DE2400521A1

DE2400521A1 - Verfahren zum aufbringen von toner auf einen elektrophotographischen aufzeichnungstraeger bzw. toneraufbringvorrichtung bzw. elektrophotographische bilderzeugungseinrichtung

Info

Publication number: DE2400521A1
Application number: DE2400521A
Authority: DE
Inventors: Manfred Rudolf Kuehnle
Original assignee: Coulter Information Systems Inc
Current assignee: Coulter Information Systems Inc
Priority date: 1973-01-12
Filing date: 1974-01-07
Publication date: 1974-07-18
Also published as: JPS49104635A; NL7400144A; FR2325087A1; CA1042729A; GB1459132A; CH585922A5; US4133906A; US3878817A; FR2325087B1; GB1459131A; BE809465A; IT1008659B

Description

PATENTANWÄLTE DR.-PHIL. G. NICKLL · DR.-ING. J. DORNER

LANDWEHRSTR. 35 · POSTFACH 104

TEL. (0811) 55 3719

München, den 7. Januar 1974 Anwaltsaktenz.: 181 - Pat. 7

Coulter Information Systems, Inc., 7 De Angelo Drive, Bedford, Massachusetts, Vereinigte Staaten von Amerika ·

Verfahren zum Aufbringen von Toner auf einen elektrophotographischen Aufzeichnungsträger bzw. Toneraufbringvorrichtung bzw.elQktrophotographische Bilderzeugungseinrichtung

Die Erfindung betrifft allgemein die Handhabung latenter elektrostatischer Ladungsbilder und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Aufbringen von Toner bzw. zum Aufbringen von Tonerpartikeln auf einen ein latentes Bild aufweisenden Aufzeichnungsträger zur Sichtbarmachung des Bildes. Im allgemeinen handelt es sich bei den Tonerpartikeln um winzige Partikelchen aus Kohlenstoff, Harz oder dergleichen.

Bekannt sind zwei grundsätzliche Verfahren des Aufbringens von Toner. Bei dem einen Verfahren haften die Tonerpartikel an der Oberfläche einer Selentrommel an, und die Trommel wird dann, gegen ein Papierblatt gepreßt, um das Bild auf das Papier zu übertragen. Danach wird die Papieroberfläche rasch erhitzt, so daß die Tonerpartikel dauerhaft an dem Papier festgeschmolzen oder festgebrannt werden. Bei dem anderen Verfahren, bei welchem das latente Bild unmittelbar auf der photolei.tenden Oberfläche eines Papiers gebildet wird, das mit einer Zinkoxid-Harzschicht versehen ist, wird flüssiger Toner zugeführt. Die Flüssigkeit ist normalerweise ein Kohlenwasserstoff, in welchem die Tonerpartikel Oberflächenladung annehmen. Beim Aufbringen von Toner auf die Selentrommel wird im allgemeinen das Kaskadenverfahren angewendet, bei welchem die Tonerpartikel mit Kunststoffperlchen

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versetzt werden und in dieser trockenen Mischung zugeführt werden. Nur die Tonerpartikel haften an der Oberfläche der Selentrommel an. ·

Die bekannten Toneraufbringverfahren eignen sich nicht für das Aufbringen von Toner in besonderen elektrophotographisehen Bilderzeugungseinrichtungen, bei welchen ein Aufzeichnungsträger, welcher das latente Ladungsbild aufweist, in Form eines elektrophotographisehen Films vorliegt, der aus einem Trägerkörper, einer darauf angebrachten, ohmisch leitenden Schicht und einem auf deren Oberfläche aufgebrachten, anorganischen Photoleiterbelag besteht. Die Arbeitsgeschwindigkeit und die Empfindlichkeit eines solchen elektrophotographisehen Films sind in einer besonderen Form desselben so hoch, daß er in ähnlicher Weise eingesetzt werden kann wie die gebräuchlichen photochemischen Filme.

Aufgrund der Eigenschaften des elsktrophotographischen Filmes ist es aber bedeutsam, daß das Aufbringen von Toner auf den Aufzeichnungsträger so rasch wie möglich nach Durchführung der Belichtung geschieht. Hierdurch soll selbstverständlich ein Schwächerwerden des gebildeten, latenten Bildes zusammen mit dem Abfall der auf dem photoleitenden Aufzeichnungsträger befindlichen Ladung verhindert werden.

Wird ein Tonerbad verwendet, beispielsweise beim Aufbringen von Toner auf zinkoxydbeschichtetes Papier, so ist das erzeugte Bild von vorneherein nicht gleichförmig entwickelt, da das die photoleitende Oberfläche aufweisende Papierblatt von einem Rand aus in das Tonerbad eingebracht wird und dann allmählich bis zum anderen Blattrand durchläuft. Währenddessen gehen aber das Schwächerwerden des latenten Bildes und der Abfall der Oberflächenladung weiter, so daß ein Schwächerwerden des fertigen Bildes von dem vorderen zum hinteren Ende hin zu beobachten ist. Im Falle von mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden, elektrophotographisehen Filmen der hier betrachteten Art würde sich beim Aufbringen von

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Toner aus einem Bad dieses Sehwäoherwerden des Bildes noch viel ungünstiger bemerkbar machen. Es wäre daher wünschenswert, die Tonersuspension gleichzeitig über die gesamte Photoleiteroberfläche des Films hinweg aufbringen zu können.

Wenn auch die Belichtung für bestimmte Bedingungen richtig eingestellt sein kann, so ist es doch möglich, daß nacheiner bestimmten Zeit der Benutzung des Tonersuspensionsbades eine Tonerverarmung eintritt. Die Konzentration der Tonerpartikel in der Suspension ändert sich also, und die erzeugten Bilder verlieren allmählich an Kontrast und Tiefe. Die Gleichförmigkeit der Biidqualität läßt oft zu wünschen übrig.

Die allgemein in Gebrauch befindlichen Xerographiegeräte gestatten nicht die Erzeugung von Bildern mit großen, gleichförmig dunklen Bildflächen. Hierbei treten die sogenannten Randeffekte auf. Die betreffenden Bildflächen sind im mittleren Bereich hell und nur längs des Randes dunkel, was auf dem Bestreben der Tonerpartikel beruht, die Bereiche des maximalen Feldgradienten aufzusuchen, so daß die Tonerpartikel zu den Bildrändern hin wandern. Die bisher unternommenen Anstrengungen zur Verminderung der Randeffekte hatten wenig Erfolg.

Beim Aufbringe η von Toner in trockener Form treten Schwierigkeiten bezüglich Gleichförmigkeit, Verlust und Handhabung des Toners auf. Beispielsweise verwendet man Mischungen von Kunststoff perlen und Eisenfeilspänen, welche gehandhabt und voneinander getrennt werden müssen und wobei die Fremdstoffpartikel und"der Überschuß beseitigt werden müssen. Sind in der trockenen Mischung Fremdstoffpartikel enthalten, so ist oft die Tonerzuführung mangelhaft, da der Toner an den Fremdstoffpartikeln anhaftet/ Bei anderen Geräten finden sogenannte magnetische Bürsten Verwendung, um den Tonerpartikeln die notwendige Oberflächenladung zu vermitteln, doch ist dann ein größerer Aufwand zur Handhabung und Sauberhaltung erforderlich.

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Allgemein ist festzustellen, daß bisher bekannte Verfahren zur Aufbringung von Toner komplizierte, unhandliche und teuere Vorrichtungen erforderlich machten, welche die wirtschaftlichen Anwendungsmöglichkeiten der Geräte bekannter Konstruktionen begrenzten.

Weiter ist bedeutsam, daß bei den bisher bekannten elektrophotographisehen Bilderzeugungseinrichtungen die das latente elektrostatische Ladungsbild der photoleitenden Oberflächen darstellenden elektrischen Felder verhältnismäßig schwach sind. Die Feldstärke nimmt mit dem Abstand von der Oberfläche exponentiell ab, so daß die Anziehungskräfte gegenüber den Tonerpartikeln nicht sehr groß sind. Die bekannten Einrichtungen arbeiten in vielen Fällen hauptsächlich mit der Schwerkraft, um die Partikel in diejenigen nahe der Oberfläche der photoempfindlichen Schichten gelegenen Bereiche zu bringen, in denen größere Feldstärken herrschen. In anderen Fällen wird der Toner mechanisch beunruhigt oder aufgerührt, um die Tonerpartikel in die Bereiche höherer Feldstärke zu treiben. Die beiden wesentlichen Nachteile dieser Maßnahmen sind Ungleichförmigkeit und Zeitverlust. Diese beiden Nachteile machen sich noch stärker bemerkbar, wenn die das latente Ladungsbild aufweisenden Oberflächen nicht horizontal ausgerichtet und die Tonerpartikel auf die Oberseite aufgebracht sind. Die genannten Nachteile könnten nur dann beseitigt werden, wenn es möglich wäre, die Tonerpartikel direkt auf die gesamte photoleitende Oberfläche des Aufzeichnungsträgers aufzubringen.

Durch die Erfindung soll also die Aufgabe gelöst werden, eine ein latentes Bild aufweisende Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers außerordentlich rasch und gleichförmig über die gesamte Oberfläche hin mit Toner versehen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Aufbringen von Toner auf einen elektrophotographischen Aufzeichnungsträger, auf dessen photoleitender Oberfläche ein latentes

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Bild erzeugt ist, dadurch gelöst, daß eine Suspension von Tonerpartikeln in einer gegenüber diesen elektrophoretisch^ Eigenschaften besitzenden Flüssigkeit in Form von zu der genannten Oberfläche senkrechten Flüssigkeitsströmen im wesentlichen gleichzeitig über die gesamte Fläche hin gegen diese geführt und danach die auf der Oberfläche bleibende Suspension wieder entfernt wird.

Erfindungsgemäß wird auch eine Toneraufbrxngvorrieh.tung zur Durchführung des soeben kurz beschriebenen Verfahrens geschaffen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß ein kapselartiges Gehäuse vorgesehen ist, in' welchem ein Tonersuspensionsvorrat Aufnahme findet und welches eine isolierende, im wesentlichen starre Wand, welche einen perforierten Bereich'aufweist, der parallel und im Abstand zur photoleitenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers anzuordnen ist, sowie mindestens eine weitere Wand aufweist, die flexibel ist und durch Einwirken einer äußeren Druckkraft zur Verkleinerung des Gehäuseinnenraumes derart verformbar ist, daß die Tonersuspension durch, die Perforationen des perforierten Bereiches im wesentlichen gleichzeitig über die gesamte Fläche des Aufzeichnungsträgers hin austreibbar ist. Schließlich wird noch eine Bilderzeugungseinrichtung vorgeschlagen, welche zur Ausführung des vorstehend angegebenen Verfahrens dient und welche gekennzeichnet ist durch ein optisches Projektionssystem zum Projizieren eines Bildes, dessen Aufzeichnung vorgenommen werden soll, durch eine Aufladungseinrichtung, weiter durch, eine Halterung für einen elektrophotographischen Aufzeichnungsträger derart, daß die photoleitende Oberfläche des Aufzeichnungsträgers in einer Lage mit Bezug auf die Aufladungseinrichtung gehalten wird, in welcher eine Aufladung erfolgen kann und mittels welcher der Aufzeichnungsträger ferner mit Bezug auf das optische Projektionssystem in bestimmter Lage zur Bildaufprojizierung gehalten wird, weiter durch, ein kapselartiges Gehäuse, in welchem ein Vorrat einer flüssigen Tonersuspension Aufnahme findet und welches so ausgebildet ist, daß der Toner daraus ausgetrieben werden kann, wobei das kapselartige Gehäuse eine perforierte

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Wandung aufweist, durch, welche die Tonersuspension ausgetrieben wird, fernerhin durch einen Antriebsmechanismus zur Bewegung des kapselartigen Gehäuses und die genannte Halterung relativ ' zueinander nach Aufladung der photoleitenden Oberfläche des elektrophotographisehen Aufzeichnungsträgers, welcher sich auf der Halterung befindet und nach Aufprojizieren eines Bildes derart, daß die perforierte Wandung in eine Lage gegenüber der mit Toner zu versehenden, photoleitenden Oberfläche gelangt, weiterhin durch eine Einrichtung zur Ausübung einer Druckkraft, derart, daß die Tonersuspension aus dem kapselartigen Gehäuse getrieben wird, während die perforierte Wandung an der photoleitenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers aufliegt, so daß das latente Ladungsbild, welches auf der photoleitenden Oberfläche gebildet worden ist, mit Toner versehen und dadurch entwickelt wird.

Während zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung Gegenstand der anliegenden Ansprüche bilden, worauf hier zur Verkürzung und Vereinfachung der Beschreibung ausdrücklich hingewiesen sei, werden einige Ausführungsbeispiele zur Erläuterung und zum Hinweis auf besondere Vorteile nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Figur 1 eine Teil-Schnittansicht durch eine Toneraufbringvorrichtung zur Erläuterung der Art und Weise, in welcher eine Tonersuspension auf die photoleitende Oberfläche eines elektrophotographischen Pilms aufgebracht wird,

Figur 2 eine schematische Ansicht einer elektrophotographisehen Bilderzeugungseinrichtung, in welcher eine Toneraufbringvorrichtung gemäß Figur 1 Verwendung findet, wobei zusätzliche Einzelheiten der Einrichtung und zugehöriger Einrichtungsteile dargestellt sind,

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Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines kapselartigen Gehäuses zur Aufnahme der Tonersuspension, wobei ein selbstklebendes Abdeckelement von dem kapselartigen Gehäuse abgezogen ist, welches einen unmittelbaren Gebrauch des kapselartigen Gehäuses ermöglicht,

Figur 4 eine Teil-Schnittansicht durch das kapselar-•tige Gehäuse gemäß Figur 3 innerhalb einer Toneraufbringvorrichtung unmittelbar vor Gebrauch,

Figur 5 eine ähnliche Darstellung wie Figur 4, in

welcher das kapselartige Gehäuse während des Gebrauchs dargestellt ist, wobei die Tonersuspension ausgepreßt wird und

Figur. 6 eine den Figuren 4 und 5 entsprechende Darstellung, welche jedoch die Toneraufbringvorrichtung in einem Zustand-zeigt, in welcher die Tonersuspension in das kapselartige Gehäuse zurückgesaugt worden ist, wobei Tonerpartikel an dem elektrophotographischen Film anhaftend zurückgeblieben sind.

Zunächst sei auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen, wobei in Figur 1 ein Ausschnitt eines kapselartigen Gehäuses 10 wiedergegeben ist, welches gegenüber einem elektrophotographischen Film angeordnet werden kann. Das kapselartige Gehäuse 10 enthält eine flache, rechteckige, perforierte Wand 12. Die Wand ist. also mit einer großen Anzahl winziger Perforationen oder Kanäle 14 versehen, welche die Wand 12 in Querrichtung durchdringen und von der Innenseite 16 zur Außenseite 18 der Wand verlaufen. Die Außenseite 18 ist mit einer dünnen Schicht 20 eines Leitermaterial, beispielsweise mit Aluminium, versehen. Die Wand 12 besteht aus einem verhältnismäßig starren Werk-·

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stoff, welcher die folgenden Eigenschaften aufweisen muß:

a) er muß isolierend sein;

b) er muß die Bildung von Perforationen zulassen, so daß sehr viele feine Kanäle gebildet werden können, welche beispielsweise einen Durchmesser von 50 * 10 ~ 3 mm haben,

c) er muß gegenüber den chemischen Stoffen, welche zur Verwendung gelangen, undurchlässig sein. Im vorliegenden Beispiel wird mit gutem Ergebnis als Werkstoff Polyvinylchlorid verwendet, welches vorzugsweise eine Stärke von etwa 1 mm hat. Die verwendete Tonersuspension wird mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff gebildet, welcher einen terpentinartigen Stoff enthält, der im Handel unter der Bezeichnung "Isopar" erhältlich ist. Die Tonersuspension ist stets in dem Gehäuse eingeschlossen, bis sie verwendet wird, so daß die zur Bildung der Suspension mit den Tonerpartikeln verwendeten Flüssigkeit Freon oder eine andere, noch flüchtigere Flüssigkeit sein kann.

Die Perforationen 14 setzen sich auch durch die Metallschicht fort. Im Vergleich zur Stärke der Wand 12 ist die Schicht 20 verhältnismäßig dünn und wird im Gebrauch über eine Leitung an eine Potentialquelle angeschlossen. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird ein G-leichspannungspotential von +50 Volt verwendet, wobei angenommen ist, daß die Oberflächenladung der Tonerpartikel innerhalb des kapselartigen Gehäuses ebenfalls positiv ist.

Oberhalb der Wand 12 befindet sich, wie aus Figur 1 zu ersehen ist, ein rechteckiger Körper aus einem federnden, aufsaugenden Material, beispielsweise aus heute im Handel allgemein erhältlichem Kunstschwamm. Dieser Körper ist bei 26 angedeutet und kann einstückig ausgebildet sein oder von einer körnigen Masse gebildet sein. Der Körper 26 muß federnd nachgiebig sein, um seine ursprüngliche Gestalt wiederzugewinnen, wenn er zusammengedrückt und dann wieder entlastet wird. Außerdem muß der Körper gute Kapillareigenschaften besitzen, um die Tonersuspension zu halten und freigeben zu können. Schließlich muß der Körper aus einem Werkstoff bestehen, der gegenüber der Toner-

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suspensionsflüssigkeit chemisch, unempfindlich ist.

Die übrigen Wandteile 28 des kapselartigen Gehäuses 10 "bestehen aus dünnen, flexiblen, hautartigen Wandbereichen, welche beispielsweise von gegossenen oder vakuumgezogenen Polyvinylchlorid-Teilen gebildet sind, welche gegenüber der zur Suspension der Tonerpartikel verwendeten Flüssigkeit undurchlässig sind. Die Wandteile 28 besitzen einen nach außen gerichteten Rand oder Flansch 30» welcher durch Heißsiegeln oder durch Schweißen in anderer Weise mit der Inneflache 16 der Wand 12 längs ihres Randes verbunden ist. Zweckmäßig ist die Wand 12 über ihre gesamte Fläche hin perforiert, so daß durch Aufschweißen oder Anbringen der Wandteile 28 durch Verbinden mit der Wandinnenseite 16 die Perforationen eines Rahmenbereiches 32 verschlossen werden, welcher einen mittleren, perforierten Bereich 34 der Wand 12 umgibt. Das Bauteil, welches die Wand bildet, kann aus einem größeren, perforierten Blattmaterial oder Blech ausgestanzt werden. Es ist aber auch möglich, das kapselartige Gehäuse unter Verwendung eines blattförmigen Bauteiles herzustellen, das nur im mittleren Bereich 34 Perforationen aufweist. Jedenfalls weist das kapselartige Gehäuse 10 einen Rahmenbereich 32 auf, welcher den mittleren, perforierten Bereich 34 umgibt und nach der Seite von dem rechteckigen, durch die Wände 28 umschlossenen Raum absteht.

Der aus Schwamm gebildete Körper 26 ist mit der flüssigen Tonerpartikelsuspension vollgesogen. Der perforierte Bereich 34 ist gegen einen Eintritt von Luft oder gegen ein Auslaufen von Suspension mittels eines entfernbaren Papierstückes 36 oder dergleichen verschlossen und geschützt, wobei eine Zunge 38 vorgesehen ist, um das abziehbare Papierstück 36 fassen zu können. Das Papierstück 36 kann mit einem druckempfindlichen Kleber versehen sein, welcher in der zur Bildung der Tonersuspension verwendeten Flüssigkeit nicht löslich ist. Praktisch sind die Perforationen 14 so fein, daß es nicht sehr wahrscheinlich ist, daß durch die Perforationen viel Flüssigkeit in Kontakt mit dem Kleber gelangt, welcher bei 40 angedeutet ist. Die Anordnung ermöglicht eine Lagerung und Handhabung des

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kapselartigen Gehäuses, ohne daß Tonersuspension verloren geht und es steht yaem Papierstück 36 eine Fläche zum Aufdrucken von Instruktionen zur Verfügung, etwa zur Angabe eines Ablaufdatum oder Verbrauchsdatums und dergleichen.

Die dünne Metallschicht 22 auf der Außenseite der Wand 12 ermöglicht das Anlegen einer Vorspannung an diese Schicht, wie bereits erwähnt wurde. Das kapselartige Gehäuse 10 kann zu diesem Zwecke mit einer Kontaktzunge oder einer Kontaktlasche versehen sein, welche mit der Metallschicht 20 Verbindung hat, um ein Anlegen der Vorspannung zu ermöglichen, wenn sich das kapselartige Gehäuse 10 in der Gebrauchsstellung befindet. Es können aber auch andere Kontakteinrichtungen vorgesehen sein, um die Metallschicht 20 in einem anderen Bereich zu kontaktieren, wenn sich das kapselartige Gehäuse in der Gebrauchsstellung befindet oder in diese Stellung gelangt.

.Zur Verwendung in einer elektrophotographischen Bilderzeugungseinrichtung wird das kapselartige Gehäuse 10 in eine Stellung gegenüber dem das latente Ladungsbild aufweisenden Aufzeichnungsträger gebracht. Eine entsprechende Anordnung ist in Figur 2 zusammen mit weiteren Bauteilen einer Bilderzeugungsbzw. Aufzeichnungseinrichtung dargestellt. Es kann sich dabei um eine ortsfeste Einrichtung, um ein mitführbares, kameraartiges Gerät oder dergleichen handeln.

Ganz unten in der Darstellung ist ein Aufzeichnungsträger 42 gezeigt, welcher aus einem mittleren, rechteckigen, transparenten Teil 44 und einem Rähmchen 46 besteht. Das Rähmchen 46 kann aus einem beliebigen, geeigneten Werkstoff, beispielsweise als Kunststoff-Gußteil hergestellt sein und der transparente Teil 44 enthält einen elektrophotographischen Film.

Eine Ausführungsform eines elektrophotographischen Films, welcher zur Herstellung des transparenten Teiles 44 verwendet werden kann, weist einen photoleitenden Belag 48 aus einer anorganischen Photoleiterverbindung, ferner eine anorganische, ohmisch leitende Schicht 50 und einen Trägerkörper 52 aus

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einem isolierenden Kunststoff, beispielsweise einem organischen Polymer, auf. Die Gesamtdicke der beiden anorganischen Schichten 48 und 50 ist geringer als 5000 % und die Dicke des Trägerkörpers 52 liegt in der Größenordnung von Millimeterbruchteilen. Da der Aufzeichnungsträger 42 als Transparentfilm verwendet wird, ist das Rähmchen 46 vorzugsweise etwas dicker, als der von dem Film gebildete transparente Teil 44, so daß der Film gegenüber der Vorderseite, und der Rückseite des Rähmchens etwas nach innen zurückgesetzt ist. Wird also der perforierte Bereich 34 der Wand 12 des kapselartigen Gehäuses 10 fluchtend auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 42 aufgesetzt und auf den von dem Film gebildeten, transparenten Teil 44 ausgerichtet, so wird der Rahmenbereich 32 des kapselartigen Gehäuses deckend gegen das Rähmchen 46 gedruckt und die Oberfläche des photoleitenden Belages 48 hat einen Abstand von dem perforierten Wandungsbereich 34 von etwa 0,5 mm je nach Dicke des Rähmchens 46.

Vorzugsweise ist der elektrophotographische Film 44 in das Rähmchen 46 des Aufzeichnungsträgers 42 eingeschmolzen, so daß.die Dicken genau festgelegt sind. Die ohmisch leitende Schicht 50 wird beim Aufladen und beim Belichten des Photoleiterbelages geerdet. Zu diesem Zwecke verläuft längs eines Randes des Filmes 44 in dem Rähmchen ein Leiter 50', welcher mit einem äußeren Kontakt 52' Verbindung hat, welcher in der dargestellten Weise an einem Seitenrand des Aufzeichnungsträgers 42 vorgesehen ist.

Werden die Wand 12 des kapselartigen Gehäuses 10 und der Aufzeichnungsträger 42 aneinandergedrückt, so bildet der Raum zwischen dem perforierten Wandungsbereich 34 und der Oberfläche des photoleitenden Belages 48 eine geschlossene, im Querschnitt rechteckige Kammer 54, die seitlich mindestens bezüglich der Flüssigkeitsströme durch den Innenfand 56 des Rähmchens 46 begrenzt wird. Diese Kammer 54 wird während der Behandlung des Films 44 mit Tonersuspension gefüllt.

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In Figur 2 ist gezeigt, daß der Aufzeichnungsträger 42 in eine senkrecht bewegbare Halterung 60 eingesetzt ist, die geerdet ist und sich in der allgemein mit 62 bezeichneten elektrostatischen Aufzeichnungseinrichtung oder elektrophotographischen Bilderzeugungseinrichtung befindet. Rahmenkonstruktionen und Gehäuse sowie umfangreiche Hilfseinrichtungen und Bauteile sind hier nicht gezeigt, da sie für die Erläuterung der Erfindung nicht wesentlich sind. Der Kontakt 52' des Aufzeichnungsträgers 42 hat mit der Halterung 60 Verbindung, so daß die ohmisch leitende Schicht 4Θ des elektrophotographischen Films 44 geerdet ist.

Zur Fokussierung eines Bildes auf die photoleitende Oberfläche des' Films 44 dient ein optisches System mit Linsen und dergleichen, welches schematisch bei 64 angedeutet ist. Ein Koronadraht 66 befindet sich in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des photoleitenden Belages 48, liegt jedoch außerhalb des Brennbereiches des optischen Systems 64. Der Koronadraht 66 ist an eine Hochspannungsquelle 68 angeschlossen. In bestimmtem Abstand oberhalb der von dem Aufzeichnungsträger 42 während der Belichtung eingenommenen Lage befindet sich eine nicht dargestellte Halterung für das herausnehmbar eingesetzte, kapselartige Gehäuse 10. Befindet sich das Bauteil 10 an seinem Platz, so liegt, wie aus Figur 2 zu ersehen ist, eine Druckplatte aus starrem Werkstoff, beispielsweise aus Metall oder aus einem Kunststoff, unmittelbar hinter dem kapselartigen Gehäuse 10, wenn die Seite der Wand 12 als Vorderseite bezeichnet wird. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß die Druckplatte 70 die hintere Wand 28 des kapselartigen Gehäuses gerade berührt. Ein Exzenter 72 liegt an der Rückseite der Druckplatte 70 an und ist an einer Welle 74 gelagert, die von einem Motor 76 angetrieben werden kann. Dar Motor 76 wird von einer elektrischen Energiequelle 78 gespeist, welche innerhalb der elektrophotographischen Bilderzeugungseinrichtung noch weitere Funktionen erfüllt. Der Motorantrieb wird durch einen Zeitgeber 80 gesteuert und durchweinen Schalter 82 ausgelöst, dessen Schaltarm 84 sich in dem Bewegungsweg der Halterung 60 befindet, wenn diese angehoben wird. Die KontaktBunge oder Kontakt-

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lache 41 kommt in der angehobenen Stellung mit einem Schleifkontakt 86 in Berührung, der über die bereits erwähnte Leitung 22 mit der Gleichspannungsquelle 78 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der Einrichtung 62 ist folgende: Das aufzuzeichnende Bild wird durch das optische System 64 auf die Oberfläche des photoleitenden Belages 48 entweder schon während der Aufladung der genannten Schicht durch den Koronadraht 66 oder unmittelbar danach aufprojiziert. Ist eine ausreichende Aufladung erfolgt, was durch ein geeignetes Instrument gemessen und bestimmt wird, so wird die Belichtung durch eine Blende, einen Verschluß oder eine Maske 88 ausgeschaltet, welche das optische System 64 abdeckt und den Film 44 in Dunkelheit läßt. Unmittelbar danach wird die Halterung 60 angehoben und bringt den Aufzeichnungsträger 42 in Anlage an die Vorderseite des kapselartigen Gehäuses 10. Ist die Deckungsstellung des perforierten Bereiches 34 der Wand 12 und des-Films 44 vollständig erreicht, so betätigt die rechte Seite der Halterung 60 den Schaltarm 84 des Schalters 82, so daß.dieser geschlossen wird. Der Motor 76 führt dann sehr rasch eine Umdrehung aus,' wofür.beispielsweise eine Sekunde oder noch weniger benötigt wird. Während dieser Zeit drückt der Exzenter 72 die Druckplatte 70 nach vorwärts und entlastet sie dann wieder. Die seitlichen Y/andteile 28 des kapselartigen Gehäuses 10- drücken sich, wie aus Figur 5 ersichtlich ist, zusammen, so daß die Tonersuspension in den Kammerraum 54 ausgedrückt wird. Geht dann die Druckplatte 70 wieder zurück, so kehren die seitlichen Wandteile aufgrund der federnden Eigenschaften des schwammartigen Körpers 26 wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Diese Arbeitsweise ermöglicht ein Zurücksaugen der verbleibenden Tonersuspension in das Innere des kapselartigen Gehäuses 10, wie in Figur 6 gezeigt ist.

In den Figuren 4, 5 und 6 ist eine Folge von Vorgängen gezeigt, welche sich bei jeder Umdrehung des Exzenter 72 abspielen. Gemäß Figur 4 sind das kapselartige Gehäuse 10 und der Aufzeichnungsträger 42 bereits in ihre gegenseitige Arbeitslage ge-

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bracht, doch, ist noch nichts geschehen. Der im Querschnitt rechteckige Kammerraum 54 ist leer und der schwammartige Körper 26 ist mit der Suspension der Tonerpartikel in der Tonerflüssig-·- keit vollgesogen, während auf oder an der Oberfläche des photoleitenden Belages 48 das latente Ladungsbild erzeugt worden ist und eine Verbindung von der Zunge oder Lasche 41 zu einer Vorspannungsquelle hergestellt worden ist. Gemäß Figur 5 hat sich der Exzenter 72 um eine halbe Drehung weiter bewegt und di_e Druckplatte 70 gegen die rückwärtige, hautartige Wand 28 des kapselartigen Gehäuses 10 gedrückt. Die Seitenwände haben sich, wie in Figur 5 bei 28' angedeutet ist, zusammengefaltet und die Tonersuspension ist in die Kammer 54 ausgetrieben worden, welche sie im wesentlichen erfüllt. In Figur 5 ist die Tonersuspension mit 90 bezeichnet. Die Vorgänge in der Kammer 54 werden nachfolgend noch genauer anhand von Figur 1 beschrieben.

Die Tonerpartikel haften nun an der Oberfläche des Films an und machen das latente Ladungsbild sichtbar. Der Exzenter 72 dreht sich weiter und die federnde Eigenschaft des schwammartigen Körpers 26 bewirkt, daß die Wand 28 des kapselartigen Gehäuses wieder in die in Figur 6 gezeigte Stellung zurückkehrt. Während dieses Zurückkehrens der Wand 28 in ihre ursprüngliche Stellung wird die in dem Kammerraum 54 befindliche Flüssigkeit in das Innere des kapselartigen Gehäuses 10 durch die Perforationen 14 hindurch zurückgesaugt, so daß nur sehr wenig von der Suspension in der Kammer 54 zurückbleibt. Der Abstand zwischen dem perforierten Bereich 34 der Gehäusewand 12 und der photoleitenden Oberfläche des Photoleiterbelages 48 ist seiner Art nach praktisch kapillar und daher wird die Kammer nach dem Zurücksaugen des Toners ziemlich trocken. Die Lage des Kammerraumes 54 hat dabei keinen wesentlichen Einfluß auf die beschriebene Wirkungsweise. Die Feuchtigkeit, welche zurückbleibt, verdampft rasch, wenn der Film 44 der Umgebungsluft ausgesetzt wird. Die Tonerpartikel, welche haften geblieben sind, sind in Figur 6 bei 92' auf der Oberfläche des photoleitenden Belages 48 sitzend dargestellt und nehmen eine Ver-

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teilung entsprechend dem auf der Photoleiteroberfläche hergestellten, latenten Ladungsbild an.

Der Aufzeichnungsträger 42 kann nun entfernt und untersucht werden und das kapselartige Gehäuse 10 wird fortgenommen und ggf. weggeworfen. In der Einrichtung 62 sind zweckmäßig noch Vorrichtungen zum Fixieren oder Pestschmelzen des Toners vorgesehen. Für eine neuerliche Belichtung desselben Aufzeichnungsträgers 42 oder eines neuen Aufzeichnungsträgers wird die Halterung 60 in ihre ursprüngliche Stellung abgesenkt. Für einen weiteren Toneraufbringvorgang muß das kapselartige Gehäuse 10 durch eine neue Kapsel ersetzt werden.

Die Einrichtung 62 kann in der Form abgewandelt werden, daß sich das kapselartige Gehäuse 10 in eine Stellung gegenüber dem Film 44 bewegt, ohne daß der Film bewegt zu werden braucht. ■ In diesem Falle kann der Verschluß xuier die Blende oder Maske entfallen und der Koronadraht muß so angeordnet werden, daß er eine Bewegung des kapselartigen Gehäuses 10 nicht stört.

Die Betriebsweise der beschriebenen Einrichtung berücksichtigt die Vorgänge während der Behandlung des Films 44, was nachfolgend am besten anhand von Figur 1 erklärt werden kann.

In Figur 1 ist eine Betriebsphase wiedergegeben, in welcher das kapselartige Gehäuse 10 zusammengedrückt wird und der schwammartige Körper 26 ausgedrückt wird. Die in den Kapillaren des sehwammartigen Körpers 26 gespeicherte Tonersuspension enthält die winzigen Partikelchen aus Kohlenstoff, Harz und dergleichen entweder in schwarzer oder in anderer Farbe in einer Suspensionsflüssigkeit, welche gegenüber den Partikeln elektrophoretisch^ Eigenschaften besitzt. Das bedeutet, daß die Bewegung der Partikel in der Suspension zu einer Oberflächenladung der Partikelchen geführt hat, welche diese Ladung beibehalten, wenn sie aus dem sehwammartigen Körper ausgepresst werden. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um positive Ladungen und um dies deutlich zu machen, sind die

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aus den Perforationen 14 austretenden Suspensionsflüssigkeitsströme 90 so gezeichnet, daß sie unregelmäßig geformte Partikelchen 92 enthalten, welche mit einem Pluszeichen versehen sind.

Die Oberfläche 18 der perforierten Wand 12 ist, wie bereits erwähnt, mit einer sehr dünnen Metallschicht 20, etwa aus Aluminium, versehen. Die Metallschicht 20 ist außerordentlich dünn, wie sich ergibt, wenn man berücksichtigt, daß die dargestellte Dicke der Wand 12 gemäß Figur 1 einer Größe von nur etwa 1 mm entsprechen soll. Das Aufbringen der Metallschicht 20 kann durch Vakuumbeschichtungstechnik erfolgen und wird vorzugsweise vor dem Perforieren der Wand durchgeführt, so daß die Perforationen 14 die Schicht 20 sauber und vollständig durchdringen.

Die Partikel 92 werden durch die von den Perforationen 14 gebildeten Kanäle mit großer Geschwindigkeit und in einer Richtung getrieben, welche senkrecht zu der Oberfläche des Photoleiterbelages 48 verläuft. Da die Partikelchen vorher bereits positiv aufgeladen sind, suchen sie die negativen Elektronen, welche das latente Ladungsbild auf der Oberfläche des Photoleiterbelages 48 bilden und werden von den Elektronen angezogen. Wie bereits erwähnt, ist das von den negativ geladenen Elektronen erzeugte Feld in größerem Abstand von der Oberfläche des Photoleiterbelages 48 verhältnismäßig schwach. Bei bisher bekannten Verfahren der elektrostatischen Bilderzeugung führte das zu den sogenannten Randeffekten. Die mit hohem Druck aus den als Düsen wirksamen Perforationen austretenden Tönerstrahlen, welche in der Kammer 54 gemäß Figur 1 angedeutet sind, vermeiden diese Effekte zu einem gewissen Grade, doch werden zusätzlich die Partikel elektrostatisch unmittelbar gegen die Photoleiteroberfläche getrieben. Die Schicht 20 wird nämlich auf einem positiven Potential von etwa bO Volt Gleichspannung gehalten, um eine Vorspannung zur Wirkung zu bringen. Die Vorspannung bleibt ohne Einfluß, so lange die Partikel 92 durch die Perforationen 14 wandern, da sie unter Druck ausgetrieben werden, doch wird die Vorspannung bedeutsam, sobald die Partikel die Perforationen verlassen haben. Nachdem die Partikel

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positiv geladen sind und auch die Schicht 20 eine positive Ladung hat, werden die Partikel 92 stark abgestossen und von der Schicht 20 weggetrieben, so daß sie auf die Oberfläche des Belages 48 hin getrieben werden. Sie haften dann an der Oberfläche an und bilden, wie in Figur 6 angedeutet,ist, das sichtbare Bild.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Partikelchen, falls notwendig, auch negativ geladen werden können. Handelt es sich also bei dem Photoleiterbelag 48 um eine p-leitende Schicht, an deren Oberfläche Löcher oder Fehlstellen anstelle von Elektronen durch die Koronaaufladung angesammelt werden, so haften die negativ aufgeladenen Tonerpartikel an den Löchern oder Fehlstellen an. Die Bilderzeugung ist dann umgekehrt. In diesem Falle ist die leitende Schicht 20 zur Erzeugung der Vorspannung an eine negative Gleichspannungsftuelle angeschlossen.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Aufbringen von Toner auf.einen elektrophotographisehen Aufzeichnungsträger, auf dessen photoleitender Oberfläche ein latentes Bild erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension von Tonerpartikeln in einer gegenüber diesen elektrophoretische Eigenschaften besitzenden Flüssigkeit in Form von zu der genannten, photoleitenden Oberfläche senkrechten Flüssigkeitsströmen im wesentlichen gleichzeitig über die gesamte Oberfläche hin gegen diese geführt und da-• nach die auf der Oberfläche bleibende Suspension wieder entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Bewegung der Tonerpartikel gegen die photoleitende Oberfläche eine elektrische Vorspannung auf die Tonerpartikel zur Einwirkung gebracht wird.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Vorspannung unmittelbar vor Bildung der genannten Flüssigkeitsströme auf die Tonerpartikel zur Einwirkung gebracht wird, indem eine elektrische Gleichspannung als Vorspannung verwendet wird, welche dieselbe Polarität wie die elektrophoretisch^ Oberflächenaufladung der Tonerpartikel aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß den Flüssigkeitsströmen ein bestimmter Druck mitgeteilt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonersuspension auf einen Bereich entsprechend der photoleitenden Oberfläche begrenzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Oberfläche vor der Erzeugung der genannten Flüssigkeitsströme in einem mindestens

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teilweise abgeschlossenen Raum gebracht wird, um die Tonersuspension auf die photoleitende Oberfläche zu beschränken.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Oberfläche währail der Er-*- zeugung der genannten Flüssigkeitsströme in einen mindestens teilweise abgeschlossenen Raum gebracht wird, um die Tonersuspension auf die photoleitende Oberfläche zu beschränken.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7+ dadurch gekennzeichnet, daß die auf der photoleitenden Oberfläche verbleibende Suspension durch Absaugen von der Oberfläche entfernt wird.
9. Toneraufbringvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein kapselartiges Gehäuse (10) vorgesehen ist, in welchem ein Tonersuspensionsvorrat Aufnahme findet und welches eine isolierende, im wesentlichen starre Wand (12), welche einen perforierten Bereich (34) aufweist, der parallel und im Abstand zur photoleitenden Oberfläche (48) des Aufzeichnungsträgers (42) anzuordnen ist, sowie mindestens eine weitere Wand (28) aufweist, die flexibel ist und durch Einwirkung einer äußeren Druckkraft zur Verkleinerung des Gehäuseinnenraumes derart verformbar ist, daß die Tonersuspension durch die Perforationen (14) des perforierten Bereiches im wesentlichen gleichzeitig über die gesamte Fläche des Aufzeichnungsträgers hin austreibbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem kapselartigen Gehäuse (10) ein federnd nachgiebiger, schwammartiger Körper (26) befindet, welcher die Tonersuspension enthält und beim Zusammendrücken der flexiblen Gehäusewand (28) zur Verkleinerung des Gehäuseinnenraumes ausgedrückt wird und die Tonersuspension freisetzt, jedoch bei Verschwinden der äußeren Druckkraft in seine ursprüngliche Form zurückkehrt und dabei die flexible Gehäusewand (28) im wesent-

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lichen in die Ausgangsstellung zurückbewegt, während Luft und/oder Tonersuspension durch den perforierten Bereich (34) der starren Gehäusewand (12) zurückgesaugt wird bzw. werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme der genannten starren Wand (12) sämtliche Wände (28) des kapselartigen Gehäuses (10) flexibel sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 09 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Perforationen (14) versehene Bereich (34) der starren Gehäusewand (12) mit einem entfernbaren Verschlußblatt (36) versehen ist, welches ein Auslaufen von Tonersuspension vor Gebrauch verhindert.
13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das entfernbare Verschlußblatt (36) ei*¹ Klebeblatt ist, welches einen druckempfindlichen Klebstoff trägt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die starre Gehäusewand (12) flach ist, während die flexiblen Gehäusewände (28) schusseiförmige Gestalt aufweisen und einen mit der Berandung der starren Gehäusewand fluchtenden Randflansch (30) ausbilden, der mit dem Rand (32) der starren Gehäusewand dicht verbunden ist, derart, daß der perforierte Bereich (34) der starren Gehäusewand innerhalb dieser Berandung gelegen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das kapselartige Gehäuse (10) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt ist und daß die starre Gehäusewand (12) einen Außenbelag (20) aus Leiterwerkstoff aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (60) für den elektrophotographisehen Aufzeichnungsträger (42 44) vorgesehen ist, mittels welcher die photoleitende Oberfläche (48) des Aufzeichnungsträgers in eine Stellung zur Aufbringung der flüssigen

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Tonersuspension bewegbar ist und daß ein Betätigungsmechanismus (72) zur Ausübung einer Druckkraft vorgesehen ist, mittels welchem die Tonersuspension durch die Perforationen (14) der starren Gehäusewand (12) gegen die photoleitende Oberfläche getrieben wird, von wo sie mittels einer Tonerabführeinrichtung wieder entfernt wird.
17♦ Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus einen in Umdrehung versetzbaren Nocken (72, 74) enthält, der sich mindestens auf eine der flexiblen Wände (28) des kapselartigen Gehäuses (10) zu bewegt und sich dann wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
18. Elektrophotographische Bilderzeugungseinrichtung mit einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere mit einer Toneraufbringvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 17» gekennzeichnet durch ein optisches Projektionssystem (64) zum Aufprojizieren eines aufzuzeichnenden Bildes auf den Aufzeichnungsträger (42), ferner durch eine Aufladeeinrichtung (66, 68), weiter durch eine Halterung (60) für einen elektrophotographischen Aufzeichnungsträger (42, 44), zur Anordnung desselben in einer Stellung, in welcher seine photoleitende Oberfläche von der Aufladeeinrichtung aufladbar und mittels des optischen Projektionssystems belichtbar ist, fernerhin durch ein kapselartiges Gehäuse (10) mit einem Vorrat einer flüssigen Tonersuspension, welches derart ausgebildet ist, daß die Tonersuspension aus dem Gehäuse ausgetrieben werden kann und welches mit einer perforierten Wand (12) versehen ist, durch welche beim Austreiben die Suspension austritt, desweiteren durch einen Betätigungsmechanismus zur Bewegung des kapselartigen Gehäuses und der Halterung relativ zueinander nach Aufladen und Aufprojizieren eines aufzuzeichnenden Bildes auf die photoleitende Oberfläche -des an der Halterung befindlichen, elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers derart, daß die perforierte Gehäusewand zum Aufbringen des Toners in eine Stellung gegenüber der photoleitenden Oberfläche kommt und schließlich durch einen weiteren Betätigungsmechanismus (72, 74, 76) zum Ausüben einer Druckkraft derart, daß die '

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Tonersuspension aus dem kapselartigen Gehäuse ausgetrieben wird, während die perforierte Gehäusewand an der photoleitenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers im wesentlichen anliegt, um das latente Bild auf der photoleitenden Oberfläche durch Aufbringen von Toner zu entwickeln.
19· Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Abführen überschüssiger Tonersuspension vorgesehen ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das kapselartige Gehäuse (10) so ausgebildet

(26) ist, daß die Tonersuspension durch die Perforationen (14) der perforierten Gehäusewand (12) hindurch in das kapselartige Gehäuse zurückgesaugt werden kann, wobei die weitere, eine Druckkraft ausübende Betätigungseinrichtung (72, 74, 76) auch das Zurücksaugen der Tonersuspension bewirkt, nachdem das latente Ladungsbild durch Aufbringen von Toner entwickelt ist.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Halterung (60) von der Aufladevorrichtung (66, 68) und dem optischen Projektionssystem (64) hinweg in eine Stellung gegenüber' dem kapselartigen Gehäuse (10) bewegbar ist und daß eine Blende, Klappe oder Maske (88) vorgesehen ist, welche vor einer Bewegung der Halterung (60) das von dem optischen Projektionssystem (64) ausgehende Licht von dem Aufzeichnungsträger (42) fernhält.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß außer der mit Perforationen (14) versehenen Gehäusewand (12) sämtliche Wände des kapselartigen Gehäuses flexibel sind und daß die weitere, eine Druckkraft ausübende Betätigungseinrichtung (72, 74, 76) in Ausschaltstellung gehalten wird (80, 82, 84) bis die Halterung (60) und das kapselartige Gehäuse (10) mit Bezug aufeinander in eine Stellung gebracht sind, in welcher das Aufbringen des Toners auf die photoleitende Oberfläche erfolgt.

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23· Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Bewegungsweges der Halterung (60) ein Schalter (82, 84) zur Inbetriebsetzung der genannten weiteren Betätigungseinrichtung (72, 74, 76, 80) angeordnet ist.

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