DE2447223A1 - Verfahren und vorrichtung zum entwickeln von elektrostatischen bildern - Google Patents

Description

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KONISHIROKUPHOTOINDUSTRYCO., Ltd., 1-10, 3-Chome, NihonbashiyMuro-machi, Chuo-Ku, TOKYO (Japan)

Verfahren und Vorrichtung zum Entwickeln von elektrostatischen Bildern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwickeln von elektrostatischen Bildern, insbesondere ein Verfahren, das als Entwickler einen Toner, welcher kein Trägermaterial enthält, verwendet.

Die Verfahren zum Entwickeln elektrostatischer Bilder bei der Elektrophotographie, dem elektrostatischen Aufzeichnen oder Kopieren, dem elektrostatischen Drucken usw. werden grob gesprochen in die Naßentwicklungsverfahren und die Trockenentwicklungsverfahren eingeteilt. Bei Naßentwicklungsverfahren wird ein Entwickler benutzt, der durch feines Dispergieren eines Pigmentes oder einer Farbe in eine nicht-leitende organische Flüssigkeit erzeugt wird. Zu den Trockenentwicklungsverfahren gehört das Kaskadenverfahren und das Magnetbürstenverfahren, bei denen ein Entwickler benutzt wird, der aus einem Gemisch eines durch Dispergieren eines färbenden Mittels wie Ruß in einem natürlichen oder synthetischen Harz erzeugter

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Tonrs, mit einem aus Eisenpartikeln oder Glaskügelchen bestehenden Träger besteht. Weiterhin gehören zu den Trockenentwicklungsverfahren das mit einer Fellbürste arbeitende Verfahren, das Einpreßverfahren, das Pulverwolkenverfahren, und das Offenkammerverfahren, bei denen ein Entwickler benutzt wird, der nur aus dem obengenannten Toner ohne Trägermaterial besteht. Die vorliegende Erfindung betrifft ein zu den letztgenannten Entwicklungsverfahren gehörendes Verfahren, bei dem ein Entwickler aus einem Toner ohne Trägermaterial benutzt wird.

Bei den einen Entwickler aus Toner ohne Trägermaterial benutzenden Entwicklungsverfahren wird das Fellbürstenverfahren so durchgeführt, daß ein elektrostatisches Bild durch Reiben seiner Oberfläche mit einer weichen Bürste aus tierischem Fell, die Toner enthält, so daß das Fell bzw. dessen Haare als Trägermaterial dient, entwickelt wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Fellbürste leicht Feuchtigkeit aufnimmt, so daß deren elektrische Eigenschaften schwierig zu überwachen und zu steuern sind. Beim Einpreßverfahren wird ein elektrostatisches Bild dadurch entwickelt, daß man den Toner auf einer Walze heranführt, die mit Samt überzogen ist, wobei eine elektrische Vorspannung an die Walze und die lichtempfindliche Platte gelegt wird. Dieses Verfahren ist zum Herstellen von gut schwarzen Bildern oder zum Herstellen von Bildern gleichförmiger Tönung geeignet, hat jedoch den Nachteil, daß die Walze, ebenso wie beim Fellbürstenverfahren, leicht Feuchtigkeit aufnehmen kann. Beim Pulverwolkenverfahren wird ein elektrostatisches Bild dadurch ent-

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wickelt, daß man den Toner durch feine Düsen in den Raum zwischen dem elektrostatischen Bild und Entwicklungselektroden, die in dichtem Kontakt mit der elektrostatischen Bildoberfläche angeordnet sind, einstäubt, so daß die Tonerpartikel durch reibungselektrischen Effekt aufgeladen werden. Dieses Ver- . fahren hat den Vorteil, daß die Bilddichte oder Bildintensität durch die Polarität und das Ausmaß der zwischen der Entwicklungselektrode und dem elektrostatischen Bildträgerteil angelegten elektrischen Vorspannung gesteuert werden kann, jedoch besitzt dieses Verfahren den Nachteil, daß mehr oder weniger starke Kanteneffekte auftreten und daß nicht nur eine komiexe Vorrichtung notwendig ist, sondern daß sich außerdem auf der entwickelten Oberfläche leicht ein Wandern des Toners einstellt, was dazu führt, daß das Bild in einigen Fällen örtlich umgekehrt werden muß. Das Offenkammerverfahren ist mit dem oben erwähnten Pul verwolkenverf-ahren identisch mit der Ausnahme, daß keine Entwicklungselektrode benutzt wird, so daß für dieses Verfahren dieselben Nachteile wie für das Pulverwolkenverfahren gelten. Außerdem hat dieses Verfahren den Nachteil, daß es einen verhältnismäßig großen Kanteneffekt zeigt, so daß es zum Erzeugen von Bildern gleichförmiger Tönung oder Schwärzung nicht geeignet ist.

Zum Überwinden der Nachteile der oben erläuterten Verfahren wurde ein Entwicklungsverfahren vorgeschlagen, das als sogenanntes "Magnedry-Verfahren" bezeichnet wird und gemäß dem ein elektrostatisches Bild auf einer Zinkoxyd-Kunstharzschicht unter Verwendung eines magnetischen und elektroleitfähigen Toners mit Hilfe

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eines verhältnismäßig einfachen Gerätes, das einen aus Metall bestehenden zylindrischen Tonerträger ( im allgemeinen als Hülse oder Büchse bezeichnet) mit magnetischen Polen im Inneren aufweist, ent-

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wickeiy. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der Toner selbst leitfähig ist, ein elektrostatisches Bild unter Verwendung nur eines Toners unabhängig davon, ob die Polarität des elektrostatischen Bildes positiv oder negativ ist, entwickelt werden kann und man Bilder gleichförmiger Tönung mit relativ ausgezeichneter Gradation erhält, jedoch hat dieses Verfahren auch Nachteile, weil wenn ein durch Entwicklung eines elektrostatischen Bildes erzeugtes Tonerbild statisch auf ein anderes Trägermaterial wie Papier übertragen wird, das Bild zusammenfällt, weil der Toner leitfähig ist, so daß die Schwierigkeit besteht, ein übertragbares Bild zu erhalten. Dieses Verfahren ist daher nur dann anwendbar, wenn ein feststehendes oder fixiertes Bild direkt auf einer empfindlichen Platte oder einem empfindlichen Papier zum Herstellen eines elektrostatischen Bildes erzeugt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Entwickeln elektrostatischer Bilder in einer Weise zu ermöglichen, daß der Entwicklungsvorgang nicht durch Feuchtigkeit beeinträchtigt wird, um somit ein ausgezeichnetes Bild, das gleichförmig im Ton ist, zu erhalten ,und um eine einfach aufgebaute Vorrichtung zu diesem Zweck-verwenden zu können, wobei es außerdem möglich sein soll, ein durch den Entwicklungsvorgang erzeugtes nicht fixiertes Tonerbild befriedigend auf einen anderen Bildträger zu übertragen.

Es wurde früher gefunden, daß man diese Aufgabe durch ein Verfahren lösen, kann, gemäß dem ein elektrosta-

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tisches Bild unter Verwendung eines Entwickfers entwickelt wurde, der einen isolierenden Toner hauptsächlich bestehend aus einem Kunstharz, einem Färbemittel und feinzerteilten ferromagnetischem Material

und kein Trägermaterial enthält, wobei man den Toner aus einem Behälter auf einen Träger für den Toner durch Relativbewegung zwischen einer Vielzahl von magnetischen Polen und dem Tonerträger zuführt, den Toner um den Tonerträger rotiert und eine gewünschte elektrische Ladung durch reibungselektrischen Effekt zwischen dem Toner und dem Tonerträger auf den Toner aufbringt. Hierbei wird das reibungselektrische Aufladen durch Reibung zwischen dem Toner und dem Tonerträger erzeugt, so daß die Tonerpartikel dazu neigen, wegen der elektrostatischen gegenseitigen Anziehung an dem Tonerträger wie einer metallischen Hülse oder Büchse zu haften. Diese Tendenz bzw. Neigung zum Anhaften nimmt mit sinkender Partikelgröße des Toners zu. Daher ist es zur wirksamen praktischen Anwendung dieses Verfahrens notwendig, dieses Problem durch sehr sorgfältige Überwachung und Einhaltung der Partikelgröße der Tonerpartikel und durch Aufbringen einer richtigen elektrischen Ladung auf den Toner zu überwinden. Ein weiteres Problem ergab sich daduch, daß bei mehrfacher Verwendung des Tonerträgers sine Oberfläche fortschreitend fleckig wurde, so daß sich der reibungselektrische Effekt zwischen dem Tonerträger und dem Toner verändert.

Durch die vorliegende Erfindung werden die oben erwähnten Nachteile überwunden und das Ziel der ge-

man

stellten Aufgabe dadurch erreicht, daß/e.in elektromagnetisches Bild unter Verwendung eines kein Träger-

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material enthaltenden Toners entwickelt, indem der Toner aus einem Vorratsbehälter für denselben einem Tonerträger durch Relativbewegung zwischen einer Vielzahl von magnetischen Polen und dem Tonerträger zugeführt wird, daß der Toner auf einen das elektrostatische Bild tragenden Träger aufgegeben wird und daß der das elektrostatische Bild tragende Träger und der Entwickler unter Einwirkung der magnetischen Pole gegeneinander gerieben werden, wodurch auf den Toner eine elektrische Ladung aufgegeben wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nicht nur ein elektrostatisches Bild ausgezeichnet entwickelt werden, sondern man kann auch ein durch das Entwickeln entstandenes nicht fixiertes Tonerbild erfolgreich unter Anwendung eines Übertragungsverfahrens auf einen anderen Träger übertragen. Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Vorrichtung kann nicht nur einfach im Aufbau sein, sondern benötigt auch keine Rührvorrichtungen wie Kratzplatten, Rührer usw. zum Durchrühren des Toners in der Entwicklungsvorrichtung, weil der Toner kein Trägermaterial enthält. Da kein Trägermaterial benutzt wird, ist die Tonerdichte in der Entwicklungsvorrichtung stets konstant, so daß auch keine die Tonerdichte feststellende Einrichtung notwendig ist, um die jeweils vorhandene Tonermenge zu überwachen und Toner automatisch nachzufüllen, weshalb man die Entwicklungsvorrichtung gegenüber bekannten Entwicklungsvorrichtungen viel einfacher aufbauen kann. Schließlich kann eine Kopiermaschine oder dergleichen, in welcher eine derartige Entwicklungsvorrichtung benutzt wird, äußerst kompakt als Ganzes gebaut werden, wodurch sich ebenfalls die Herstellungskosten verringern.

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Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Toner setzt sich aus einer Kunstharzkomponente, einem Färbemittel und feinzerteiltem, d.h. äußerst feinkörnigem ferromagnetischen Material zusammen.

Als Kunstharzkomponente wird ein thermoplastischer Kunstharz verwendet, der in der Lage ist, dem Toner isolierende Eigenschaften zu verleihen. In vorteilhafter Weise verwendbare thermoplastische Kunstharze umfassen durch Polymerisation von Monomeren erzeugte Homopolymere, beispielsweise Styrole wie Styrol und p-Chlorstyrol, Vinylnaphthalin, Vinylester wie Vinyl-■ Chlorid, Vinylbromid, Vinylfluorid, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat und Vinylbutyrat, aliphatische ei -Methylenmonocarbonsäurester wie Methylacrylat, Äthylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, 2-Chloräthylacrylat, Phenylacrylat, Methyl-<* -chloracrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat und Butylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid, Vinylether wie Vinylmethyläther, Vinylisobutyläther und Vinyläthyläther, Vinylketone wie Vinylmethylketon, Vinylhexylketon und Methylisopropenylketon und N-Vinylverbindungen wie N-Vinylpyrrol, N-Vinylcarbazol, N-Vinylindol und N-Vinylpyrroliden; durch Copolymerisation von zwei oder mehr der oben erwähnten Monomere erzeugte Copolymere und Mischungen solcher Copolymere; und nicht vinylhaltige Kunstharze, beispielsweise nicht vinylartige thermoplastische Kunstharze wie rosin-modifizierte Phenolformalin-Kunstharze, öl-modifizierte Epoxy-Kunstharze, Polyurethan-Kunstharze, Cellulose-Kunstharze und PoIyäther-Eunstharze, und Mischungen mit Vinyl-Kunstharzen der oben erwähnten Art. Unter diesen Kunstharzen wird ein Vinyl-Kunstharz mit einem Glasübergangspunkt von

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wenigstens 20⁰C und einem durchschnittlichen Moleculargewicht von etwa 1000 bis 500 000 besonders vorteilhaft für einen Toner für die vorliegende Erfindung verwendet.

Wenn es erwünscht ist, ein entwickeltes Tonerbild durch Verwendung einer geheizten Walze zu fixieren, verwendet man zweckmäßig ein Kunstharz, das hauptsächli-ch aus einem Styrol -Kunstharz gebildet ist. In diesem Falle beträgt der Styrolgehalt der Kunstharzkomponente vorzugsweise wenigstens 25 Gew.% basierend auf dem Gesamtgewicht der Kunstharzkomponente. Dies ist darauf zurückzuführen, weil die Ablösbarkeit des Toners von einer Fixierwalze eng mit dem Styrolgehalt der Kunstharzkomponente zusammenhängt und dazu neigt, mit abnehmenden Styrolgehalt schlechter zu werden.

Als Färbemittel wird ein beliebiges und geeignetes Pigment oder eine entsprechende Farbe benutzt, welches beispielsweise Ruß, Nigrοeinfärben, Anilin-Blau, Calcoöl-Blau, Chrom-Gelb, Ultramarin-Blau, Du-Pont-Rot, Quinolin-Gelb, Methylen-Blau-Chlorid, Phthalocyanin-Blau, Malachit-Grün-Oxalat, Lampenruß, bengalisches Rosa und Mischungen hiervon umfaßt. Das Färbemittel sollte im Toner in einer Menge enthalten sein, die ausreichend ist, um den Toner in einer Weise zu färben, daß beim Entwickeln ein sichtbares Bild entsteht. Wenn beispielsweise aus Kohle gewonnener Ruß als Färbemittel verwendet wird, ist es vorzuziehen, etwa 1 bis 10 Gewichtsteile Ruß pro 100 Gewichtsteile Kunstharzkomponente im Toner vorzusehen. Unter den Färbemitteln wird aus Kohle gewonnener Ruß wirksam verwendet. Falls man einen derartigen Ruß einer Oxydations

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behandlung unterzieht, besitzt er von sich aus die elektrische Ladung steuernde Eigenschaften und ist daher vorteilhaft zu verwenden, weil ein Toner, der derartigen Ruß enthält, nicht auch ein die elektrische Ladung überwachendes und steuerndes Mittel enthalten muß. Da Ruß jedoch leitend ist, darf er nicht in übermäßiger Menge im Toner vorhanden sein, weil sonst die isolierenden Eigenschaften des Toners zurückgehen.

Als feinzerteiltes ferromagnetisches Material wird eine Substanz verwendet, die in Richtung des magnetischen Feldes stark magnetisiert ist, beispielsweise Eisen einschließlich Ferrit und Magnetit, eine Legierung oder eine Mischung, welche Cobalt oder Nickel oder ein ähnliches, ferromagnetische Eigenschaften aufweisendes Element enthält, eine Legierung, welche kein ferromagnetisches Element enthält, aber bei richtiger Wärmebehandlung ferromagnetische Eigenschaften zeigt, eine Legierung der Heusler's Legierung genannten Art, welche Magnesium und Kupfer enthält wie Magnesium-Kupfer-Aluminium oder Magnesium-Kupfer-Zinn oder Chromdioxyd. Wenn man dieses ferromagnetische Material in den Toner eingibt, wird es auf eine durchschnittliche Partikelgröße von vorzugsweise etwa 0,1 bis 1/U gemahlen. Das ferromagnetische Material wird in einer Menge von vorzugsweise etwa 20 bis 70 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Kunstharzkomponente dem Toner zugegeben. Das ferromagnetische Material ist allgemein gesprochen leitend, so daß es im Hinbück auf die Beibehaltung der isolierenden Eigenschaft des Toners nicht wünschenswert ist, das ferromagnetische Material in übermäßig großer Menge zuzugeben, ähnlich wie dies für Ruß zutrifft. Falls das ferromagnetische Material von sich aus die Rolle des Färbemittels .übernehmen kann,

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braucht man kein zusätzliches Färbemittel zuzugeben. Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Toner kann andere verschiedene Toner -Zuschlagmittel enthalten. Beispielsweise kann der Toner eine bestimmte Farbe oder ein bestimmtes Pigment als die elektrische Ladung steuerndes Mittel enthalten, um die elektrische Ladung des Toners überwachen und steuern zu können. Derartige Mittel umfassen beispielsweise Farben wie Fett-Schwarz HBN ( Farbindex Nr. 26 150), alkohollösliches Nigrosin (Farbindex Nr. 50 415), Brilliant-Spiritus-Schwarz TN ( Bayer), Zapon-Schwarz (Hoechst), Ceres-Schwarz (R) G (Bayer) , Chromogen-Schwarz ETCO (Farbindex Nr. 14 645) und Azo-Öl-Schwarz R (R) (National Anilin CO.) und metallisierte Farben wie Phthalocyanin-Blau , welche in der japanischen Auslegeschrift 2427/1966 beschrieben sind. Um die Verträglichkeit mit der Kunstharzkomponente zu verbessern, kann das die elektrische Ladung überwachende und steuernde Mittel in Form eines Salzes einer höheren Fettsäure zugegeben werden. Auch ist es möglich, ein die Verträglichkeit verb%serndes Mittel getrennt zuzugeben. Falls der Toner.zum Erzeugen eines Bildes bestimmt ist, das mit Hilfe einer geheizten Walze fixiert werden soll, kann der Toner eine Substanz enthalten, die eine ablösende Wirkung des Toners von der geheizten Walze besitzt, beispielsweise Metallsalze von Fettsäure wie Cadmiumstearat, Bariumstearat, Zinkoleat und Cobaltpalmitat, Polyäthylene und Polypropylene mit verhältnismäßig niedrigen Molekulargewichten, höheren Fettsäuren mit wenigstens 28 Kohlenstoffatomen und natürliche und synthetische Paraffine. Falls die Kunstharzkomponente des Toners verhältnismäßig spröde ist, kann der Toner einen Weichmacher oder dergleichen enthalten, um die Sprödigkeit der Kunstharzkomponente

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auszugleichen.

Die den gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Toner bildenden Komponenten werden gemäß den jeweiligen Erfordernissen entsprechend aus einer großen Anzahl der oben erwähnten Substanzen ausgewählt. Eine Charakte ristik der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Tonerpartikel durch Reibung nicht mit dem Toner träger , sondern mit dem das elektrostatische Bild tragenden Träger elektrisch aufgeladen werden, so daß die Zusammensetzung des Toners und die die Oberfläche des Tonerträgers bildende Substanz entsprechend den Eigenschaften des das elektrostatische Bild tragenden Trägers gewählt werden müssen. Ins einzelne gehende Beispiele hierfür sind weiter unten angegeben.

Zum Herstellen des in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung benutzten Toners kann man übliche Herstellungsverfahren für übliche Toner anwenden. Beispielsweise werden eine Kunstharzkomponente, ein Färbemittel, ein feinzerteiltes ferromagnetisches Material und, falls erforderlich, zahlreiche Tonerzusatzstoffe wie ein die elektrische Ladung steuerndes Mittel oder ein sonstiges im Toner verwendbares Mittel in einer Kugelmühle oder dergleichen vorgemischt, um die einzelnen Komponenten gleichförmig miteinander zu vermischen und im Gemisch gleichförmig zu verteilen. Das so gewonnene Gemisch wird auf einer heißen Walze bzw. einer Walzenmühle mit erhitzten Walzen geknetet, anschließend gekühlt , dann pulverisiert und, faj.ls erforderlich, abgesiebt, um einen Toner mit einer gewünschten durchschnittlichen Partikelgröße vm beispielsweise 20 bis 25/U zu erhalten. Die Partikelgröße des für die vorliegende Erfindung benutzten Toners schwankt in Abhängigkeit von dem Anwendungszweck des

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Toners, der Art des zu entwickelnden elektrostatischen Bildes und der Art der verwendeten Entwicklungsvorrichtung, jedoch beträgt die Partikelgröße vorzugsweise etwa 10 bis 30/U und kann wunschgemäß so verändert bzw. gewählt werden, daß sie dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend optimal ist.

Da der für die vorliegende Erfindung benutzte Toner kein Trägermaterial enthält, sind die Tonerpartikel vorzugsweise so kugelförmig wie möglich, damit der Toner hochgradig fluid ist und ein Agglomerieren von Tonerpartikeln verhindert wird. Auch ist es wünschenswert, daß die Tonerpartikel eine gleichförmige Größe besitzen, ohne daß sich eine Migration feinerer Partikel ergibt. Zum Herstellen derartiger kugelförmiger Tonerpartikel ist es vorzuziehen, die in oben angegebener Weise gewonnenen pulverisierten Tonerpartikel in heiße Luft einzublasen, wodurch die Oberflächen der einzelnen Tonerpartikel sofort schmelzen, so daß die Tonerpartikel aufgrund der Oberflächenspannung Kugelform annehmen. Wenn die Partikel aus feinzerteiltem ferromagnetischen Material zur Tonerpartikeloberfläche frei liegen, besteht die Neigung, daß die Elektrifizierungseigenschaft der Tonerpartikel abnimmt. Deshalb ist es wünschenswert , daß die Partikel aus ferromagnetischem Material mit einem Überzug eines Kunstharzes von einer höheren Fettsäure überzogen werden, bevor sie in den Toner eingegeben werden. Für diesen Zweck geeignete höhere Fettsäuren sind beispielsweise Stearinsäure, Palminsäure oder Oleinsäure. Die ferromagnetischen Partikel können einfach dadurch beschichtet werden, daß man sie in eine Lösung der betreffenden Säure in einem organischen Lösungsmittel wie Trichloräthylen oder Dichloräthan^intaucht. Es ist auch möglich, Tonerpartikel dadurch herzustellen, daß man die Partikel aus ferromagnetischem Material -13-

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in einem Kunstharz dispergiert, um Kerne zu bilden, woraufhin die Oberflächen dieser Kerne mit einem Toner , der hauptsächlich aus einer Kunstharzkomponente und einem Färbemittel besteht, überzogen werden.

Die wirkungsvollste Entwicklungsvorrichtung, die zum Entwickeln elektrostatischer Bilder mit Hilfe eines kein Trägermaterial enthaltenden Entwicklers benutzt werden kann, ist eine Vorrichtung, die einen Tonerträger oder eine sogenannte Hülse oder Büchse zylindrischer Form aus elektrisch leitfähigem und nicht magnetischem Material an der Peripherie einer zylindrischen Magnetan-ordnung besitzt, wobei die Magnetanordnung vorzugsweise eine Anordnung einer Vielzahl von Magneten umfaßt, die mit entgegengesetzter Polarität in radialer Richtung angeordnet sind. Es ist vorzuziehen, daß die Magnete gegenüber der Hülse oder Büchse bewegbar sind. Gemäß einer Ausführung, form ist die Hülse oder Büchse feststehend angeordnet, während die in dieser untergebrachten Magnete gedreht werden können. Nach einer anderen Ausführungsform sind die Magnete feststehend angeordnet und die diese umschließende Hülse oder Büchse verdrehbar. Auch ist es möglich, sowohl die Magnete als auch die Hülse oder Büchse in zueinander entgegengesetzten Richtungen verdrehbar anzuordnen.

Bei der vorstehenden Anordnung der Hülse oder Büchse und der Magnete werden Tonerpartikel aus einem Tonerbehälter von den Magneten an die Oberfläche der Hülse magnetisch angezogen und durch die Relativbewegung zwischen den Magneten und der Hülse entlang der durch die Außenwand des Hülse bestimmten zylindrischen Peripherie der Anordnung bewegt und dadurch auf die Oberfläche eines das elektrostatische Bild tragenden

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Trägers geführt. Der so zugeführte Toner wird gegen die Oberfläche gerieben, wodurch&ie für den EntwicklungsVorgang notwendige elektrische Ladung erzeugt wird. Elektrisch geladene Tonerpartikel werden

von der latenten elektrischen Ladung angezogen (oder im Falle der Umkehrentwicklung abgestoßen), wodurch das latente elektrostatische Bild entwickelt wird. Der auf der Oberfläche der Hülse oder Büchse befindliche Toner überzieht die Hülse mit einer verhältnismäßig dünnen Schicht, weil der Toner kein Trägermaterial enthält. Um die Dicke der Tonerschicht auf d«r Oberfläche der Hülse oder Büchse zu steuern und dadurch eine gleichförmige Entwicklung zu bewirken, ist es wünschenswert, die ungleichförmigen Spitzen der auf der Hülse oder Büchse befindlichen Tonerschicht beispielsweise mit Hilfe einer Steuerplatte oder einer Rakel abzuschneiden.

Die Hülse oder Büchse kann aus Metall wie Aluminium, Messing oder dergleichen bestehen, und es ist in den meisten Fällen notwendig, deren Oberfläche mit einem geeigneten Material zu überziehen, um zu verhindern, daß sich zwischen der Hülse bzw. Büchse und dem Toner eine reibungselektrische Aufladung ergibt. Ein solches Material kann allgemein gesprochen ein Kunstharz oder Kunststoff sein, der bezüglich der reibungselektrischen Serie dem für den Toner ver wendeten Kunstharz oder dem mit dem die elektrische Aufladung steuernden Mittel zugegebenen Kunstharz chemisch ähnlich ist.

Es ist ausreichend, wenn die Beschichtung der Hülse oder Büchse eine Dicke in der Größenordnung von etwa 10 bis 20/U aufweist.

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Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung befindet sich im Entwickler, wie oben erwähnt, kein Trägermaterial, sondern nur Toner, so daß es ausreicht, nur den durch die Entwicklungsvorgänge verbrauchten Toner nachzufüllen. Auch für automatische Tonerzufuhr sind keine komplizierten Einrichtungen wie eine Überwachungseinrichtung für Tonerkonzentration zum Bestimmen des Anteiles von Toner und Trägermaterial notwendig, wie dies bei bekannten Entwicklungsverfahren und Entwicklungsvorrichtungen notwendig ist. Auch ist es möglich, eine einfache Entwicklungsvorrichtung zu verwenden, die einfach im Aufbau ist und ohne Schwierigkeiten unterhalten werden kann, weil kein Umrühren des Toners in der Entwicklungsvorrichtung notwendig ist. Der Träger für den Toner kann ein endloses Band, beispielsweise elliptischer Form bzw. Anordnung sein. In dieser Weise ist die leitende Oberfläche oder leitende Gummioberfläche vorzugsweise mit einem oben bezeichneten Material beschichtet, das dazu dient, eine reibungselektrische Aufladung zwischen der Oberfläche und dem Toner zu verhindern.

Mit der hier verwendeten Bezeichnung "Magnet" ist nicht nur eine aus mehreren Einzelmagneten zusammengesetzte Anordnung gemeint, sondern auch ein einzelner Magnet, der auf seiner Oberfläche abwechselnd polarisiert magnetisierte Abschnitte aufweist. Falls der Magnet aus einzelnen Magneten zusammengesetzt ist, brauchen die benachbarten Magnete nicht absolut dicht aneinander angeordnet zu sein. Falls der Träger für den Toner die Form eines endlosen Bandes aufweist, braucht der Magnet auch nicht zylindrisch zu sein.Auch ist mit der abwechselnden unterschiedlichen Polarität nicht zwangsläufig gemeint, daß nebeneinander abwechselnd Nord- und Südpole angeordnet sind. Vielmehr sind auch abwechselnde Anordnungen von Gruppen derselben Polari-

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tat und der jeweils anderen Polarität möglich. Wenn die Magnete nicht auf der gesamten Innenfläche des Tonerträgers angeordnet sein müssen, können sie auch in gewissen Abständen voneinander vorgesehen sein.

Die vorliegende Erfindung ist zum Entwickeln von elektrostatischen Bildern, die durch eine elektrophotographische Vorrichtung unter Verwendung eines photoleitfähigen Körpers oder die auf einer isolierenden Schicht durch eine elektrostatische Aufzeichnungsvorrichtung erzeugt worden sind, geeignet. Es können aber auch alle anderen mit beliebigen anderen Vorrichtungen erzeugten elektrostatischen Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll entwickelt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß gemäß der vorliegenden Erfindung entwickelte nicht fixierte Tonerbilder als solche auf dem Träger der elektrostatischen Bilder fixiert oder auf andere Substrate oder Träger wie Papier übertragen werden können. Gute Bilder können durch Übertragung erzielt werden, gerade so wie mit einem Toner, der bei üblichen Übertragungsvorrichtungen Anwendung findet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Beispiele weiter erläutert, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. In den Beispielen sind alle Teilangaben, soweit nichts anderes angegeben, auf das Gewicht bezogen.

BEISPIEL 1

Ein Gemisch aus 50 Teilen Picolastic D-125 ( ein Styrol-Kunststoff der Firma Esso Standard CO.), 50 Teilen von mit Stearinsäure behandelten! MR-BL (ein magnetisches Eisenoxyd der Firma Titan Kogyo CO.)

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und 2 Teileivon Spiritus-Schwarz EX (Nigrosin Base der Firma Orient Kagaku CO.) wurde auf einer Doppelwalze erhitzt und geknetet, gekühlt und unter Verwendung einer Pulverisiervorrichtung auf eine durchschnittliche Partikelgröße von 20yu pulverisiert, wodurch ein Toner entsteht.

Andererseits wurde eine Lösung von 10 Teilen Picolastic E-125 (ein Styrol-Kunstharz der Firma Esso Standard CO.) ,0,2 Teilen Picolastic A-5 ( ein Styrol-Kunstharz der Firma Esso Standard CO.) und 0,1 Teil Spiritus-Schwarz EX (Nigrosin Base der Firma Orient Kagaku CO.) in einer gemischten Lösung aus 100 Teilen Toluol und 30 Teilen Äthyl-Alkohol durch Tauchbeschichtung auf die Oberfläche eines Aluminiumzylinders mit einem Durchmesser von 5 cm geschichtet, um einen gleichförmigen Film mit einer Dicke von 15/U zu bilden und somit eine Entwicklungshülse zu erhalten.

Daraufhin wurde ein elektrostatisches Bild mit üblicher Elektrophotographie auf einem handelsüblichen, mehrfach verwendbaren empfindlichen Zinkoxyd-Papier für Übertragungsvorgänge ( eine Kopiervorlage für U-Bix der Firma Konishiroku Photo Industry Co.) gebildet und dann mit dem oben erwähnten Toner unter Verwendung einer in Fig. 1 dargestellten Entwicklungsvorrichtung entwickelt, die einen feststehenden zylindrischen Magneten, der aus nebeneinander angeordneten Magneten mit einander abwechselnder Polarität gebildet i3t, und die vorstehend erwähnte Hülse aufweist, welche so angeordnet ist, daß sie um den Außenumfang des zylindrischen Magneten gedreht werden kann. Das entwickelte Bild wurde dann in üblicher Weise auf ge-

wohnliches Papier übertragen und dort fixiert, wodurch eine Kopie mit ausgezeichneter Bildqualität entstand.

Die in Fig. 1 dargestellte Entwicklungsvorrichtung besitzt einen Behälter 1, der mit Toner 2 gefüllt ist. In diesen Behälter taucht eine Einrichtung 3 ein, welche zum Übertragen des Toners 2 auf die Oberfläche eines elektrostatischen Bildes dient. Diese Einrichtung besitzt eine zylindrische Hülse 4 und innerhalb derselben angeordnete Pernamentmagnete 5. Außerhalb der Hülse 4 ist eine Platte 6 angeordnet, welche die Dicke eines von der Einrichtung 3 mitgenommenen Überzuges 1) aus Toner begrenzt. Oberhalb der Einrichtung befindet sich eine empfindliche Schicht 7, die in Pfeilrichtung nach links bewegt wird und auf einem Träger 8 angeordnet ist. Die Hülse 4 kann gedreht werden, um Toner 2 aus dem Behälter 1 auf die Oberfläche der empfindlichen Schicht 7 zu bringen und damit dort befindliche elektrostatische Bilder zu entwickeln. Wenn die Hülse 4 zu diesem Zweck sich zu drehen beginnt, bildet sich auf deren Oberfläche ein Überzug l) aus Toner, der wegen der Relativbewegungen zwischen der Hülse 4 und den Pernamentmagneten 5 aus dem Behälter 1 herausgehoben und nach oben in einer durch die Platte 6 bestimmten Schichtdicke mitgenommen wird. Diese Beschichtung kommt nacheinander mit der Oberfläche der empfindlichen Schicht 7 in Kontakt, wodurch Tonerpartikel proportional der Intensität der elektrischen Ladung des elektrostatischen Bildes von diesen Ladungen statisch angezogen wird, was zur Entwicklung des elektrostatischen Bildes führt.

Diese Entwicklung und anschließende Übertragungen sind wiederholbar durchzuführen, wobei man stets ausge-

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zeichnete Bilder bzw. Kopien erhält.

BEISPIEL 2

Ein Gemisch aus 25 Teilen Picolastic E-125 ( ein Styrol-Kunstharz der Firma Esso Standard CO.) und 15 Teilen Beckacite 1120 ( ein natürliches Harz modifiziert mit Maleinsäureharz der Firma Dainippon Ink CO.) wurde, geschmolzen und dann bis zum festen Aggregatzustand gekühlt. Dieser Feststoff wurde mit 60 Teilen von mit Stearinsäure behandeltem CF-200 (ein magnetisches Eisenoxyd der Firma Titan Kogyo CO.) und mit 3 Teilen Öl-Schwarz BS ( Spiritus Nigrosin der Firma Orient Kagaku CO.) vermischt. Das dadurch gewonnene Gemisch wurde über Nacht in einer Kugelmühle behandelt. Anschließend wurde das Gemisch in einem Porzellanbehälter geschmolzen und dann zum Verfestigen gekühlt. Die so erhaltene Masse wurde in einer Mahlvorrichtung grobgemahlen und dann über Nacht in einer Kugelmühle zu feiner Partikelgröße pulverisiert und dann abgesiebt, damit man einen Toner mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 15 bis 30/U erhält.

Als empfindliche Platte, d.h. also als Träger für das latente elektrostatische Bild , wurde eine zusammen· gesetzte empfindliche Platte verwendet, die entsprechend der japanischen Patentveröffentlichung 5394/1970 durch Bilden einer elektrische Ladungen übertragenden organischen Schicht aus 100 Teilen PoIy-N-Vinylcarbazol, 40 Teilen Panlite L-1250 ( Polycarbonat-Kunstharz der Firma Teijin Kagaku CO.) und 40 Teilen Nikanol L ( Xylol- Kunstharz der Firma Nippon

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Gas Kagaku CO.) auf einer dünnen Schicht aus amorphem Selen hergestellt wird.

Unter Verwendung des oben erwähnten Toners und einer derartigen empfindlichen Platte wurde mit normaler Elektrophotographie ein elektrostatisches Bild erzeugt und dann mit Hilfe derselben Entwicklungsvorrichtung unddsrselben Entwicklungshülse wie in Fig. 1 beschrieben zu einem ausgezeichneten Bild entwickelt. Dieses Bild wurde mit bekannter Koronaentladungsübertragung auf weißes Papier übertragen , wodurch ein sehr günstiges ,Resultat erzielt wurde.

BEISPIEL 3

Ein Gemisch aus 13 Teilen Acrypet ( Polyacrylsäure-Kunstharz der Firma Fudo Kagaku CO.), 29 Teilen Beckacite 1111 ( ein mit Maleinsäure-Kunsttirz modifiziertes natürliches Harz der Firma Dainippon Ink CO.), 8 Teilen S-lec BNS ( Polyvinylbutyral-Kunstharz der Firma Sekisui Kagaku CO.), 50 Teilen von mit Oleinsäure behandeltem.KN-320 (ein magnetisches Eisenoxyd der Firma Toda Kogyo CO.) und 1 Teil Spiritus-Schwarz EX (Spiritus-Nigrosin der Firma Orient Kagaku CO.) wurde in^erselben Weise wie in Fig. 1 angegeben behandelt, um einen Toner mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 25/U zu erhalten.

Außerdem wurde eine Lösung von 5 Teilen Milch-Casein (von der Firma Wako Jun-yaku CO. erzeugt) in einem Lösungsmittelgemisch aus 50 Teilen Ammoniakwasser und 100 Teilen reines Wasser durch Tauchbeschichtung auf die Oberfläche eines Bronzezylinders mit einem Durchmesser von 50mm in einer Filmdicke von 7/U aufge-

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schichtet, um eine Entwicklungshülse zu bilden.

Unter Verwendung des oben erwähnten Toners und derselben empfindlichen Platte wie in Beispiel 2 wurde ein elektrostatisches Bild erzeugt und mit Hilfe der in Beispiel 1 erwähnten Entwicklungsvorrichtung entwickelt, mit der Ausnahme, daß die Entwicklungshülse wie im vorstehenden Absatz erwähnt gebildet wurde. Auf diese Weise erhielt man ein ausgezeichnetes Bild. Dieses Bild wurde .durch bekannte Koronaentladungs-Übertragung auf weißes Papier übertragen, wodurch man ein günstiges Ergebnis erzielte.

BEISPIEL 4

Ein Gemisch aus 50 Teilen Picolastic D-125 ( Styrol-Kunstharz der Firma Esso Standard CO.), 50 Teilen von mit Stearinsäure behandeltemY -MR (ein magnetisches Eisenoxyd der Firma Titan Kogyo CO.), 2 Teilen Spiritus-Schwarz EX (Spiritus-Nigrosin der Firma Orient Kagaku CO.) und 5 Teilen Ruß Nr. 100 ( von der Firma Mitsui Kasei CO. erzeugt) wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 angegeben behandelt, um einen Toner mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 25/U zu erzeugen.

Weiterhin wurde eine Lösung von 5 Teilen Panlite L-1225 ( Polycarbonat-Kunstharz der Firma Teijin Kagaku CO.) und 0,1 Teil Spiritus-Schwarz EX (Spiritus-Nigrosin der Firma Orient Kagaku CO.) in einem Lösungsmittelgemisch aus 100 Teilen Äthylenchlorid und 30 Teilen Äthylalkohol durch Tauchbeschichtung auf die Oberfläche eines Aluminiumzylinders mit einem Durchmesser von 50mm zu einem Film mit einer Dicke von etwa

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15/U aufgeschichtet, um eine Entwicklungshülse zu erzeugen.

Unter Verwendung des vorstehend erwähnten Toners und derselben empfindlichen Platte wie in Beispiel 2 angegeben, wurde mit gewöhnlicher Elektrophotographie ein elektrostatisches Bild erzeugt, das dann unter Verwendung der in Beispiel 1 erläuterten Entwicklungsvorrichtung zu einem ausgezeichneten Bild entwickelt wurde, wobei jedoch die Entwicklungshülse so wie im vorstehenden Absatz erläutert hergestellt wurde. Das so gewonnene Bild wurde mit bekannter Koronaentladungs-Übertragung auf weißes Papier übertragen, wodurch man ein günstiges Resultat erzielte.

BEISPIEL 5

Ein Gemisch aus 25 Teilen Picolastic E-125 (Styrol-Kunstharz der Firma Esso Standard CO.), 15 Teilen Beckacite 1110 ( ein mit Maleinsäure- Kunstharz modifiziertes natürliches Harz der Firma Dainippon Ink CO.), 60 Teilen von mit Oleinsäure behandelten BL-500 ( ein magnetisches Eisenoxyd der Firma Titan Kogyo CO.) und 25 Teilen Orasol-Schwarz P (Ciba-Geigy) wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 angegeben behandelt, um einen Toner mit einer durchschnittlichen Pärtikelgröße von 12 bis 35/U zu erhalten. Weiterhin wurde eine Lösung von 5 Teilen Panlite L-1225 (PoIycarbonat-Kunstharz der Firma Teijin Kasei CO.) und 0,2 Teilen Orasol-Schwarz P (Ciba-Geigy) in einem Lösungsmittelgemisch aus 100 Teilen von Äthylenchlorid und 30 Teilen Methylalkohol durch Tauchbeschichtung auf die Oberfläche eines Aluminiumzylinders mit einem

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Durchmesser von 50mm zu einem 20/U dicken Film aufgeschichtet, um eine Entwicklungshülse herzustellen.

Unter Verwendung des vorstehend erwähnten Toners und einer amorphes Selen als empfindliche Schicht aufweisenden Platte gemäß der Offenbarung der US-PS 2 970 906 wurde mittels normaler Elektrophotographie ein elektrostatisches Bild erzeugt, das dann mit einer Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 1 zu einem ausgezeichneten Bild entwickelt wurde, wobei die Tonerzufuhr zur das elektrostatische Bild tragenden empfindlichen Platte mit Hilfe einer Entwicklungshülse gemäß dem vorhergehenden Absatz durchgeführt wurde. Das so entwickelte Bild wurde dann mittels bekannter Koronaentladungs-Übertragung auf weißes Papier übertragen, wodurch man ein günstiges Ergebnis erzielte.

In Fig. 2 ist eine ge-genüber Fig. 1 abgewandelte Entwicklungsvorrichtung dargestellt, jedoch entsprechen alle dort gezeigten Teile den in Verbindung mit Fig. erläuterten Teilen und sind auch mit denselben Position ziffern bezeichnet, so daß sich eine zusätzliche Erklärung erübrigt.

Bei allen vorstehend erwähnten Beispielen wurde kein Festkleben von Toner an der Oberfläche der Entwicklungs hülse oder Entwicklungsbüchse festgestellt. Vielmehr wurde wegen der durch Reibung erfolgenden .elektrischen Aufladung des Toners und der Oberfläche der empfindlichen Platte sichergestellt, daß die gewünschten Ergebnisse erzielt werden konnten. Diese Feststellung steht in Übereinstimmung mit getrennt durchgeführten vorläufigen Experimenten. Die Polarität des elektro-

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statischen Bildes war bei den Beispielen 1 bis 4 negativ und beim Beispiel 5 positiv und der Toner wurde bei den einzelnen Beispielen immer mit entgegengesetztem Vorzeichen bzw. entgegengesetzter Polarität aufgeladen.

Es ist auch möglich, daß der Toner reibungselektrisch durch Reibung zwischen dem Entwicklerträger und dem Toner aufgeladen wird.

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Claims (5)

1. G49 631

   KONISHIROKU PHOTO INDUSTRY CO., Ltd., 1-10. 3-Chome, Nihonbashi-Muro-machi, Chuo-Ku, TOKYO (Japan)

   Patentansprüche:

   Verfahren zum Entwickeln von auf der Oberfläche eines Trägers befindlichen elektrostatischen Bildern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tonerzufuhreinrichtung bestehend aus einem Tonerträger aus einem nicht-magnetischen Körper mit endloser Oberfläche und Magneten, welche mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität nebeneinander innerhalb des Tonerträgers wenigstens entlang einem Teil der Innenseite desselben von der Tonerzufuhrstelle zur Entwicklungsstelle angeordnet sind und wobei der Tonerträger und die Magnete relativ zueinander bewegbar sind, und daß ein Entwickler, der nur ferromagnetischen und isolierenden Toner enthält, verwendet wird, daß die Positionen des Toners, des Tonerträgers und des die elektrostatischen Bilder tragenden Trägers gemäß reibungselektrischer Serien in solcher Weise bestimmt sind, daß der Toher sich nahe dem Tonerträger in einer solchen Menge befindet, daß keine wesentliche reibungselektrische Aufladung zwischen denselben entsteht und daß die Toneroberfläche weiter von der Oberfläche des die elektrostatischen Bilder tragenden Trägers als der Abstand zwischen den beiden letzteren Oberflächen entfernt ist, so daß der Toner reibungselektrisch aufgeladen wird, um eine Entwicklung des elektrostatischen Bildes -2-

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   herbeizuführen, wenn der Toner in Kontakt mit der Oberfläche des dieses Bild tragenden Trägers gelangt.
2. 2.) Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Tonerzufuhreinrichtung (3), bestehend aus einem Tonerträger (4) mit endloser Oberfläche aus nicht-magnetischem Material und Magneten (5), welche mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität nebeneinander innerhalb des Tonerträgers wenigstens entlang einem Teil der Innenseite desselben von der Tonerzufuhrstelle zur Entwicklungsstelle angeordnet sind und wobei der Tonerträger und die Magnete relativ zueinander bewegbar sind, aufweist und daß die Positionen des Toners (2), des Tonerträgers (4) und des die elektrostatischen Bilder tragenden Träger (7,8) gemäß reibungselektrischer Serien in solcher Weise bestimmt sind, daß der Toner sich nahe dem Tonerträger in einer solchen Menge befindet, daß keine wesentliche reibungselektrische Aufladung zwischen denselben entsteht und daß die Toneroberfläche weiter von der Oberfläche des die elektrostatischen Bilder tragenden Trägers als der Abstand zwischen den beiden letzteren Oberflächen entfernt ist, so daß der Toner zum Entwickeln des elektrostatischen Bildes reibungselektrisch aufgeladen wird, wenn er in Kontakt mit der Oberfläche des das elektrostatische Bild tragenden Trägers (7,8) gelangt.
3. 3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der auf dem nicht-magnetischen Tonerträger (4) befindlichen Tonerschicht (1) mittels einer Abstreifplatte (6) einstellbar ist.
4. 50981 5/1282
5. L e e r s e i t e