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Beschreibung Die Erfindung bezeiht sich auf elektrostatische Aufzeichnungsgeräte
und insbesondere auf ein elektrostatisches Aufzeichnungsgerät der Bauart, bei der
ein Bild durch Umkehrentwicklung erzeugt wird Ein elektrostatisches Aufzeichnungsyerät
bekannter Bauart wird im allgemeinem so aufgebaut, daß es eine Aufzeichnung oder
eine Kopie dadurch liefert, daß eine Oberfläche einer photoleitenden Aufzeichnungsschicht
mit Ladungen von einer Polarität gleichförmig elektrisch auflädt, ein optisches
Bild auf die aufgeladene Oberfläche der photoleitenden Aufzeichnungsschicht projiziert,
um darauf ein elektrostatisches latentes Bild zur erzeugen, und dann das elektrostatische
latente Bild mit einem Toner- oder Farbstoffmaterial oder Farbstoffteilchen entwickelt,
um das latente Bild in ein sichtbares Bild umzuwandeln. Bei einem derartigen elektrostatischen
Aufzeichnungsgerät kann ein umgekehrtes sichtbares Bild erhalten werden, wenn ein
Potential der gleichen Polarität wie das der auf der photoleitenden Aufzeichnungsschicht
bleibenden Ladungen an die Farbstoffteilchen angelegt wird, um die Farbstoffteilchen
auf den ungeladenen Bereichen der Oberfläche der photoleitenden Aufzeichnungsschicht
abzulagern. Ein derartiges Entwicklungsverfahren ist beispielsweise in der US-PS
3 909 258 beschrieben, und ein umgekehrtes sichbares Bild " wird mit einer Magnetbürstenentwicklung
mit einem sogenannten magnetischen Einkomponenten-Farbstoff erzeugt. Die Farbstoffteilchen
bei dem in der US-PS 3 909 258 beschriebenen Verfahren weisen eine elektrische Leitfähigkeit
auf. Ein Verfahren unter Verwendung derartiger elektrischleitender Farbstoffteilchen
für
die Magnetbürstenentwicklung ist jedoch insofern unzulänglich
und nachteilig, als das Farbstoffbild nicht in zufriedenstellenden Maße auf ein
Aufzeichnungsmaterial in Form eines Bogens oder Blattes übertragen wird. Bei einem
Versuch, diese Unzulänglichkeit zu überwinden,ist ein Verfahren zur elektrischen
Aufzeichnung durch Umkehrentwicklung bekannt geworden, bei dem Teilchen eines magnetischen
Farbstoffes mit hohem spezifischen Widerstand verwendet und derartige Farbstoffteilchen
aufgeladen werden1 und zwar beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. SH053-31136, die auf die US-Patentanmeldung US-S.N. 701113 zurückgeht.
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Dieses zuletzt anqegebene Verfahren unter Verwendung von geladenen
Farbstoffteilchen ist jedoch auch hinsichtlich verschiedener Aspekte unzulänglich.
Zunächst einmal führt das Erfordernis eines Ladungsgerätes einer Präzisionsausführungsform,
die in der Lage ist, einzelne Farbstoffteilchen gleichmäßig zu laden, zu einem entsprechenden
Anwachsen der Herstellungskosten und außerdem zu einer Zunahme der Gesamtgröße des
elektrostatischen Aufzeichnungsgeräts. AuBerdem ist erforderlich, Farbstoffteilchen
einer speziellen Art vorzubereiten, da die Polarität der geladenen Farbstoffteilchen
ebenfalls berücksichtigt werden muß Diese Unzulänglichkeiten würden vermieden, wenn
die Farbstoffteilchen mit hohem spezifischen Widerstand für die Entwicklung in einem
nichtgeladenen Zustand zugeführt werden.
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Farbstoffe, die für eine solche Art der Entwicklung geeignet sind!
weisen einen sogenannten magnetischen Einkomponenten-Farbstoff auf, der dadurch
erhalten wird, daß man Pulver aus magnetischem Material mit einem Harz und einem
Färbemittel oder Farbstoff innig durchmischt und nach dem Kneten und Verfestigen
der Mischung diese Mischung anschließenden Behandlungen unterzieht,
wie
zum Beispiel einer Pulverisierung, Zusammenballung und Teilung. Damit ein Farbstoffbild,
das aus derartigen magnetischen Farbstoffteilchen auf einer Oberfäche einer photoleitenden
Aufzeichnungsschicht gebildet wird, in zufridenstellenden Maße elektrostatisch auf
ein zweites Aufzeichnungsmedium, beispielsweise ein Blatt Papier, übertragen werden
kann, wird der Durchmesser der Farbstoffteilchen im allgemeinem so gewählt, daß
er im Bereich zwischen 1 m und 50 ßm liegt, während der spezifische Volumenwiderstand
der Farbstoffteilchen im allgemeinem so ausgewählt, daß er zumindest eine Wert von
vorzugsweise jedoch mehr als 1013 Q-cm aufweist.
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Wenn jedoch magnetische Farbstoffteilchen, die eine derartigen hohen
spezifischen Widerstand besitzen, in ungeladenen Zustand zum Zwecke der Umkehrentwicklung
zugeführt werden, muß ein Vorspannungspotential mit einem Pegel,der im wesentlichen
gleich dem Potentialpegel des elektrostatischen latenten Bildes ist, an die Entwicklungseinheit
angelegt werden. Weiterhin ist es erforderlich, damit die einzelnen Farbstoffteilchen
in ausreichendem Maße polarisiert werden können, einen ausreichen schmalen Spalt
zwischen der Entwicklungseinheit und der photoleitenden Aufzeichnungsschicht zu
bilden. Dieses Vorspannungspotential besitzt einen beträchtlichen Wert und liegt
im allgemeinen in der Größenordnung von 1.000 V. Aufgrund der Tatsache jedoch, daß
die Entwicklungseinheit von der photoleitenden Aufzeichnungsschicht nur durch einen
sehr schmalen Spalt der oben angegebenen Art getrennt ist (wobei der Spalt beispielsweise
kleiner als 2 mm oder 1 mm ist), damit eine Aufzeichnung oder Kopie guter Qualität
durch Umkehrentwicklung des Farbstoffbildes erzielt werden kann, besteht die Tendenz,
daß unerwünschte elektrische Funken oder Entladungen auftreten, und zwar aufgrund
des hohen Vorspannungspotentials von ungefähr 1.000 Vt das an die Entwicklungseinheit
angelegt wird, was aber häufig zu Problemen und sogar zu Fehlern bei der vollständigen
Aufzeichnung des Bildes und zu Beschädigungen der photoleitenden Aufzeichnungsschicht
führt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese angesprochenen Schwierigkeiten
zu beseitigen und ein verbessertes elektrostatisches Aufzeichnungsgerät anzugeben,
bei dem die Möglichkeit von elektrischen Funken oder Entladungen, die bei den herkömmlichen
Geräten dieser Art häufig auftreten, auf ein Minimum gebracht werden und das im
wesentlichen die Probleme der mangelhaften Aufzeichnung des Bildes und der Beschädigung
der photoleitenden Aufzeichnungsschicht löst.
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Diese Ziele werden gemäß der Erfindung durch den Umstand erreicht,
daß die magnetischen Farkstoffteilchen mit dem hohen spezifischen Volumenwiderstand
im nicht geladenen Zustand zum Zwecke der Umkehrentwicklung zugefün t werden, und
daß eine Schicht aus einem Material mit eir . hohen spezifischen Volumenwiderstand
als Schicht angeordnet wird, die unter der photoleitenden Aufzeichnungsschicht liegt,
oder auf der Oberfläche der Entwicklungseinheit angeordnet wirt, um die Möglichkeit
von unerwünschten elektrischen funken oder Entladungen auf ein Minimum zu bringen,
welche während des Schrittes der Umkehrentwicklung häufig auftreten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht
einer bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen elektrostatischen Aufzeichnungsgeräts;
Fig. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung im Schnitt eines Teiles des elektrostatischen
Aufzeichnungsgeräts nach Fig. 1; Fig. 3 und 4 schematische Seitenansichten von vorn
zur Erläuterung der Anordnung zwischen der Länge der photolei-Wenden Trommel und
der Buchse des elektrostatischen
Aufzeichnungsgeräts nach Fig. 1;
und in Fig. 5 eine vergrößerte schematische Darstellung im Schnitt eines Teiles
einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrostatischen Auf zeichnungsgeräts.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des elektrostatischen
Aufzeichnungsgeräts gemäß der Erfindung, bei dem die Übertragung des elektrostatischen
Bildes mit der Methode der Umkehrentwicklung erfolgt.
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Wie aus Fig. 1 und 2 erkennbar, weist das Gerät eine photoleitende
Trommel 10 auf, die so ausgebildet wird, daß nacheinander eine Schicht 14 aus einem
Material mit. einem hohen spezifischen Volumenwiderstand und eine Aufzeichnungsschicht
16 aus einem photoleitendem Material auf der Außenoberfläche eines hohlen zylindrischen
Basisteiles 12 aus einem elektrisch leiwenden Material angeordnet werden. Zweckmäßigerweise
wird das leitende Basisteil 12 aus Metall hergestellt, beispielsweise aus Aluminium,
das in Form einer Trommel gegossen wird; die darauf ausgebildete Schicht 14 mit
hohem spezifischem Volumenwiderstand besteht beispielsweise aus Polyvinylalkohol,
der einen Zusatzstoff enthält, wie z.B. einen oberflächenaktiven Wirkstoff, oder
aus einem Polycarbonat, das einen Zusatzstoff, wie z.B. Kohlenstoff, enthält. Der
Volumenwiderstand dieser Schicht mit hohem Volumenwiderstand liegt bevorzugtermaßen
innerhalb des Bereiches zwischen 10 6-cm und 10124-cm. Der Bereich zwischen 10 8Q-cm
und 1Q1 i-cm Sst besonders bevorzugt unter Berücksicht gllng der Gesichtspunkte
der Bildung eines zufriedenstellenden elektrostatischen latenten Bildes, der Verhinderung
von elektrischen Funken oder Entladungen usw..
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In einem von der Anmelderin durchgeführten Versuch wurde Polyvinylalkohol
oder Polycarbonat mit einer Schichtdicke von 10 ;im aufgetragen, und der Volumenwiderstand
dieser Schicht
betrug in diesem Falle ungefähr 109ji,-cm. Die Beschichtung
mit den angegebenen Werten für die Dicke und den Volumenwiderstand lieferte Ergebnisse,
nicht nur unter dem Gesichtspunkt des Effektes der Umkehrentwicklung, sondern auch
unter dem Gesichtspunkt, daß unerwunschte elektrische Funken oder Entladungen verhindert
werden sollten.
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Die photoleitende Aufzeichnungsschicht 16 wird im allgemeinen mit
einer Dicke zwischen 5 Rm und 500 ßm mittels Verdampfung aufgebracht, wobei eine
Dicke zwischen 40 «m und 400 ßm zu Aufzeichnungszwecken geeignet ist, wenn das photoleitende
Material Selen und Verbindungen davon enthält, In von der Anmelderin durchgeführten
Versuchen wurde Selen bis zu einer Dicke von 50 pm aufgedampft. Die photoleitende
Trommel 10 wird von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung in einer Richtung
in Drehbewegung versetzt, die durch den Pfeil A angedeutet ist Eine Corona-Ladungseinheit
20 wird der photoleitenden Trommel 10 in der Weise zugeordnet, daß die Oberfläche
der photoleitenden Trommel 10 gleichförmig mit Teilchen positiver Polarität auf
ein hohes Potential von beispielsweise ungefähr 800 V aufgeladen wird. Ein optisches
System 30 zur Projektion eines optischen Bildes ist der photoleitenden Trommel 10
ebenfalls zugeordnet, um ein optisches Bild auf die gleichförmig geladene Oberfläche
der photoleitenden Trommel t0 zu projizieren und ein entsprechendes elektrostatisches
latentes Bild darauf auszubilden.
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Die orojektions-lichtquele kann eine beliebige geeignete Entladungslampe
der üblichen Art oder eine Laser-Lichtquelle sein.
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Ferner ist der photoleitenden Trommel 10 eine EnEwicklungseinheit
40 zugeordnet. Die Entwicklungseinheit 40 weist ein Magazin oder einen Behälter
44, der einen magnetischen Einkomponenten-Farbstoff 42 mit einem hohen spezifischen
Volumenviderstand der oben beschriebenen Art enthält, eine sich
in
Richtung des Pfeiles B drehende Magnetwalze 46 und eine Hülse oder Buchse 48 aus
einem elektrisch leitenden, nicht magnetischem Material auf, welche sich in Richtung
des Pfeiles C dreht. Diese Buchse 48 kann auch stationär sein oder sich in einer
der Richtung des Pfeiles C entgegengesetzten Richtung drehen. Die Farbstoffteilchen
42 bilden eine Magnetbürste auf der Außenoberfläche der Buchse 48.
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Der Spalt zwischen der photoleitenden Trommel 10 und der Buchse 48
wird so ausgewählt, daß er kleiner als 2 mm, eher kleiner als 1 mm und bevorzugterweise
ungefähr 0,5 mm beträgt. Die Dicke der von den Farbstoffteilchen 42 gebildeten Magnetbürste
wird so ausgewählt, daß sie gleich dem Spalt zwischen der photoleitenden Trommel
10 und der Buchse 48 oder etwas größer ist. Auf diese Weise hat die Dicke der Magnetbürste
vorzugsweise einen Wert von 0,5 mm bis 0,6 mm, wenn der Spalt zwischen der Trommel
1-0 und der Buchse 48 0,5 mm beträgt. Damit keine unerwünschten elektrischen Funken
oder Entladungen an den Endflächen der photoleitenden Trommel 10 auftreten, ist
es vorzuziehen, daß der Bereich oder die axiale Länge 11 der Schicht 14 mit hohem
spezifischen Volumenwiderstand auf dem leitenden Basisteil 12 oder der Aluminiumtrommel
so gewählt werden, daß sie länger als der Bereich oder die axiale Länge 12 der Buchse
48 sind, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, oder aber die Schicht 14 mit hohem spezifischem
Volumenwiderstand erstreckt sich über die äußersten Enden hinaus, um zumindest einen
Teil der Stirnflächen der Aluminiumtrornmel bzw. des leitenden Basisteiles 12 zu
überdecken, wie es in Fig. 4 darqestellt ist.
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Eine Spannungsquelle 49 für ein Vorspannungspotential ist zwischen
das leitende Basisteil 2 und die Buchse 48 geschaltet, um ein Vorspannungspotential
auszubilden und die Buchse 48 mit der gleichen Polarität vorzuspannen wie die auf
der Oberfläche der photoleitenden Aufzeichnungsschicht 16 bleibenden Ladungen. Der
Pegel dieses Vorspannungspotentials wird so
gewählt, daß er im
wesentlichen gleich dem Potential der Ladungen ist, die auf den Bereichen der photoleitenden
Aufzefchnungsschicht 16 bleiben, die nicht mit dem Licht von der Lichtquelle bestrahlt
werden. Ein Aufzeichnungsblatt oder ein Aufzeichnungsbogen 50 aus flachem Papier
wird in einer durch den pfeil D angedeuteten Richtung zugeführt, wobei er in gleitenden
Eingriff mit der Oberfläche der photoleitenden Trommel 10 kommt, und in diesem Zustand
des Aufzeichnungsbogens egt eine Corona-Ladungseinheit 16 eine Bildübergabe-Vorspannung
an den Aufzeichnungsbogen 50 an, so daß das auf der Oberfläche der photoleitenden
Trommel 10 ausgebildete Farbstoffbild auf den Aufzeichnungsbogen 50 übertragen werden
kann Diese Coro.a-Ladungseinheit 60 erzeugt eine Corona negativer Polarität.
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Bei einem ersten Schritt des Aufzeichnungsvorganges in einem derartigen
elektrostatischen Aufzeichnungsgerät wird die Oberfläche der photoleitenden Trommel
10 mit Ladungen positiver Polarität von der Ladungseinheit 20 greíchJ-örmig geladen,
während sich die photoleitende Trommel 10 in ich-tung des Pfeiles A dreht., In einem
zweiten Schritt wird ein optisches Bild durch das optische System 30 auf die photoleitende
Aufzeichnungsschicht 6 proJiziert! um ein elektrostatisches latentes Bild auf der
Oberfläche der photoleitenden. Trommel 10 auszubilden In einem dritten Schritt wird
das auf der Oberfläche der photoleitenden Trommel 10 ausgebildete elektrostatische
latentP Bild durch Umkehrentwicklung mit der Entwicklungseinheit 40 entwickelt.
Genauer gesagt drehen sich bei diesem dritten Schritt die Magnetwalze 46 und/oder
die Buchse 48 in der Entwicklungseinheit 40 in die Richtungen der Pfeile B undXoder
C, und die Farbstoffteilchen 42 werden durch die Anziehungskraft der Magnetwalze
46 auf die Oberfläche der Buchse 48 gezogen, um ezne Magnetbürste zu bilden, die
sich in Richtung des Pfeiles C dreht, während ein Lichtkontakt an ihrer äußersten
Oberfläche mit der Oberfläche der photoleitenden Trommel 10
erfolgt.
Da die Spannungsquelle 49 für das Vorspannungspotential dieses Vorspannungspotential
mit der oben angegebenen Polarität zwischen der photoleitenden Trommel 10 und der
Buchse 48 anlegt, werden die Farbstoffteilchen 42 in einer Polaritätsanordnung polarisiert,
wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, so daß die polarisierten Farbstoffteilchen 42
sich auf den von positiven Ladungen freienBeichen der Oberfläche der photoleitenden
Trommel 10 absetzen. Somit erfolgt die Umkehrentwicklung des elektrostatischen latenten
Bildes, das auf der Oberfläche der photoleitenden Trommel 10 ausgebildet ist. Das
Vorspannungspotential, das zwischen dem leitenden Basisteil 12 der photoleitenden
Trommel 10 und der Buchse 48 der Entwicklungseinheit 40 angelegt wird, liegt in
der Größenordnung von 800 V, und die Buchse 48 befindet sich in einem sehr geringeNbstand
von dem Basisteil 12 Wenn der Spalt zwischen der Buchse 48 und dem Basisteil 12
so gewählt wird, daß er beispielsweise 0,5 mm beträgt, so besitzt der Potentialgradient
zwischen ihnen eine Steilheit von ungefähr 1.600 V pro mm. Aufgrund eines derartig
steilen Potentialgradienten können unerwünschte elektrische Funken oder Entladungen
auftreten, wenn die photoleitende Aufzeichnungsschicht 16 undZoder die Buchse 48
Fehler aufweisen, beispielsweise feine Löcher und lokale Einschlüsse von elektrisch
leitenden feinen Teilchen. Gemäß der Erfindung kann jedoch das Auftreten derartiger
unerwünschter elektrischer Funken oder Entladungen im wesentlichen vermieden werdenr
und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Schicht 14 mit hohem spezifischen Vclumenwiderstand
zwischen das leitende Basisteil 12 und die photoleItede Aufzeichnungsschicht 16
der photoleitenden Trommel 1< gesc^-~tet ist. Selbst wenn derartige unerwünschte
elektrische Funken oder Entladungen auftreten könnten, so absorbiert oder verbraucht
die Schicht 14 mit hohem spezifischen Volumenwiderstand die Energie der elekürischen
Funken oder Entladungen und verhindert damit eine weitere Ausbreitung des elektrischen
Funken oder der Entladung, so daß eine rehlaufzeichnung
des Bildes
sowie eine Beschädigung der photoleitenden Aufzeichnungsschicht 16 und/oder der
Buchse 48 in zuverlässiger Weise vermieden werden können.
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In einem vierten Schritt des Aufzeichnungsvorganges steht ein Aufzeichnungsbogen
50 aus glattem Papier in laufendem Eingriff mit der bildtragenden Oberfläche der
photoleitenden Trommel 10, und da die Bildübergabe-Vorspannung von der Corona-Ladungseinheit
60 von der nicht in Eingriff stehenden Seite des Aufzeichnungsbogens 50 angelegt
wird, wird das auf der Oberfläche der photoleitenden Trommel 10 hergestellte Farbstoffbild
auf den Aufzeichnungsbogen 50 übertragen. AnschlieBend wird das auf den Aufzeichnungsbogen
50 übertragene Farbstoffbild mit einer nicht dargestellten Fixierelnheit fixiert.
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Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei
der, anstatt die Schicht 14 mit hohem spezifischen Volumenwiderstand als Schicht
unter der photoleitenden Aufzei.chnungsschicht 16 in der photoleitenden Trommel
10 auszubilden, die Oberfläche der Buchse 48 in der Entwicklungseinheit 40 mit einer
Schicht 48A mit hohem spezifischen Volumenwiderstand überzogen ist, um in gleicher
Weise das Auftreten von unerwünschten elektrischen Funken oder Entladungen auf ein
Minimum zu bringen. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform können ebenfalls unerwünschte
elektrische Funken oder Entladungen, dle in dem Zwischenraum zwischen der photoleitenden
Tronrmel 10 und der Buchse 48 auftreten könnten, im wesentlichen vermieden werden,
und es kann eine ebenso wirksame Umkehrentwicklung wie bei der oben beschriebenen
Ausführungsform erreicht werden. Bei dieser Ausführungsform wird der spezifische
Volumenwlderstand der die Buchse 48 bedeckenden Schicht 48A mit hohem spezifischen
Volumenwiderstand so ausgewählt, daß dieser höher als 106v%-cm ist und vorzugsweise
im Bereich zwischen 108.>-cm bis 1012Q-cm liegt, da diese an
der
Oberfläche liegende Schicht 48A nichts mit der Bildung des elektrostatischen latenten
Bildes zu tun hat. Ein übermäßig hoher spezifischer Volumenwiderstand ist jedoch
insofern unerwünscht, als die an der Oberfläche liegende Schicht 48A durch Reibung
geladen werden kann, was den Effekt der Umkehrentwicklung beeinträchtigt. Es ist
daher vorzuziehen, zusätzlich geeignete Mittel vorzusehen, um Ladungen von der an
der Oberfläche angeordneten Schicht 48A zu entfernen. Die Anordnung der Schicht
48A mit hohem spezifischen Volumenwi-Widerstand bei der Ausführungsform nach Fig.
5 unterscheidet sich von der nach Fig. 3 und 4. Somit kann unter dem Gesichtspunkt,
das das Auftreten von unerwünschten elektrischen Funken oder Entladungen an den
Stirnflächen der Buchse 48 vermieden werden sollen, die Länge der Buchse 48 so gewählt
werden, daß sie größer ist als die der photoleitenden Trommel 10, oder aber die
Schicht 48A mit hohem spezifischen Volumenwiderstand kann so ausgedehnt werden,
daß sie zumindest einen Teil der Stirnflächen der Buchse 48 bedeckt, wenn die Buchse
48 und die Trommel 1-0 die gleiche Länge aufweisen. Obwohl bei dieser Ausführungsform
von der Anbringung der Schicht 48A mit hohem spezifischen Volumenwiderstand auf
der Buchse 48 in der Entwickuseinheit 40 die Rede ist! um die unter der photoleitenden
Aufzeichnungsschicht 1-6 liegende Schicht 14 mit hohem spezifischen Volumenwiderstand
in der photoleitenden Trommel 10 zu ersetzen, ist für den Fachmann ersichtlich,
daß auch beide Schichten 14 und 48A vorgesehen sein können.
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Aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung ergibt sich, daß nunmehr
ein verbsssertes neuartiges elektrostatisches Aufzeichnungsgert zur Verfügung steht,
bei dem das Auftreten von unerwünschten elektrischen Funken oder Entladungen in
dem Zwischenraum zwischen der photoleitenden Trommel und der Entwicklungseinheit
im wesentlichen vermieden werden können, so daß eine Beschädigung der photoleitenden
Trommel
und/oder der Buchse in zuverlässiger Weise vermieden und
Aufzeivchnungen oder Kopien guter Qualität durch Umkehrentwicklung erhalten werden
können.