DE2415053A1

DE2415053A1 - Magnetbuersten-entwicklungseinrichtung fuer kopiermaschinen

Info

Publication number: DE2415053A1
Application number: DE2415053A
Authority: DE
Inventors: Charles D Wilson
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-04-25
Filing date: 1974-03-28
Publication date: 1974-11-21
Also published as: US3866564A; CA1016352A; JPS5028331A; GB1458317A

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER
DR.-ING. H. KlNKELDEY

DR.-ING. W. STOCKMAlR, Ae. E. (caur inst.optechn)

KCe

PATENTANWÄLTE

8000 MÖNCHEN 22 Maximilianslraße 43 Telefon2971 00/296744/22Π 91 Telegramme Monapal München Telex 05-23380

28. März 1974 P 7695

xerox coep.

Xerox Square, Rochester, F.Y. 14603, USA

Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung für Kopiermaschinen

Die Erfindung betrifft eine Magnetbürsten-Entwicklungsvorrichtung für eine Kopiermaschine, in der von einem zu kopierenden Original auf einem photoleitenden Element latente elektrostatische Bilder geformt werden, die dann vor der Übertragung auf ein Kopiermaterial durch die Entwicklungs~ vorrichtung mit Hilfe mindestens einer magnetischen Bürste und einer Einrichtung zum Anlegen einer Vorspannung an die magnetische Bürste entwickelt v/erden.

Wer mit elektrostatischen Kopiermaschinen vertraut ist, weiß, daß die Leistungsfähigkeit solcher Kopiermaschinen in hohem

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Bankkonten; H. Aufhäuser, Mündisn 173533 · Deutsche Bank, München 16/25078 · Postscheckkonto München 46112

Maß von der richtigen relativen Aufladung, d.i. von dem. elektrostatischen Entwicklungsfeld zwischen dem photoleitenden Element der Kopiermaschine und der Entwicklersubstanz abhängt. Dieses elektrostatische Entwicklungsfeld hat nämlich die Aufgabe, den farbgebenden Teil der Entwicklersubstanz, nämlich den Toner, in Übereinstimmung mit dem Umriß und der Dichte des latenten elektrostatischen Bildes auf das photoleitende Element anzuziehen. Das elektrostatische Bild wird vorher durch Aufbelichten des zu kopierenden Originals auf das geladene photoleitende Element erzeugt.

Viele Kopiergeräte verwenden eine magnetische Bürste oder deren mehrere dazu, das Entwicklermaterial in funktionelle Beziehung zu dem photoleitenden Element zu bringen. In "Verfolgung dieses Zieles dient das von der Bürste oder den Bürsten erzeugte Magnetfeld zunächst dazu, das Entwicklermaterial anzuziehen und an der Peripherie festzuhalten, und später dann aufgrund der Ladungsbeziehung zwischen der Bürste und dem photoleitenden Element dazu, den von dem photoleitenden Element konform mit dem latenten elektrostatischen Bild angezogenen Toner freizugeben. Das Entwicklermaterial setzt sich aus Träger teilchen oder -kügelchen und Toner zusammen, wobei die Tonerpartikel aufgrund der trib ο elektrischen Beziehung zwischen Träger und Toner normalerweise zu den Trägerteilchen hingezogen werden. Der mit Toner beladene Träger wird von der Entwicklungseinrichtung, nämlich von den eisr wähnten Magnetbürsten, nahe an das photoleitende Element herangebracht, so daß der Toner von den Trägerkügelchen \*reg auf das photoleitende Element herübergezogen wird, und zwar konform mit dem auf dem photoleitenden Element aufgezeichneten latenten elektrostatischen Bild.

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Die erwähnte Trägersubstanz kann aus verschiedenen Stoffen
und Stoff zusammensetzungen "bestehen. Im Pail von magnetischen Bürstenentwicklungssystemen muß das Trägermaterial jedoch
magnetische Eigenschaften haben, damit die magnetische Bürste arbeiten kann. Dies jedoch ist die Ursache für ein Kurzschlußproblem, weil nämlich die magnetischen Trägerkügelchen, die normalerweise aus einem Ferritmaterial sind, wenn
sie sich zwischen einer magnetischen Bürste und dem normalerweise geerdeten Gehäuse für den Entwickler festsetzen und
anhäufen, die Bürste kurzschließen. Dieser Zustand, der die
Betriebsspannung auf der betroffenen magnetischen.Bürste
oder den betroffenen magnetischen Bürsten ändert, beeinträchtigt oder vernichtet die ühigkeit zum Entwickeln der
latenten Bilder.

Die Erfindung will ein neues, verbessertes magnetisches Entwicklungssystem für elektrostatische Kopiermaschinen schaffen. Die elektrostatische Kopiermaschine soll mit einer magnetischen Bürstenentwicklungseinrichtung ausgestattet werden, die Mittel enthält, um eine fehlerhafte Funktion der magnetischen Bürsten festzustellen. Dabei soll das Auftreten eines Kurzschlusses in der magnetischen Bürstenentwicklungseinrichtung durch ein Signal gemeldet werden. Bei einer Entwicklungseinrichtung mit mehreren magnetischen Bürsten sollen Mittel vorgesehen sein, um eine kurzgeschlossene Bürste zu identifizieren. Außerdem soll gemäß der Erfindung dafür gesorgt sein,
daß bei einem Kurzschluß in der Entwicklungseinrichtung die
Kopiermaschine selbsttätig abschaltet.

Um dies su erreichen, sieht die Erfindung bei einer Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung für eine Kopiermaschine der eingangs erwähnten Art eine Anzeigeeinrichtung vor, die bei Betätigung einen Kurzschluß in der Magnetbürste anzeigt, ferner eine auf den Kurzschluß einer Magnetbürste ansprechende Schaltung, die die Anzeigeeinrichtung betätigt.

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Veitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer elektrostatischen Kopiermaschine, in der eine erfindungsgemäße Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung eingebaut ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der anderen Seite der in Fig. 2 gezeigten Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung, die den Bürstenantrieb veranschaulicht,

Fig. 4- eine Draufsicht der Kagnetbürsten-Entwicklungseinrichtung, die Einzelheiten der Einrichtung sum Vorspannen der Bürste zeigt,

Fig. 5 ein erstes Beispiel einer Schaltung, das die erfindungsgemäße Kurzschlußsuchschaltung zeigt,

Fig. 6 ein zweites Beispiel, das eine Kur ζ Schluß such schaltung veranschaulicht, die in der Lage ist, die spezielle kurzgeschlossene Bürste zu orten,

Fig. 7 eine dritte Ausführungsform einer Kurzschlußsuchschaltung, die in der Lage ist, die Kopiermaschine beim Auftreten eines Kurzschlusses an einer magne tischen Bürste abzuschalten.

Zum allgemeinen Verständnis der dargestellten Kopiermaschine, in der die Erfindung angewandt werden kann, wird auf Fig. 1 verwiesen, in der die verschiedenen Bestandteile der Maschine schematisch dargestellt sind.

Ein Original 11, das kopiert werden soll, wird auf einen transparenten Tisch 16 gelegt, der ortsfest in eineminsgesamt mit

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bezeichneten Beleuchtungssystem am linken Ende der Maschine angeordnet ist. Die Lichtstrahlen des Beleuchtungssystems werden auf das Original aufgeblitzt, um mit den Bildbereichen übereinstimmende Bildstrahlen zu erzeugen. Die Bildstrahlen werden von einem optischen System auf eine lichtempfindliche Fläche einer xerographischen Platte projiziert, die die Form eines flexiblen photoleitenden Bandes 12 hat, das auf einer insgesamt mit 14 bezeichneten Bandführung angebracht ist.

Das Band 12 besteht aus einer photoleitenden Schicht aus Selen, die die licht empfangende Fläche und das bildtragende Medium der Maschine darstellt, und aus einer leitenden Unterlage für die Schicht. Die Oberfläche des photoleitenden Bandes wird in einem vorausgehenden Arbeitsgang durch gleichmäßiges Aufladen mittels einer Coronaeinrichtung oder eines Corotrons 13 lichtempfindlich gemacht. Eine Energiequelle liefert die Spannung für das Corotron 13-

Das Band bewegt sich kontinuierlich um drei Rollen 20,21 und 22, die auf parallelen Achsen liegen. Die Bandführungi4 ist auf zwei iEragachsen 23 und 24 verschieblich gehaltert, wobei die Rolle 22 drehbar auf der Achse 23 sitzt, die im Maschinenrahmen befestigt ist, und von einem nicht gezeigten Motor und Antrieb in Pfeilrichtung mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird. Zur Belichtung des Bandes 12 wird die Abbildung des auf dem Tisch liegenden Originals auf die Oberfläche de's Bandes aufgeblitzt, um. so in der Belichtungsstation 27 ein latentes elektrostatisches Bild auf dem Band zu erzeugen.

Während das Band weiterläuft, durchläuft das elektrostatische Bild eine Entwicklungsstation 28, in der eine Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung 30 angeordnet ist, die das elektrostatische Bild mit Hilfe mehrerer Bürsten entwickelt, während das Bild sich durch die Entwicklungszone bewegt. Eine genauere Beschreibung dieses Vorganges erfolgt später.

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Das entwickelte elektrostatische Bild wird von den Band dann zu einer Übertragungsstation 29 transportiert, wo ein Blatt eines Kopierpapiers oder eines anderen Übertragungselementes zwischen einer Übertragungsrolle und dem Band mit einer zur Bandbewegung synchronen Geschwindigkeit durchgeführt wird, um ausschließlich durch eine elektrische Vorspannung auf der Übertragungsrolle die Übertragung des entwickelten Bildes vorzunehmen. In dieser Station ist ein Blatt-Sransportmechanismus 17 angeordnet, der Papierblätter von einem insgesamt mit 18 bezeichneten Papierlademechanis— mus zum entwickelten Bild auf dem Band in der Station 29 heranführt.

ITachdem das Blatt von dem Band 12 abgestreift ist, wird es in eine Einbrenneinrichtungi9 weiterbefordert, wo das entwickelte und übertragene xerographische Pulverbild auf dem Blatt bleibend fixiert wird. Nach dem Einbrennen wird die fertige Kopie aus der Maschine an einer geeigneten Stelle ausgegeben, um außerhalb der Maschine gesammelt zu werden. Die tonerpartikel, die als Rückstand auf dem entwickelten Bild verblieben sind, Hintergrundpartikel und solche, die sonstwie nicht übertragen worden sind, werden von dem Band zu einer Reinigungseinrichtung 26 geführt, die am Rand des Bandes zvrischen Rollen 20 und 22 nächst einer Vorreinigungs-Coronaeinrichtung 25 angeordnet ist. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Konstruktion der Bandführung 14 und ihrer Beziehung zur Maschine, sowie ihrer Abstützung finden sich in* der US-Patentanmeldung Serial Hr. 102 312 (DOS ).

Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, weist die Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung 30 eine Reihe von Rollen 36 auf, die drehbar in Rahmenseitenplatten 32,34 abgestützt sind. Die Rollen bestehen aus einer Zylinderhülse 46 mit aufgerauhter Oberfläche aus einem undurchlässigen Material, die sich fast durch

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die Lange des Gehäuses der Entwicklungseinrichtung 30 erstreckt. Auf gede Zylinderhülse 4-6 sind an den Enden Muffen 48 aus einem isolierenden Material aufgeschrumpft. Ein Ende der Zylinderhülse 46 ist mit einer Kappe 50 verschlossen, die eine Antrieb sw eile 52 für die Rolle koaxial in der Zylinderhülse 46 abstützt. Das andere Ende der Zylinderhülse 46 ist mit einer Kappe 54 verschlossen, die eine öffnung 5& hat, durch die ein Schaft 58 innerer Stabmagnete 61 ragt. Lager 60 sorgen dafür, daß sich die Zylinderhülse 46 relativ zum Schaft 58 drehen kann. Die Antriebswellen 52 für die Rollen sind in Lagern in der Rahmenseitenplatte 32 aufgenommen und tragen auf ihren vorstehenden Enden Antriebskettenräder 96. Die Kettenräder 96 sind aus einem isolierenden Material geformt.

Wie besonders aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist die Entwicklungseinrichtung 30 in einem Gehäuse 66 untergebracht, das im Querschnitt rechteckig ist und sich mit seiner Länge über die Breite des photoleitenden Bandes 12 hinaus erstreckt. Das Gehäuse 66 ist im wesentlichen geschlossen mit Ausnahme einer Öffnung gegenüber dem photoleitenden Band 12, wo die Entwicklung des latenten Bildes auf dem Band 12 stattfindet. Das Gehäuse 66 dient als Behälter für ein Entwicklermaterial, das Trägerkügelchen aus einem magnetisierbar en Material und gefärbte elektrostatische Tonerpartikel, die an den Trägerkügelchen haften, umfaßt.

TJm die Rollen 36 unter Vorspannung zu setzen, ist ein Kontaktarm 70 in elektrischem Kontakt mit den Schäften 58 vorgesehen, der sich entlang der Rahmenseitenplatte 34 erstreckt und an dieser gehaltert ist. Er bildet einen Strompfad von einer passenden Energiequelle, die schematisch durch eine Batterie 103 angedeutet ist, zu jeder Rolle 36. In dem Schaltungsbeispiel der !Fig. 5 liegt die Kurzschlußsuchschal-

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tung in Reihe mit der Spannungszuleitung 7^ » wogegen in dem Schaltungsb ei spiel der Fig. 6 die Kurzschlußsuchschaltungen in den die einzelnen Magnetbür st enroll en unter Spannung setzenden Kreisen liegen.

Während des Entwicklungsvorganges werden die Rollen 36 gemeinsam in der gleichen Richtung von einem passenden Antrieb über die Kettenräder 96 gedreht, während die inneren Stabmagneten 61 stationär bleiben. Durch den Einfluß des von den Stabmagneten 61 ausgehenden Magnetfeldes, das auf die magnetisierbaren Trägerkügelchen in dem Entwicklermaterial einwirkt, formen sich im oberen Bereich der Zylinderhülse 46 zwischen den Rollen 36 und der Oberfläche des Selenbandes 12 Borsten einer Bürste.

Dabei kommt die Form einer "magnetischen Decke" zustande, die sich kontinuierlich über alle Bürsten der Rollen 36 und über die gesamte Breite der Entwicklungszone 28 erstreckt, in der das Material in gewissem Maße für die Entwicklung zur "Verfügung steht. Weitere Einzelheiten über die Bildung und Wirkung der "magnetischen Decke" sind in der US-Patentanmeldung Serial Uo. 330 285 (DOS ) beschrieben.

Die Rollen 36 werden von der Batterie 103 auf eine bestimmte Spannung vorgespannt und die an die Magnetbürstenrollen 36 angelegte Spannung wirkt mit der elektrostatischen Ladung auf dem Band 12 zusammen, um in der Entwicklungszone 28 ein elektrostatisches Entwicklungsfeld zu errichten. Dieses elektrostatische Entwicklungsfeld dient dazu, Tonerpartikel konform mit dem latenten elektrostatischen Bild auf dem Band 12 zu dem photoleitenden Band 12 herüberzuziehen. Wie für den Fachmann leicht einzusehen ist., ist das elektrostatische Entwicklungsfeld für die Entwicklung der latenten Bilder auf dem Band 12 von wesentlicher Bedeutung und muß exakt gesteuert werden, wenn man eine optimale Entwicklung des latenten Bildes auf dem

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Band 12 erzielen will. Demgemäß verschlechtert jede unkontrollierte Änderung in dem elektrostatischen Entwicklungsfeld, wie sie beispielsweise beim Kurzschluß einer oder mehrerer der Magnetbürstenrollen 36 eintritt, das entwickelte Bild bis zu einem nicht mehr zumutbarem Maß.

Das Entwicklermaterial umfaßt normalerweise einen Träger, gewöhnlich kleine Metallkügelchen, und einen Toner oder Farbpartikel. Die Trägerkügelchen und der Toner werden nach ' ihrer triboelektrischen Beziehung ausgesucht. Die metallischen Trägerkügelchen können einen Überzug aus einem geeigneten haftungsmindernden Tlaterial haben und diese Art von Trägerkügelchen sind, solange der Überzug vollkommen intakt bleibt und sich nicht abnützt, isolierend. Andere Entwicklermaterialien verwenden nichtüberzogene Metallkügelchen. Wenn solche Trägerkügelchen sich zwischen einer Magnetbürstenrolle 36 und dem Gehäuse 66 festsetzen oder sich zusammenballen, wird ein Strompfad zur Erde gebildet, der die Bürste kurzschließt und die Magnetkraft der Bürste ändert.Zudem können metallische Verunreinigungen in dem Entwicklermaterial vorhanden sein und dadurch können auch eine oder mehrere der Magnetbürstenrollen 36 kurzgeschlossen werden.

In dem Schaltungsbeispiel der Fig. 5 verbindet die Zuleitung 71 die Magnetbürstenrollen 36 untereinander und mit der Batterie 103· Eine geeignete Anzeigeeinrichtung, die aus eitier Neonlampe 110 bestehen kann, ist in Reihe mit der Zuleitung 71 geschaltet. Zur Lampe 110 ist ein passender Widerstand 111 parallelgeschaltet. In diesem Schaltungsbeispiel erhöht ein Erdschluß in einer oder mehreren der Magnetbürstenrollen 36 den durch den Widerstand 111 fließenden Strom, wodurch genügend Spannung erzeugt wird, um die Lampe 110 aufleuchten zu lassen. Die Lampe 110 ist zweckmäßigerweise an einem Ort angebracht, wo sie von der Bedienungs-

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person bequem beobachtet werden kann.

In dem Schaltungsbeispiel der Fig. 6 liegt eine Lampe 110' in Keine in der Spannungszuleitung für jede einzelne Magnetbürstenrolle 36. Ein Widerstand 111' liegt im Nebenschluß der Lampe. Beim Kurzschluß in einer der Hollen 36 leuchtet die dieser Rolle zugehörige Lampe 110¹ auf. Bei dieser Anordnung ist die Bedienungsperson in der Lage, die spezielle kurzgeschlossene Ilagnetbürstenrolle 36 zu identifizieren. Die Lampen 1.10' sind vorzugsweise an einer bequem zu überblickenden Stelle angeordnet.

Statt einer visuellen Anzeige oder Identifizierung eines Kurzschlusses in einer der Magnetbürstenrollen 36 oder zusätzlich zu dieser kamm eine direkte Kontrolle über die Funktion der Kopiermaschine ausgeübt werden. In dem Schaltschema der Fig. 7 ist in der Steuerschaltung der Kopiermaschine ein normalerweise geschlossener Steuerschalter vorgesehen. In der Spannungszuleitung 7^ liegt ein geeignetes stromempfindliches Schaltrelais 117 niit den Magnetbürstenrollen 36 in Reihe. Falls in einer der Magnetbürstenrollen 36 ein Kurzschluß auftritt, wird das Schaltrelais 117 durch die Änderung des Stromes erregt und öffnet den Schalter 115» wodurch ein Abschaltkreis 116 für die Kopiermaschine betätigt wird. Der Abschaltkreis 116 stoppt die Kopiermaschine normalerweise durch einen Abschaltvorgang· Zu diesem Zweck können nicht gezeigte Yerriegelungsteile vorgesehen sein, um zu verhindern, daß die Kopiermaschine wieder in Gang gesetzt wird, bevor der Kurzschluß behoben ist. Ss kommen noch andere Schaltanordnungen zum Abschalten der Kopiermaschine im Fall eines Kurzschlusses an einer oder mehreren Magnetbürstenrollen 36 in Betracht.

Im Rahmen der Erfindung sind gegenüber den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen Abänderungen möglich.

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Claims

Patentansprüche

i^yMagnetbürsten-Entwicklungseinrichtung für Eopiermaschinen, die ein photoleitendes Element haben, auf dem latente elektrostatische Bilder eines Originals erzeugt werden, die vor der Übertragung auf ein Kopiermaterial mit Hilfe eines Entwicklermaterials und mindestens einer magnetischen Bürste, die an eine Vorspannung gelegt ist, entwickelt werden, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (110,11O¹), die bei Betätigung einen Kurzschluß in der magnetischen Bürste (36) anzeigt, und durch eine auf den Kurzschluß der magnetischen Bürste ansprechende Schaltung, die beim Auftreten des Kurzschlusses die Anzeigeeinrichtung betätigt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigeeinrichtung für den Kurzschluß eine Signallampe enthält.
3- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigeeinrichtung für einen Kurzschluß eine Schaltanordnung (115,117,116) umfaßt, die beim Auftreten eines Kurzschlusses der magnetischen Bürste die Kopiermaschine abschaltet.
4-. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sie wenigstens zwei magnetische Bürsten (36) aufweist und daß die Anseigeeinrichtung für den Kurzschluß ein Anzeigeelement (110') für jede magnetische Bürste umfaßt, wobei die auf den Kurzschluß ansprechende Schaltung derart gestaltet ist, daß sie bei einem Kurzschluß in einer der Bürsten das dieser Bürste zugeordnete Anzeigeelement betätigt.

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5· Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigeeinrichtung (110) in dem Schaltkreis (71) für die Vorspannung der magnetischen Bürste (36) mit letzterer in Reihe liegt und die auf den Kurzschluß ansprechende Schaltung bei einer bestimmten Änderung des Stromes in diesem Schaltkreis (71) die Anzeigeeinrichtung betätigt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5 n:L"fr mehreren magnetischen Bürsten, dadurch gekennzeichnet , daß der Schaltkreis eine eigene Spannungszuleitung für jede einzelne magnetische Bürste umfaßt und daß in jeder Spannungszuleitung eine eigene Anzeigeeinrichtung (11O¹) vorgesehen ist.

7" Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Gehäuse zur Aufnahme des Entwicklermaterials, das metallische Trägerpartikel in Form kleiner Kügelchen enthält, und mit wenigstens einer magnetischen Bürste in Rollenform, die in funktioneller Beziehung zu dem Entwicklermaterial steht und unter Spannung gesetzt ist, so daß an ihrer Oberfläche ein deckenartiger Belag aus Entwicklermaterial magnetisch erzeugt wird, der zum Entwickeln der latenten elektrostatischen Bilder dient, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kur ζ Schluß suchs chaltung (71, 103,110,111) vorgesehen ist, die einen unerwünschten Erdschluß der magnetischen Bürste über die Trägerpartikel des Entwicklermaterials feststellt und die sich aus der Anzeigeeinrichtung und der" auf den Kurzschluß ansprechenden Schaltung zur Betätigung der Anzeigeeinrichtung zusammensetzt-

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