DE2910254A1

DE2910254A1 - Verfahren und vorrichtung zum zufuehren von magnetischem toner auf eine magnetische transportwalze

Info

Publication number: DE2910254A1
Application number: DE19792910254
Authority: DE
Inventors: Keitaro Yamashita
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1978-03-17
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2910254C2; JPS54139546A; GB2016962A; JPS5633705B2; GB2016962B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwickeln von elektrostatischen, latenten Bildern und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Zuführung von magnetischem Toner zwischen einem Tonervorratsbehälter und einer magnetischen Transportwalze.

Bekanntermaßen wird magnetischer Toner von einem TonervorratsbehMlter mit einer magnetischen Transportwalze auf eine Zone zur Entwicklung der latenten Bilder in einem elektrostatischen Kopiergerät übertragen.

Eine solche Walze weist einen nichtmagnetischen Mantel oder eine nichtmagnetische Hülse auf, in der sich eine Magnetwalze dreht. Bei einer Ausführungsform einer solchen Magnetwalze sind mehrere langgestreckte Magnete mit abwechselnder Polarität,voneinander beabstandet,um den Außenumfang der Walze parallel zum Durchmesser angeordnet. Wenn sich die Magnetwalze in einer Richtung dreht, rollt der bipolare magnetische Toner entlang der Oberfläche des Mantels aufgrund der magnetischen Wirkung der konstanten abwechselnden Polarität in die andere Richtung. Eine solche magnetische Transportwalze ist in der US-PS 3 455 276 beschrieben.

Eine herkömmliche Vorrichtung zum übertragen von magnetischem Toner von einem Tonervorratsbehälter auf eine magnetische Transportwalze ist in Fig. 1 dargestellt. In einem Tonervorratsbehälter bzw. einem Tonerzuführtrichter Io befindet sich ein Vorrat an magnetischem Toner 12. Der magnetische Toner 12 gelangt durch eine

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Äustrittsöffnung 4o auf die Oberfläche einer magnetischen Transportwalze» äie insgesamt mit dem Bezugszeichen 16 versehen ist.

Die magnetische Transportwalze 16 urafaSt einen nichtmagnetischen Mantel 18, in dem eine sich drehend© Magnetwalze 2o angeordnet ist, die langgestreckte Magneten mit abwechselnder Polarität auf dem Außenumfang aufweist. Ein Zuführungsweg wird durch eine Steuerplatte 22 gebildet, von der der Toner durch die !magnetische Kraft-Ιό flußdichte bzw. durch die Magnetfeldstärke der Magnetwalze 2o auf die Oberfläche des nichtinagne tischen Mantels 18 angezogen wird.

Unter der Annahme, daß sich der Magnet im Uhrzeigersinn dreht und der zylindrische Mantel 18 festliegt, wird der magnetische Toner aus der Austrittsöffnung 14 gezogen und liegt dann auf dem zylindrischen Mantel 18. Der magnetische Toner 12 auf dem zylindrischen Mantel 18 bewegt sich dann im Gegenuhrzeigersinn. Ein Abstreifblech bzw. ein Rakel 24 legt die Dicke der Schicht des Toners 12 fest, der von der Transportwalze 16 zu einer Entwicklerzone 26 transportiert wird, wo der Toner dann in Kontakt mit den latenten elektrostatischen Bilder auf einer Trommel 28 in Berührung kommt.

Derjenige Teil des magnetischen Toners 12, der nicht an den latenten Bildern anhaften bleibt, bewegt sich weiter aufgrund des Einflusses der Magnetwalze 2o um die Oberfläche des Mantels 18 herum. Dabei tritt das Problem auf, daß der unbenutzte Toner sich an der Austrittsöffnung 14 ansammelt und diese Ansammlung den Tonerfluß behindert bzw. aufstaut.

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Pig. 1 zeigt ein Beispiel für eine solche Ansammlung bzw. Anhäufung von Toner« Zu Beginn des Betriebes wird eine geeignete Menge a an Toner 12 aus dem Tonervorratsbehälter 1o auf den Mantel 18 gezogen. Bei einer hohen Drehzahl der Magnetwalze 2o wächst die Toneranhäufung innerhalb von fünf Minuten auf die Menge bzw. auf die Verteilung b, innerhalb von zehn Minuten auf die Menge bzw. Verteilung c und innerhalb von fünfzehn Minuten auf die Menge bzw. Verteilung d an. Dadurch ergibt sich nicht nur eine wesentliche Verschlechterung der BildqualitMt aufgrund des Toner-Staus in der Entwicklerzone, sondern auch eine Verunreinigung bzw. verschmierung der benachbarten Geräteteile mit überschüssigem Toner, die aus dem Änziehungsbereich der Magnetwalze 2 entweichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen bzw. anzugeben, die bzw. das automatisch die Zuführung von magnetischem Toner, der von einer Austrittsöffnung eines Tonervorratsbehälters kommt/ zu unterbrechen, sobald eine Ansammlung von Toner in der Nähe der Austrittaöffnung ein vorgegebenes MaB überschreitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgereäß durch die in Anspruch angegebene vorrichtung gelöst.

Das in Anspruch 7 angegebene Verfahren löst ebenfalls die gestellte Aufgabe.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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Vorzugsweise ist die nichtiaagnetische Fläche im wesentlichen tangential zum Mantel angeordnet und befindet sich auf einer nichtmagnetischen horizontalen Platte, die einstückig mit einer Wandung des Vorratsbehälters ausgebildet ist* Die Platte weist einen Endbereich in der Nähe des Mantels auf und bildet ein Abstreifblech bzw. ein Rakel_f mit dem die Höhe des Toners festgelegt wird, die entlang der nichtmagnetischen Fläche auf den Mantel gelangt«

Vorzugsweise wird bei dem erfinäungsgemäßen Verfahren der Abstand der Austrittsöffnung von der Oberfläche des Mantels im wesentlichen so groß wie der Grenzabstand gewählt, bei dem der Toner noch durch die Magnetwalze zum Mantel hin angezogen wird, und der Zuführungsweg ist im wesentlichen tangential zur Oberfläche des Mantels angeordnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung zum Zuführen von magnetischem Toner

von einem Vorratsbehälter auf eine magnetische Transportwalze,

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die das Grundprinzip, auf dem die vorliegende Erfindung beruht, wiedergibt,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang des Abstandes zwischen der Oberfläche der Magnetwalze und der Magnetflußdichte bei zwei bekannten Magnetwalzen wiedergibt.

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Fig. 4 eine schematische Darstellung, die einen teilweisen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnettoner-Steuervorrichtung wiedergibt, und

Fig. 5, 6 und 7 schematische, Fig. 4 entsprechende Darstellungen weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Wie bereits beschrieben,, zeigt die Fig. 1 ein Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zum Zuführen von magne'-tischem Toner aus einem Vorratsbehälter auf eine Entwicklungsfläche für latente Bilder auf einer Oberfläche, die das latente Bild tragt. Der magnetische Toner 12 gelangt durch eine Austrittsöffnung 14 des Tonervorratsbehälters Io über einen Zuführweg 22 auf die Oberfläche des nichtmagnetischen Mantels 18 der magnetischen Transportwalze 16» und zwar aufgrund der magnetischen Anziehung der Magnetwalze 2o. Ein Rakel oder ein Abstreifblech legt die Dicke der Schicht des Toners 12 fest, die auf der Oberfläche des Mantels 18 zur Entwicklerzone 16 transportiert werden soll, wo der Toner in Berührung mit den latenten elektrostatischen Bildern auf der Oberfläche der Trommel 22 gebracht wird.

Es war bereits bekannt, daß die Drehung einer Magnetwalze, an dessen Außenumfang Magnete mit abwechselnder Polarität angeordnet sind, bewirkt, das bipolare Tonerteilchen sich auf der Oberfläche eines nichtmagnetischen, die Hagnetwalze umgebenden Mantels drehen und daher auf der Oberfläche der Trommel in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung der Magnetwalze laufen. Dieser Vorgang wird als sogenannte Spiralen- oder Curl-Bewegung bezeichnet.

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Es wurde nun festgestellt, daß dann, wenn nichtmagnetische Platten tun den Außenumfang einer Magnetwalze senkrecht zu einer Ebene, die durch den Durchmesser der Walze geht, angeordnet werden, ein anderes Phänomen auftritt. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird auf den Magnettoner auf den nichtmagnetisehen Platten eine entgegengesetzte Kraft ausgeübt«, Der Magnettoner, der sich der Magnetwalze am nächsten befindet, wird auf die Oberfläche der Walze hin angezogen. Der Toner, der sich auf den nichtmagnetischen. Platten oberhalb eines vorgegebenen Abstandes befindet, bewegt sich bzw. rollt jedoch von der Magnetwalze weg, wobei die Magnetflußdichte der Magnetwalze nicht groß genug ist, um den magnetischen Toner zur Magnetwaize hin zu ziehen, jedoch andererseits groß genug ist, um zu bewirken, daß sich der bipolare magnetische Toner dreht und daher rollt bzw. sich spiralförmig in seiner Lage verändert, über einen weiteren vorgegebenen Abstand von der Magnetwalze nimmt die MagnetfluSdichte aufgrund der Magnetwalze bis zu einem Punkt ab, wo der magnetische Toner sich nicht mehr dreht sondern bewegungslos bleibt*

Fig. 2 zeigt schematisch mehrere nichtmagnetische Platten P₁ bis Pi, die um einen Teil des AuSenumfangs der Magnetwalze und senkrecht zu einer durch den Mittelpunkt der Walze gehenden Ebene jeweils voneinander beabstandet angeordnet sind. Es hat sich herausgestellt, daß der Toner innerhalb einer Abstandsgrenze A von der Oberfläche der Magnetwalze zur Oberfläche der Magnetwalze hin angezogen wird, sich jedoch von der Magnetwalze wegbewegt bzw. wegrollt, wenn sich die Walze dreht, über den Abstand B hinaus wird der magnetische Toner nicht mehr durch die Magnetkraft der Magnetwalze beeinflußt.

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Es wurde festgelegt« daß die Abstandsgrenze A, innerhalb der der magnetische Toner zur Magnetwalze hin angezogen wird, der Abstand ist, bei dem der Magnet eine magnetische Kraftschlußdichte von wenigstens 80 Gauss auf den magnetischen Toner ausübt. Ober der Abstandsgrenze B hinaus, bei der der Magnet nur noch eine Kraft von 8 Gauss ausübt, wird der magnetische Toner jedoch nicht mehr durch die Magnetflußdichte der Magnetwalze beeinflußt.

Fig. 3 zeigt graphisch den Zusammenhang zwischen dem Abstand (in Millimetern) von der Oberfläche der Magnetwalze und der Magnetflußdichte (in Gauss) bei zwei herkömmlichen Magnetwalzen, wobei auf der Ordinate ein logarithmischer Maßstab aufgetragen ist. Die rait (E) bezeichnete Gerade zeigt eine solche Abhängigkeit für eine Magnetwalze, die aus anisotropem Bariumferrit hergestellt ist, und die mit (F) bezeichnete Gerade zeigt die Beziehung für eine Magnetwalze, die aus isotropem Bariumferrit hergestellt ist.

Bekanntermaßen weist die anisotrope magnetische Walze eine hohe magnetische Anziehung und die isotrope magnetische Walze eine geringere magnetische Anziehung auf. Die Magnetflußdichte (E) der anisotropen Magnetwalze wird mit der Gleichung Bx = 164oe"°'^26x und die Magnetflußdichte (P) der isotropen Magnetwalze wird mit der Gleichung Bx «■ 1o8oe°^/26x berechnet. Hierbei ist Bx eine in Gauss ausgedrückte Magnetflußdichte im Abstand χ von der Magnetwalzenoberfläche, e die logarithmische Basis und χ ein in Millimetern ausgedrückter Abstand von der Magnetwalzenoberfläche.

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Es sei noch bemerkt, daß die Grenze A, die den größten Abstand angibt, innerhalb der eine Magnetflußdichte von 80 Gauss oder mehr auf den magnetischen Toner ausgeübt wird, bei anisotropem Bariumferrit zwischen 9 und 1o mm und bei isotropem Bariumferrit zwischen 11 und 12 mm liegt.

Fig. 4 zeigt eine Ausf(ihrungsform der Erfindung, bei der eine horizontale nichtmagnetische Platte 3o einstückig mit der Bodenwand des Tonervorratsbehalters 1o ausgebildet ist, und von der Bodenwandung absteht« Die Platte 3o bildet eine Führung oder einen Zufuhrweg von der Auslaßöffnung 14 des Vorratsbehälters 1o zur Oberfläche des nichtmagnetischen Mantels 18 der Tonertransportwalze 16. Die Platte 3o liegt in tangentialer Rich- tung zur Oberfläche des Mantels 18. Die Austrittsöffnung 14 bildet einen Zuführungsspalt von etwa 2 mm und befindet sich im wesentlichen an der Begrenzungslinie A für die magnetische Anziehung durch die Magnetwalze 2o.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann das Ende der Bodenwandung 32 des Vorratsbehälters 1o_r das von der Magnetwalze 2o am weitesten beabstandet ist, etwaaif der Grenzlinie B für die Spiralbewegung, d.h. an der Abstandsgrenze liegen, an der die Magnetwalze 2o keinen Einfluß mehr auf den Magnettoner 12 hat. Eine solche Anordnung des Tonerbehälters bzw. des Tonertrichters 1o muß, wie die Fig. 5 bis 7 zeigen, nicht notwendigerweise so gewählt werden.

Wenn sich die Magnetwalze 2o im Gegenuhrzeigersinn dreht, und der Zylindermantel 18 festliegt, bewegt sich der von der Platte 3o herunterfallende magnetische Toner 12

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Im Uhrzeigersinn auf dem Zylindermantel zur Entwicklungs« fläche hin. Dann entwickelt der Toner die elektrostatischen latenten Bilder auf der Trommel 28 (vgl. Fig. 1) und der überschüssige magnetische Toner dreht sich weiter im Ohrzeigersinn um den Mantel 18 herum und kehrt wieder auf die nichtmagnetische Oberfläche der Platte 3o zurück* Infolgedessen beginnt sich Toner von der Platte zur Äustrittsöffnung 14 hin auf der Oberfläche der Platte 3o anzusammeln«

to Wenn auf der Platte 3o sich inaner mehr Toner ansammelt und sich der angesammelte Toner zur Äustrittsöffnung 14 erstreckt, Übersteigt der obere Teil des angesammelten Toners die Abstandsgrenze A» d*h* der dort befindliche Toner wird nicht mehr zur Magnetwalze 2o hin angezogen, rollt stattdessen zur Austrittsöffnung hin, so daß dadurch der Austritt des Toners aus der Äustrittsöffnung behindert wird.

In diesem Zustande dreht sich der magnetische Toner 12 auf der Platte 3o_f der der Magnetwalze 2o am nächsten liegt aufgrund der abwechselnden Polarität der Magnetwalze 2o, jedoch wird er dennoch auf die Oberfläche des Mantels 18 hin gezogen, so daB eine stetige Zuführung des Toners auf den Mantel aufrechterhalten bleibt. Diese Wirkung verringert die Ansammlung von magnetischem Toner 12 auf der Platte. Wenn das Austreten von Toner durch die Äustrittsöffnung 14 durch die Verschiebung des Toners von der Magnetwalze weg behindert wird, wird auch die Ansammlung an Toner auf der Platte verringert, und der Toner wird wieder aus der öffnung 14 auf die Platte abgegeben und durch die Magnetwalze 2o angezogen.

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Eine automatische Steuerung der Magnettonerraenge wird auf diese Weise auf der nichtmagnetischen Platte 3o bewirkt, indem das Ausströmen von Toner aus der Austrittplatte durch Verringerung der Ansammlung von Toner auf der Platte 3o oder durch Vergrößerung der Toneransammlung auf der Platte 3o entweder forciert oder behindert wird» Diese Steuerung wird dadurch bewirkt, daß die Austrittsöffnung 14 im wesentlichen an der Abstandsgrenze A liegt, um das Phänomen der Spiralbewegung zur Behinderung des Tonerstroms zur Austrittsöffnung 14 hin auszunutzen, wenn die Ansammlung an Toner auf der Platte über ein bestimmtes Maß ansteigt.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, bei denen die Austrittsöffnung im wesentlichen an der Abstandsgrenze A angeordnet ist, um die Ansammlung an Toner mittels des Phänomens der Spiral- bzw. Curl-Bewegung zu steuern. Bei allen diesen Ausführungsbeispielen erstreckt sich die Platte 3o im wesentlichen tangential zum Mantel 18.

In Fig. 5 ist die rückwärtige Wandung des Tonervorratsbehälters bzw. des Tonervorratstrichters geneigt, damit der Toner zur Austrittsöffnung 14 hin rutschen kann, und die nichtmagnetische Platte 3o steht etwas schräg nach oben.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Platte 3o vertikal angeordnet, und die Magnetwalze dreht sich im Uhrzeigersinn.

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Bei der in Fig. 7 dargestellten Atisführungsform ist die Platte 3o horizontal jedoch tangential zur Unterseite des Mantels 18 hin angeordnet, und die Magnetwalze 2o dreht sich im Uhrzeigersinn. Der Toner wird ebenfalls durch den durch die Platte 3o und die Oberfläche des Mantels 18 gebildeten Spalt zugeführt.

Da die Funktionsweisen der in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen dieselben wie bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind/ müssen diese nicht näher erläutert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Magnettonermenge, die aus der Magnettoner-Austrittsöffmmg im Tonervorratsbehälter bzw. im Tonertrichter austritt, automatisch gesteuert werden. Es sind zahlreiche Ab-Wandlungen und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

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Claims

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SCHIFF ν. FÜNER STREHL. SCMÜBEL-HOP·= EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-80OO MÖNCHEN 95

HITACHI METALS, LTD. 15, März 1979

DEA-5862

Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen von magnetischem Toner auf eine magnetische Transportwalze

Patentanspr ü c h e

f t. Vorrichtung zum Zuführen von magnetischem Toner zu einer Bildentwicklungszone in einem Kopiergerät, mit einem nichtmagnetischen zylindrischen Mantel, einer sich innerhalb des Mantels drehenden Magnetwalze, die auf ihrer Oberfläche mehrere langgestreckte Magnete parallel zum Durchmesser der Walze mit abwechselnder Polarität aufweist, und einem magnetischen Toner enthaltenden Vorratsbehälter, der eine Toneraustrittsöffnung aufweist, g e k en η ζ e ic h η et durch eine nichtmagnetische Fläche, die den Toner von der Äustrittsöffnung (14) in die Nähe der Oberfläche des Mantels (18) führt, wobei die Fläche im wesentlichen senkrecht zu einer durch "den Durchmesser der Magnet-

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walze <2ο) hindurchgehenden Ebene liegt» und die Aus-= trittsöffnung (14) im wesentlichen in einem Grenzabstand (A) von der Magnetwalze (2o) beabstandet ange-= ordnet ist, um den Magnettoner entlang der nichtmagnetischen Fläche aufgrund der Anziehungskraft des Magnetfeldes der Magnetwalze (2o) auf die Oberfläche des Mantels (18) zu ziehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fläche im wesentlichen tangential zur Oberfläche des Mantels (18) verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Fläche auf einer nicht magnetischen Platte (3σ) befindet, die einstückig mit einer Wandung (32) des Vorrats— behälters (1o) ausgebildet ist, die Platte (3o) einen Endbereich in der Nähe des Mantels (18) aufweist, und der Endbereich ein Rakel bildet, der die Höhe des Toners festlegt, der über die niehtmagnetische Fläche zum Mantel (18) gelangt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte waagrecht angeordnet ist (Fig. 4).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Magnetfeldstärke auf der nichtmagnetischen Fläche einer Austrittsöffnung (14) etwa 8o Gauss ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen der Magnetwalze <2o) und der Austrittsöffnung (14) entlang der Oberfläche zwischen 9 und 12 rom liegt.
7. Verfahren zum Zuführen magnetischen Toners von einer Austrittsöffnung eines Tonervorratsbehälters auf die Oberfläche eines nichtmagnetischen zylindrischen Mantels, in dem sich eine Magnetwalze dreht, die auf ihrer Oberfläche mehrere langgestreckte Magnete parallel zum Durchmesser der Walze und mit abwechselnder Polarität aufweist, wobei ein Züführungsweg zum Führen des Toners von der Austrittsöffnung zur Oberfläche des Mantels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet _f daß zur Steuerung der Zuführung des Toners entlang des Zuführungsweges der Zuführungsweg aus nichtraagnetisehern Material gebildet wird, der Zuführungsweg im wesentlichen senkrecht zu einer durch den Durchmesser der Magnetwalze gehenden Ebene angeordnet ist, die Menge des Toners auf dem Zuführungsweg dadurch gesteuert wird, das der Toner aufgrund der magnetischen Anziehung des Magneten bis zum Grenzabstand der Anziehung auf den Mantel angezogen wird und der Austritt des Toners aus der Austrittsöffnung durch den sich bewegenden Toner behindert wird, der sich auf dem Führungsweg außerhalb des Grenzabstandes zur Austrittsöffnung hin durch Drehung des magnetischen Toners aufgrund der abwechselnden Polaritäten des sich drehenden Magneten ansammelt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand der Austrittsöffnung

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von der Magnetwalze im wesentlichen auf den Grenzabstand eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8_r dadurch gekennzeichnet , daß der Zufübrungsweg im wesentlichen tangential zur Oberfläche des Mantels angeordnet ist«

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