wurden zwischen zwei Elektrodenp&atten (Von denen eine durchsichtig war) in einer solchen Welse angeordnet, daß entsprechend Flg. 1 eine Reflexbelichtung möglich war. An die Elektrodenplatten wurde eine Spannung von 1500 Volt eine Sekunde lang angelegt. In dieser Zelt wurde die Luft im Zwischenraum zwischen den Schichten ionisiert. Die erzeugten Ionen bewegten sich Über den Spalt und luden die Oberfläche des Photokonduktors auf. Ohne die aufeinanderliegenden Teile auseinanderzunehmen wurde der Photokonduktor durch die durchsichtige Elektrode reflexbe Höhtet. Dann wurde die Vorrichtung auseinandergenommen, um das elektrostatische Bild mit einem

zu
elektroskoplsohen Puder/entwickeln. Der Photokonduktirp wurde dann mit einem Blatt eines Spezialpepiers für elektrostatische Übertragung des Puders in Berührung gebracht. Der Puder wurde dann auf dem Aufnahmepapier geschmolzen, um eine dauerhafte Kopie zu erhalten.

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Beispiel Nr. 2

Ein Photokonduktor mit einer photokonduktiven Schicht mit in einem Harzbindemittel eingebettetem Zinkoxyd, bei der das Pigment-zu-Bindemittelverhältnis 3 t 1 betrug, wurde swleohen ewei Elektrodenplatten angeordnet, von denen ein· durchsichtig wat», wobei swisohen dieser und der photokonduktiven Sohioht eine Sohloht Cellophan angeordnet wurde (siehe Fig. 2). Cellophan hat einen elektrischen Widerstand von der gleichen Größenordnung wie Papier. An die Blekt rodenplatten wurde eine Spannung von 2300 Volt angelegt. Ohne die aufelnanderliegenden Teile auseinander zu nehmen, wurde der Photokonduktor durch Projektion durch die durchsichtige Elektrode und das Cellophan belichtet. Dann wurden die aufelnanderllegenden Teile auseinandergenommen und das elektrostatische Bild auf dem Photokonduktor wurde mit einem elektroskopisohen Puder entwickelt, der auf Jenem geschmolzen wurde, um eine dauerhafte Kopie zu erhalten.

Beispiel Nr. 3

Ein blattförmiger Photokonduktor mit einer bus in einem Harzbindemittel eingebettetem Zinkoxyd bestehenden photokonduktiven Schicht wurde zwischen zwei Elektrodenplatten, wie im Beispiel Nr. 1, zusammen mit einem Blatt Papier anstelle einer Vorlage angeordnet. Eine Spannung von 1500 Volt wurde an die Elektrodenplatten,

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wie im Beispiel Nr. 1, angelegt. Dann wurden die aufeinanderllegenden Teile für eine Kontaktbelichtung auseinandergenommen. Das elektrostatische Bild auf dem Photokonduktor wurde mit einem elektrostatischen Pulver entwickelt und das Pulver zur Erzielung einer permanenten Kopie auf dem Photokonduktor aufgeschmolzen.

Beispiel Wr. 4

Ein xerothermographieohes Aufnahmeblatt (0,025 mm dick Mylar) wurde zwischen zwei Blektrodenplatten, wie im Beispiel Nr. 1, zusammen mit einem StUok Papier» das anstelle einer Vorlage benutzt wurde, angeordnet. Eine Spannung von 1500 Volt wurde an die Elektroden angelegt, um das xerothermographlsche Blatt aufzuladen. Bs folgte eine thermographische Belichtung und eine

xerographische Entwicklung. Die Pigmentteilchen wurden an das xerothermographische Blatt angeschmolzen, um eine dauerhafte Kopie zu erhalten.

Beispiel Nr. 5

ESn im Handel unter der Bezeichnung "Kodak Photo Resist" bekanntes Erzeugnis wurde dazu benutzt, um ein aus einem isolierenden Harz bestehendes Muster 72 auf einer Metallplatte 71 zu erzeugen, indem eine gleichmäßige Schicht des"Kodak Photo Resist" bildmäßig belichtet und durch Ablösen der unbelichteten Stellen mittels eines geeigneten Lösungsmittels entwickelt wurde. Die Musterplatte 70

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wurde zwischen zwei Elektrodenplatten 74 und 73» wie in Fig. 4 dargestellt« zusammen mit einem Blatt Papier 73 angeordnet. Bine Spannung von I500 Volt wurde an die Elektro denplatten 74 und 73 angelegt.

Dann wurden die übereinanderliegenden Teile auseinandergenommen und das aufgeladene Resist-Muster wurde mit einem elektroskopieohen Puüer entwickelt. Das Pulver wurde dann elektrostatisch auf ein Spezialpapier übertragen und an dies angeschmolzen, um eine dauerhafte Kopie zu erhalten.

Beispiel

Eine Dispersion vonp^otokenduktivem ZinkeadmiMmsialfid (Nr. 2223* The New Jersey Zinc Company) in einem Bindern!t; tel (Plaskon ST-836, ein Silikonalkydharz, Barret Division ₃ Allied Chemical Corporation) wurde auf ein mit einer elektrisch leitenden transparenten Zinnoxydschicht überzogenes Oläs, das im Handel unter der Bezeichnung ⁿNesa^H-31as bekannt ist, aufgeschichtet und zwischen zwei Blektredenplat= ten, wie im Beispiel Nr. 1, zusammen mit einem Papier, das anstelle einer Vorlage benutzt wurde, angeordnet. Eine Spannung von I500 Volt wurde an die Elektrodenplatt eis angelegt. Das beschichtete Nesa=Glas wurde anscHlleitend ent wickelt wie im Beispiel Nr. 3» um eine dauerhafte K©pi& "»« erzeugen.

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Claims

U72937 - 15 - Patentansprüche

1) Verfahren zum gleichmäßigen elektrischen Aufladen der Oberfläche eines blattförmigen Materials« Insbesondere einer Xeroplatte, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die aufzuladende Oberfläche mit einer Schioht (7, 26, 62, 7j) in Berührung gebracht wird, die eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt,

b) daß das blattförmige Material (1, 20, 30* 70) und die Schicht (7, 26, 62, 7j) zwischen zwei im wesentlichen einander parallele Elektrodenplatten (9, 11; 28, 50; 5*# 56; lh, 75) gelegt werden und

c) daß an die Elektrodenplatten eine Spannung gelegt wird, die ausreicht, um die Luft im Spalt zwischen dem blattförmigen Material und der Schioht zu ionisieren.

2) Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da β als einen Photokonduktor bildendes blattförmiges Material ein mit in einem Harzbindemittel eingebettetem Zinkoxyd beschichtetes Papierblatt (3, 22, 50) verwendet wird, bei dem das Verhältnis Pigment zu Harzbindemittel nicht größer ist als drei zu eins.

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3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an das blattförmige Material (1, 50) eine durchsichtige Elektrodenplatte (11, 56) gelegt wird und daß das blattförmige Material (1, 50) durch die durchsichtige Elektrodenplatte beilohtet wird.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, daduroh gekennzeichnet, daß als Schicht mit geringer Leitfähigkeit eine zu kopierende Vorlage (7, 62) verwendet wird, die eine Reflexbelichtung des blattförmigen Materials bewirkt.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine undurchsichtige Schicht (7, 62) mit geringer Leitfähigkeit verwendet wird, vorzugsweise Papier oder Textilstoff aus Baumwolle, Wolle, Leinen oder Kunstseide*

6) Verfahren naoh Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchsichtige Schicht (26) mit geringer Leitfähigkeit verwendet wird, vorzugsweise Cellophan, Gelatine oder Pergamin<

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7) Verfahren nach einem der Ansprüche. 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung an die Elektrodenplatten (9, 11, 54, 56) für eine Sauer von etwa 30 Sekunden angelegt wird und daB die elektrostatische Aufladung und Belichtung des blattförmigen Materials gleichzeitig erfolgen.

8) Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im wesentlichen einander parallele Blfektrodenplatten (9, 11; 54, 56; 74, 73), deren Zwischenraum zur Aufnahme einer Xeroplatte (1, 50) und einer ihre photokonduktive Oberfläche berührenden Vorlage (7, 62) vorgesehen ist, und Mittel (1?, 58; 17* 64) zum gleichzeitigen Aufladen und Reflexbelichten des Photokonduktors vorgesehen sind.

9) Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine an die beiden Blektrodenplatten (9, 11, 54, 56) anechlieflbare Spannungequelle (13, 58).

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