DE3017400A1

DE3017400A1 - Vorrichtung zum steuern eines fluessigkeitsfilmes mit einer rotierenden dosierwalze

Info

Publication number: DE3017400A1
Application number: DE19803017400
Authority: DE
Inventors: Austin E Dauis
Original assignee: Nashua Corp
Current assignee: Nashua Corp
Priority date: 1979-05-21
Filing date: 1980-05-07
Publication date: 1980-12-04
Also published as: JPS5638066A; AU5804180A; GB2050877A; FR2457515A1; GB2050877B; US4248522A; CA1139547A

Description

DR.-ING. DIPL.-ING.M. SC. OlPL.-F-HYi». JR. OIPL.-PHYS. DIPL.-PHY8.Dfj. HÖGER-STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER BOEHME PATENTANWÄLTE ! N STUTTGART λλΊΠ/ ΠΠ

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A 44 103 b Anmelder: Nashua Corporation

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30. April 1980 Nashua, New Hampshire

USA

Beschreibung

Vorrichtung zum Steuern eines Flüssigkeitsfilmes mit einer rotierenden Dosierwalze

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Steuern der Schichtdicke eines Flüssigkeitsfilmes auf einer rotierenden Trommel, insbesondere eines Entwicklerflüssigkeitsfilmes auf einem mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenen Druckzylinder eines elektrostatischen Kopiergerätes, mit einer parallel zu der Trommel angeordneten und durch zwei Abstandselemente an ihren Enden in geringem Abstand von der Oberfläche der Trommel gehaltenen rotierenden Dosierwalze.

Vorrichtungen dieser Art sind aus den US-Patentschriften 39 07 423, 39 57 016, 40 23 899 und 40 52 959 bekannt. Sie dienen dazu, bei einem elektrostatischen Kopiergerät den Überschuß an flüssigem Toner abzustreifen, der die Schärfe der Abzüge beeinträchtigen und das Trocknen des Abzugspapieres verlangsamen würde.

Bei den bekannten Vorrichtungen werden für die Abstandselemente, welche die Dosierwalze in geringem Abstand von der Trommeloberfläche halten, Kugellager verwendet, deren Außenring entweder in einem Gehäuse des Kopiergerätes befestigt ist (Australische Patentschrift 269 855) oder kraftschlüssig und ohne Gleiten auf der Trommeloberfläche läuft. Kugellager haben jedoch den Nachteil, daß sie genau ausgerichtet, geschmiert" und vor allem aber sorgfältig gegen das Austreten von Schmierfett und gegen das Eindringen des zum Entwickeln des latenten elektro-

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statischen Bildes verwendeten flüssigen Toners abgedichtet werden müssen. Überdies müssen die mit ihnen verwendeten Trommeln meist mit gehärteten Rändern ausgerüstet sein, beispielsweise bei Trommeln aus Aluminium mit eloxierten Laufbahnen, um die Abnutzung durch die auf ihnen abrollenden Kugellager-Außenringe in einem vertretbaren Rahmen zu halten.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Steuern eines Flüssigkeitsfilmes mit einer rotierenden Dosierwalze der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne Kugellager und ohne gehärtete Trommelränder auskommt.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung dieser Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abstandselemente als koaxial zu der Dosierwalze angeordnete Abstandsrollen ausgebildet sind, die drehfest mit den beiden Enden der Dosierwalze verbunden sind und einen Durchmesser aufweisen, der um einen vorgegebenen geringen Betrag größer ist als der Durchmesser eines mittleren Dosierteiles der Dosierwalze, daß die Dosierwalze durch eine Federvorrichtung in Richtung auf die Trommel vorgespannt ist, daß eine Antriebsvorrichtung für die Dosierwalze vorgesehen ist, mit welcher die Dosierwalze in dem gleichen Drehsinn antreibbar ist wie die Trommel, und daß die Abstandsrollen zumindest an ihrer Oberfläche derart ausgebildet sind, daß sie auf der Oberfläche der Trommel zu gleiten vermögen.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie einfach und kostengünstig herzustellen ist, infolge geringer Abnutzung eine lange Lebensdauer aufweist und sehr störsicher arbeitet, weil sie von dem flüssigen Toner nicht angegriffen wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung nach dem

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Hauptanspruch sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert, denen weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines elektrostatischen Kopiergerätes mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles,

Fig. 4 eine Vorderansicht auf eine Abstandsrolle,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Vorderansicht auf den Dosierteil einer Dosierwalze,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines anderen Ausführurigsbeispieles und

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Fotokopiergerät 8 dargestellt, das eine lichtempfindliche Trommel 10 aufweist, beispielsweise eine Aluminiumtrommel mit einer lichtempfindlichen Selenschicht, die gemäß einem Pfeil 12 im Gegenuhrzeigersinn rotiert. Eine Koronaentladung 14 lädt die Trommel 10 auf +1000 V Gleichspannung auf.

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Die geladene Trommel 10 wird dann Lichtstrahlen 16 von einem. zu kopierenden Bild in einer Belichtungsstation 17 ausgesetzt, wo zunächst ein latentes Ladungsbild entsteht. In einer Entwicklungsstation 17a wird dieses latente Ladungsbild mit einem negativ aufgeladenen flüssigen Toner in Kontakt gebracht und dadurch zu einem realen Bild entwickelt. Dabei gelangt der Toner von einem Vorratsbehälter 17b zwischen Trommel 10 und einer Entwicklungselektrode 17c.

Die nasse Tronuneloberflache mit dem entwickelten Bild passiert dann eine Dosierwalze 20, wo die Schichtdicke des Flüssigkeitsfilmes gesteuert und auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird. An der Dosierwalze 20 liegt ein Abstreifer 22 an einem mittleren Dosierteil 23 (Fig. 3) an, der den überschüssigen Toner von der Dosierwalze 20 in den Vorratsbehälter 17b zurückgelangen läßt.

Ein vorteilhafterweise als Bogen ausgebildeter Druckträger 24 wird in einer Ubertragungsstation 25 der Trommeloberfläche zugeführt, wo eine positive Koronaentladung 26 an der Rückseite des Druckträgers 24 die übertragung der Tonerpartikel von dem entwickelten Ladungsbild auf den Druckträger 24 bewirkt. Der Druckträger 24 gelangt dann anschließend von einem Punkt 27 über eine Bahn 28, die durch Führungswalzen 30 und 32 gebildet ist, zur Ablage.

Nach der übertragung des Ladungsbildes verbleibende Tonerreste werden mit Hilfe einer Reinigungswalze 36 und einer Rakel 38 von der Trommel 10 entfernt. Schließlich wird die Trommeloberfläche vor der nächsten Aufladung durch eine Wechselspannungs-Korona 40 elektrisch neutralisiert.

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Nach Passieren der Entwicklungselektrode 17c weist die Trommel-Oberfläche das entwickelte Ladungsbild und einen Oberschuß an flüssigem Toner auf. Wenn der Druckträger 24 hiermit in Kontakt gebracht wird, bestünde, vor allem, wenn er aus Papier wäre, die Gefahr, daß er zu sehr benäßt wird und dann nur sehr schwierig getrocknet werden kann. Außerdem könnte auch die Auflösung des übertragenen Bildes unter dem Flüssigkeitsüberschuß •leiden. Die Lösung für dieses Problem bringt nun die gemäß der Erfindung ausgestaltete Dosierwalze 20.

In Fig. 2 ist die räumliche Anordnung der Trommel 10 und der Dosierwalze "20 dargestellt. Die Trommel 10 rotiert um eine Welle 42 in Richtung des Pfeiles 12 und weist eine lichtempfindliche Selenschicht 47 auf, deren Breite der Länge des mittleren Dosierteiles 23 der Dosierwaze 20 entspricht. An den Enden des Dosierteiles 23 befinden sich Abstandsrollen 48 und 50, die aus zylindrischen Scheiben 52 und 54 bestehen und durch Halsteile 56 und 58 geringeren Durchmessers von dem Dosierteil 23 getrennt sind.

Γη dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der mittlere Dosierteil 23 ungefähr 267 mm lang und jede Abstandsrolle 48 und 50 etwa 13 mm und jeder Halsteil 56 und 58 etwa 5 mm breit. Wenn die Trommel XO über ihre ganze Länge einen konstanten Radius von 60 mm besitzt, kann der Radius der Abstandsrollen 48 und ΐ4 mm und der Radius des mittleren Dosierteils 23 etwa 130 Mikrometer weniger betragen.

Gemäß Fig. 2 liegen die Abstandsrollen 4S und 50 mit Laufflächen 60 und 62 gegen Randbereiche 63 einer Trommeloberfläche 64 an, und eine Oberfläche 65 des mittleren Dosierteils 23 weist einen Abstand von der Oberfläche 64 auf, so daß sich dort ein Spalt

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bildet. Wenn die lichtempfindliche Selenschicht 47 etwa 40 Mikrometer dick ist, hat also der Spalt 66 eine Breite von 90 Mikrometern .

Die Dosierwalze 20 ist um eine Welle 68 drehbar, die sich über die Abstandsrollen 48 und 50 hinaus durch federbelastete Lager 70 hindurch erstreckt. Die Lager 70 sind durch Zugfedern 72 an Halterungen 74 an einem hier nicht näher dargestellten Rahmen des Fotokopiergerates 8 befestigt. Die Zugfedern 72 ziehen die Dosierwalze gegen die Trommeloberfläche 64 und halten die Laufflächen 60 und 62 der Abstandsrollen 48 und 50 in Gleitkontakt mit den Randbereichen 63.

Auf der Welle 68 befindet sich ein Ritzel 76, das über eine Kette 7 8 von einem Zahnrad 80 auf der Welle 42 der Trommel 10 angetrieben wird. Die Dosierwalze 20 dreht sich somit als feste Einheit stets zusammen mit der Trommel 10, und zwar in der gleichen, durch den Pfeil 12 und einen Pfeil 81 angegebenen Gegenuhrzeigerrichtung. Hierdurch gleiten die Laufflächen 60 und62 der Abstandsrollen 48 und 50 reibungsarm über die Randbereiche 63 der sich in entgegengesetzter Richtung vorbeibewegenden Trommeloberflache 64, und auch die Oberfläche 65 des mittleren Dosierteils 23 bewegt sich der Trommeloberfläche 64 entgegen.

In den Fig. 3 bis 7 sind Details eines ersten Ausführungsbaispieles der Dosierwalze 20 dargestellt. Gemäß Fig. 6 und 7 ist der mittlere Dosierteil 23 ein langgestreckter Kreiszylinder. Er besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus massivem Aluminium. Die zu dem Dosierteil 23 koaxiale Welle 68 kann dabei ebenfalls aus Aluminium bestehen und mit dem Dosierteil 23 einstückig sein, sie kann aus Stahl bestehen und sich ganz durch den Dosierteil 23 erstrecken,oder sie kann aus zwei Wellenenden be-

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stehen, die in Bohrungen in den Stirnflächen des Dosierteiles 23 eingepreßt sind. Die Welle 68 weist hier einen Paßstift 81a auf, der sich radial durch die Welle 68 erstreckt. Weiterhin ist die Welle 68 mit Einschnitten 82 für die Aufnahme von sog. Ε-Ringen versehen.

Entsprechend den Fig. 4 und 5 besteht die Abstandsrolle 50 .(die Abstandsrolle 48 ist identisch aufgebaut) aus der Scheibe 54 und dem Halsteil 58. Konzentrisch zu der Lauffläche 62 erstreckt sich eine Bohrung 83 für die Wello 68 durch die Abstandsrolle 50 hindurch, und in der Stirnfläche des Halsteiles 58 ist eine radiale Führungsbohrung 84 für den Paßstift 81a vorgesehen.

Die Abstandsrolle 50 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Polyolefin, beispielsweise aus "Pennlon". Es können aber auch andere Materialien, wie "Teflon", Vinylazetale, Olefine, "Rulon" u. dgl. verwendet werden, welche die notwendigen Gleit- und Abriebeigenschaften aufweisen. Dabei sollte das Material für die Lauffläche 62 der Abstandsrolle 50 selbstschmierend sein, um die Reibung mit der Trommeloberfläche 64 klein zu halten, sowie hart und zäh, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

Gemäß Fig. 3 ist die Dosierwalze 20 so auf der Welle 68 zusammengestellt worden, daß die Führungsbohrung 84 zunächst mit dem Paßstift 81a ausgerichtet ist und dann eine Preßverbindung bildet. Die beiden Paßstifte 81a stellen dadurch die drehfeste Einheit der Ahstandsrollen 48 und 50 mit dem Dosierteil 23 sicher. Einer der Einschnitte 82 der Welle 68 ist so angeordnet, daß in ihn, neben der vorzugsweise in Kontakt mit einer Stirnfläche des Dosierteiles 23 stehenden Abstandsrolle,5Oy ein E-Ring einschnappen kann, der die Anordnung gegen axiales Verschieben

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sichert. Die Abstandsrolle 50 und der Dosierteil 23 müssen sehr genau geformt und koaxial sein, damit die Breite des Spaltes' 66 zwischen der Trommel 10 und dem Dosierteil 23 bei der Drehung der Dosierwalze 20 weitgehend konstant bleibt.

Im Betrieb des Kopiergerätes 8 entfernt die Dosierwalze 20 die nach der Entwicklung auf der Trommeloberfläche verbleibende überschüssige Tonerflüssigkeit. Die Breite des Spaltes 66 zwischen dem Dosierteil 23 und der Trommeloberfläche 64 ist dabei bekanntermaßen einer der Parameter, der für die Dicke der an der Übertragungsstation 25 noch vorhandenen Tonerflüssigkeit maßgeblich ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die gesamte Dosierwalze 20 als eine einzige, in sich drehfeste Einheit rotiert und dabei zwangsläufig von der Trommelwelle angetrieben wird. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dreht sich die Trommel 10 beispielsweise mit 3 4 U/min (entsprechend 213 mm/s Umfangsgeschwindigkeit) und die Dosierwalze 20 mit 396 U/min (581 mm/s). Diese drehfeste einheitliche Konstruktion der Dosierwalze 20 hat zusammen mit der beschriebenen Arbeitsweise zur Folge, daß die Laufflächen 60 und 62 der Abstandsrollen 48 und 50 auf den sich in entgegengesetzter Richtung bewegenden Randbereichen 63 der Trommeloberfläche 64 gleiten.

Die HaIsteile 56 und 58 der Abstandsrollen 48 und 50 der Dosierwalze 20 bilden Auffangkanäle für Tonerflüssigkeit, die unter der Wirkung des Dosierteiles 23 nach den Seiten, also parallel zu den Achsen von Trommel und Dosierwalze, weggedrückt wird. Sie verhindern dabei, daß Tonerflüssigkeit nach oben über die Laufflächen 60, 62 der AbstandsrοIlen 48, 50 gelangt und weiterhin, daß sich Tonerflüssigkeit zwischen der Dosierwalze

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und der Trommel 10 ansammelt und dort unerwünschte elektrische Leiterbahnen bildet.

In dem gezeigten Aasführungsbeispiel sind die Abstandsrollen 43 und 50 zur leichteren Herstellbarkeit getrennt gefertigt und dann erstmit dem mittleren Dosierteil 23 der Dosierwalze 20 zu einer einzigen, in sich drehfesten Einheit verbunden worden, weil sie wegen der unterschiedlichen Durchmesser getrennt einfacher hergestellt werden können. Die dargestellte Anordnung erleichtert aber auch die Wartung, weil z. B. bei einer Abnutzung der Abstandsrollen nur diese ausgetauscht werden müssen und nicht der kostspieligere mittlere Dosierteil 23 mit ersetzt werden muß.

In Fig. 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Dosierwalze 2OA gezeigt, die aus einem einzigen Materialstück gefertigt worden ist, so daß die Abstandsrollen 50A aus dem Dosierteil 23A herausgearbeitet sind und mit diesem eine strukturelle Fortsetzung bilden. Dabei haben die Abstandsrollen 50A einen etwas größeren Durchmesser als der mittlere Dosierteil 23A. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind also die-Abstandsrollen 50A bereits von der Struktur her mit dem Dosierteil 23A einstückig.

Bei der Herstellung der Dosierwalze 20A nach der Erfindung können verschiedene weitere Abwandlungen vorgenommen werden. So kann beispielsweise die Dosierwalze einschließlich der hervorstehenden Wellenenden 68A als Ganzes aus einem elektrisch isolierenden Olefin gebildet werden. Es kann aber auch der Dosierteil 23A zusammen mit den Abstandsrollen 50A aus einem Material geformt werden und dann in eine durch die ganze.Dosierwalze führende koaxiale Bohrung eine Stahlwelle eingeschoben werden.

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Aus Fig. 9 ist schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich, bei dessen Dosierwalze 2OB die Abstandsrollen 5OB jeweils aus einem zylindrischen Streifen 92 aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind, der auf einem Träger in Form eines Rades 91 angebracht ist. Der Streifen 92, der beispielsweise aus "Pennlon" besteht, hat dabei die gleichen Selbstschmier- und Abriebeigenschaften wie zuvor die Abstandsrolle 50.

Das dargestellte Rad 91 hat einen ümfangsteil 92, der, beispielsweise mit Hilfe von Streben oder Speichen 94, mit einer zentralen Nabe 96 verbunden ist. Die Nabe 9 6 kann im Preßsitz auf der von dem Dosierteil 23B hervorragenden Welle 68B angebracht sein. Das Rad 91 kann aber auch ein massiv ausgebildeter Teil sein, beispielsweise aus Aluminium, und in üblicher Weise auf der Welle 68 befestigt sein. Andere solche Konstruktionen nach Art von "Rad und Reifen" sind dann für den Fachmann naheliegend.

Auch der Antrieb der Dosierwalze 20 kann auf verschiedene Weise geschehen, beispielsweise auch durch einen eigenen Antriebsmotor. Die Dosierwalze 20 kann auch auf beliebig andere Weise gegen die Trommel 10 vorgespannt werden als durch die beschriebenen Zugfedern 72.

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Claims

DIPL.-PHYS. OR. OR.-ING. D1PL.-INS. Ul. PC. Ul PL-PHV S. OF). DIPL.-PHYS.

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Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Steuern der Schichtdicke eines Flüssigkeitsfilms auf einer rotierenden Trommel, insbesondere eines Entwicklerflüssigkeitsfilms auf einem mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenen Druckzylinder eines elektrostatischen Kopiergerätes, mit einer parallel zu der Trommel angeordneten und durch zwei Abstandselemente an ihren Enden in geringem Abstand von der Oberfläche der Trommel gehaltenen rotierenden Dosierwalze, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente als koaxial zu der Dosierwalze (20) angeordnete Abstandsrollen (48, 50) ausgebildet sind, die drehfest mit den beiden Enden der Dosierwalze (20) verbundensind und einen Durchmesser aufweisen, der um einen vorgegebenen geringen Betrag größer ist als der Durchmesser eines mittleren Dosierteiles (23) der Dosierwalze (20), daß die Dosierwalze (20) durch eine Federvorrichtung (72) in Richtung auf die Trommel (10) vorgespannt ist, daß eine Antriebsvorrichtung (80) für die Dosierwalze (20) vorgesehen ist, mit welcher die Dosierwalze (20) in dem gleichen Drehsinn antreibbar ist wie die Trommel (10) , und daß die Abstandsrollen (48, 50) zumindest an ihrer Oberfläche (60, 62) derart ausgebildet sind, daß sie auf der Oberfläche (64) der Trommel (10) zu gleiten vermögen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsrollen (48, 50) lösbar mit den beiden Enden der Dosierwalze (20) verbunden sind.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsrollen (48, 50) mit Hilfe von durch radiale Bohrungen (84) in den Abstandsrollen (48, 50) geführten Paßstiften (81a) auf zwei Wellenenden (68) der Dosierwalze (20) befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsrollen (48, 50) einstückig mit dem mittleren Dosierteil (23) der Dosierwalze (20) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial durch die Dosierwalze (20) eine den Abstandsrollen (48, 50) und dem mittleren Dosierteil (23) gemeinsame Welle (68) führt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Trommel (10) aus einer Unterlage besteht, die in einem mittleren Teil mit einer lichtempfindlichen Schicht (47) versehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsrollen (48, 50) in Randbereichen (63) auf der Unterlage zu gleiten vermögen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden des mittleren Dosierteiles (23) der Dosierwalze (20) und den Abstandsrollen (48, 50) jeweils ein Halsteil (56, 58) geringeren Durchmessers vorgesehen ist. .

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsrollen (48B, 50B) jeweils aus einem Rad (91) bestehen, das mit einer Nabe (96) fest auf einem Wellenende (68) der Dosierwalze (20) aufsitzt und auf

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einem vorzugsweise von Speichen (9 4) getragenen Umfangsteil (92) einen Streifen (90) aus einem Material trägt, das auf der Oberfläche (64) der Trommel (10) zu gleiten vermag.

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