DE3242797A1

DE3242797A1 - Elektrostatisches vervielfaeltigungsgeraet

Info

Publication number: DE3242797A1
Application number: DE19823242797
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Iruma Saitama Kimura; Tadashi Kunitachi Tokyo Miwa; Yukio Okamoto; Noriyoshi Hachioji Tokyo Tarumi
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1983-06-01
Also published as: US4531825A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisches Vervielfältigungsgerät, bei dem ein auf einem Tonerbildträger befindliches Tonerbild auf ein Zwischenträgerelement übertragbar und von diesem weiter auf ein Übertragungsmaterial übertragbar und auf letzterem fixierbar ist.

Es ist ein elektrostatisches Vervielfältigungsgerät mit einem trommeiförmigen Tonerbildträger und einem Zwischenträgerelement in Form eines mit der Mantelfläche des To-

10 nerbildträgers in fester Berührung stehenden endlosen Bands bekannt (vgl. JP-PS 41 679/71 sowie JP-OSen 78 559/74 und 100 582/80 usw.). Ein solches Gerät ermöglicht die Herstellung von Wiedergabe- bzw. Kopiebildern hoher Güte nach einem sog. Retentionsverfahren, bei dem

15 zahlreiche gleiche Kopiebilder durch einmalige Erzeugung

eines Latentbildes auf dem Tonerbildträger und durch Wiederholung der Entwicklung und übertragung des Latentbildes hergestellt werden können; hierdurch wird demzufolge die Vervielfältigungsgeschwindigkeit erhöht. Außer dem bietet ein solches Gerät den Vorteil, daß übertragung und Fixierung auch bei Verwendung eines leitenden Einkomponententoners auf einem übertragungselement aus gewöhnlichem Papier erfolgen können und damit eine Vereinfachung des Entwicklungssystems, eine Verbesserung der Bildgüte usw. gewährleistet werden. Nachteilig bei diesem Gerät ist jedoch, daß mindestens zwei drehbare Walzen für den Antrieb des Bands des Zwischenträgerelements erforderlich sind, was einer Verkleinerung von Größe und Gewicht des Vervielfältigungsgeräts zuwiderläuft.

Andererseits ist ein elektrostatisches Vervielfältigungs gerät bekannt, bei dem Gewicht und Abmessungen ohne weiteres verkleinert werden können und dessen Zwischenträgerelement walzenförmig ausgebildet ist (vgl. JP-OS 41 679/71, JP-PS 8 484/72, JP-GM 7 945/81 usw.). Bei die sem Gerät ist zur weiteren Verringerung von Größe und Ge wicht insbesondere eine Wärmequelle für das Fixieren des Tonerbilds auf dem Übertragungsmaterial in das walzenförmige Zwischenträgerelement eingebaut. Da das Tonerbild vom Tonerbildträger sicher auf das walzenförmige Zwischenträgerelement übertragen werden muß, ist letzteres zusätzlich mit einer Schicht aus einem elastischen Werkstoff unter einer übertragungs(körper)oberflächenschicht versehen, so daß die Berührung zwischen der Mantelfläche des Tonerbildträgers und der Mantelfläche des Zwischenträgerelements über die gesamte Breite hinweg gleichmäßig und unter gleichmäßigem Druck erfolgt. Bei

einem mit einer solchen elastischen Schicht versehenen Zwischenträgerelement verlängert sich jedoch die Aufheizzeit vom Beginn der Erwärmung bis zur Bereitschaft für übertragung und Fixierung, auch wenn die Wärmequelle im Inneren des Zwischenträgerelements angeordnet ist. Zur Verkürzung der Aufheizzeit oder Warmlaufzeit muß daher die Dicke einer den Kern des Zwischenträgerelements bil-

-,Q denden Metallwalze möglichst weitgehend, jedoch in einem Ausmaß, bei dem unter dem Ubertragungsdruck keine Verformung hervorgerufen wird, verkleinert und weiterhin auch dife elastische Schicht des Zwischenträgerelements so dünn wie möglich ausgebildet werden. Dennoch erweist

je sich die Verkürzung der Aufheiz- oder Warmlaufzeit als ziemlich schwierig, weil normalerweise auf der Mantelfläche des Zwischenträgerelements eine die übertragung des Tonerbilds verbessernde, 500 μΐη dicke Übertragungskörperschicht aus Silikon oder Fluoridharz vorgesehen ist, welche die übertragung des Tonerbilds vom Tonerbildträger auf das Übertragungsmaterial sicherstellen soll. In der Praxis ist es mithin äußerst schwierig, ein elektrostatisches Vervielfältigungsgerät zu realisieren, mit dem eine Verkleinerung der Abmessungen und des Gewichts erreicht wird, die übertragung und Fixierung des Tonerbilds sicher und stabil möglich ist und weiterhin eine Verkürzung der Aufheizzeit ,mi-t; e^nem Zwischenträgerelement in Kombination mit einem Tonerbildträger, dessen Oberfläche eine mangelhafte elastische Verformbarkeit be-

go sitzt, erzielt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines verbesserten elektrostatischen Vervielfältigungsgeräts, bei dem die vorstehend geschilderten Mängel gg ausgeräumt sind und das aufgrund einer speziellen Kon-

struktion mit kleinen Abmessungen und verringertem Gewicht ausgebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Toner- IQ bildträger als Band mit einer Schicht aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet ist und daß das Zwischenträgerelement die Form einer Walze besitzt. Bei diesem Vervielfältigungsgerät wird das auf dem Tonerbildträger erzeugte Tonerbild auf das Zwischenträgerelement und von jg diesem weiter auf das Übertragungsmaterial übertragen und auf.letzterem fixiert.

In anderer Ausführungsform kennzeichnet sich die Erfin-, dung dadurch, daß der Tonerbildträger bandförmig ausgebildet ist und daß eine Ubertragungs-Andruckwalze vorgesehen ist, deren Mantelfläche mit einem elastischen Körper bedeckt ist und die gegen die Rückseite des Bands andrückt und dabei den Tonerbildträger in Andruckberührung mit dem Zwischenträgerelement bringt. Aufgrund dieser Merkmale der Erfindung wird es unnötig, die elastische Materialschicht auf dem Zwischenträgerelement vorzusehen. Infolgedessen kann das elektrostatische Vervielfältigungsgerät mit kleineren Abmessungen und verringertem Gewicht ausgebildet sein; dabei ist auch eine Verkürzung der Warmlaufzeit realisierbar.

In weiterer Ausführungsform der Erfindung ist der Tonerbildträger als Trommel (Zylinder) mit einer aus einem elastischen Werkstoff bestehenden Oberflächenschicht ausgg gebildet, die durch eine Andruckkraft elastisch verforra-

bar ist, während das Zwischenträgerelement in Form einer Walze an den Tonerbildträger andrückt, um dabei das Tonerbild zu übertragen. Mit dieser Ausführungsform können neben den vorstehend genannten Wirkungen eine stabile und sichere übertragung und Fixierung gewährleistet werden.

Iro folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene schematisehe Darstellung eines (Teils eines) Verviel

fältigungsgeräts mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teil-Schnittansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Anstiegszeit

der Oberflächentemperatur eines walzenförmigen Zwischenträgerelements,

Fig. 4 und 5 der Fig. 2 ähnelnde Darstellungen von

Übertragungs-Andruckwalzen bei anderen Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 6 eine Schnittansicht noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Ausschnitt aus Fig. 6.

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Bei dem in Fig. 1 dargestellten elektrostatischen Vervielfältigungsgerät ist ein bandförmiger Tonerbildträger 1 um eine Antriebsrolle 2 und eine Spannrolle 3 herumgelegt, die im Uhrzeigersinn umlaufen, und durch eine sich ebenfalls im Uhrzeigersinn drehende übertragungs-Andruckwalze 4 gegen ein walzenförmiges Zwischenträgerelement 5 angedrückt. Längs der Bewegungsstrecke

IQ des Tonerbildträgers 1 sind, wie bei den bisherigen Geräten dieser Art, ein Reinigungsmechanismus, ein ein latentes Ladungsbild erzeugender Mechanismus, ein Tonerentwicklungsmechanismus usw. angeordnet, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Nach der Reinigung der Ober-

!5 fläche des Tonerbildträgers 1 durch den Reinigungsmechanismus wird durch den Ladungsbilderzeugungsmechanismus ein latentes elektrostatisches Bild bzw. Ladungsbild erzeugt, das durch den Tonerentwicklungsmechanismus zu einem Tonerbild entwickelt und mittels der übertragungs-Andruckwalze 4 auf das Zwischenträgerelement 5 übertragen wird. Das Zwischenträgerelement 5, dessen Oberflächengeschwindigkeit derjenigen des Tonerbildträgers 1 entspricht, dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn und überträgt das von ihm abgenommmene Tonerbild auf ein Übertragungsmaterial oder -element P, das durch das Zwischenträgerelement 5 und eine sich mit der gleichen Drehzahl im Uhrzeigersinn drehende Fixier-Andruckwalze 6, zwischen denen das übertragungselement P verspannt wird, zugeführt wird. Das auf das Übertragungselement P übertragene Tonerbild wird auf ersterem fixiert, indem der Toner durch die Wärme des durch eine entsprechende Heizplatte 7 erwärmten Übertragungselements P, durch die Wärme einer in das Zwischenträgerelement 5 eingebauten Wärmequelle 5a sowie durch die Wämre einer in die Fixier-

3g Andruckwalze 6 eingebauten Wärmequelle 6a angeschmolzen wird.

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Bei dieser Anordnung besteht der Tonerbildträger gemäß Fig. 2 aus einem Gebilde mit einer lichtempfindlichen

einem organischen Photoleiter Hauptschicht 1c. aus / , Selen, amorphem Silizium oder dgl. auf der Vorderseite, einer Metall-Zwischenschicht 1b aus einem Blech bzw. einer Folie aus Nickelstahl, rostfreiem Stahl oder dgl. oder einer aufgedampften Aluminiumschicht oder dgl., die eine Längung des Tonerbildträgers oder einen Temperaturanstieg aufgrund von Wärmeabstrah3ung verhindern und außerdem als Elektrode dienen kann, sowie einer elastischen Materialschicht 1c aus Silikongummi oder -kautschuk, Ethylen-Propylengummi, Schwammgummi oder dgl. an der Rückseite.

Die elastische Materialschicht 1c enthält vorzugsweise ein elektrisch leitendes Pulver, wie Ruß oder Metallpulver, so daß sie eine elektrisch leitfähige Schicht bildet und somit für eine Erdung, 3 ie Anlegung einer Spannung usw. zur Verfügung steht. Beim Zwischenträger- _ element 5 ist eine Wärmequelle 5a, beispielsweise ein Halogenlampen-Heizelement, in eine ■ Metallwalze 5b aus Aluminium, rostfreiem Stahl, Eisen oder dgl. eingebaut. Auf der Oberfläche des Zwischenträgerelements 5 ist eine Übertragungs-Hauptschicht 5c aus einem wärmebeständigen Silikon-, Fluoridharz oder dgl. Kunstharz vorgesehen. Der Tonerbildträger 1 und das Zwischenträgerelement 5 stehen über die elastische Materialschicht 1c des Tonerbildträgers 1 gemäß Fig. 2 über ihre gesamte Breite hinweg in gleichmäßiger Andruckberühfung miteinander. Infolgedessen wird ein Tonerbild sicher vom Tonerbildträger 1 auf das Zwischenträgerelement 5 übertragen. Da der Zwischenbildträger 5 einen Aufbau besitzt, bei dem die dünne Übertragungs-Hauptschicht 5c auf der Oberfläche der den Kern bildenden Metallwalze 5b vorgesehen ist und

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die Wärme von der eingebauten Wärmequelle 5a sich somit ohne weiteres zur Walzenoberfläche ausbreiten kann, kann das Tonerbild vom Zwischenträgerelement 5 auf das Ubertragungsmaterial oder -element P übertragen und auf letzterem nach sehr kurzer Warmlaufzeit nach Beginn der Erwärmung durch die Wärmequelle 5 fixiert werden. Für die Ubertragungs-Hauptschicht 5c wird zweckmäßig ein Silikongummi oder Fluoridharz verwendet.

Die Linie bzw. Kurve A gemäß Fig. 3 zeigt die Anstiegszeit der Oberflächentemperatur aufgrund der Wärmequelle 5a des Zwischenträgerelements 5 (Fig. 2), dessen Metallwalze 5b aus rostfreiem Stahl besteht, wobei der zylindrische Teil einen Außendurchmesser von 30 mm und eine Wanddicke von 1 mm besitzt. Die Wärmequelle 5a ist ein Halogenlampen-Heizelement von 800 W, während die Ubertragungs-Hauptschicht 5c mit einer Dicke von 200 um aus Fluoridharz hergestellt ist. Die Linie B in Fig. 3 steht für die Oberflächentemperatur-Anstiegszeit aufgrund der Erwärmung durch die Wärmequelle 5a bei einem Zwischenträgerelement, das neben der erwähnten Ubertragungs-Hauptschicht 5c eine aus Silikongummi bestehende, 2 mm dicke elastische Materialschicht aufweist und dem bisherigen walzenförmigen Zwischenträgerelement entspricht. Während die Oberflächentemperatur beim bisherigen walzenförmigen Zwischenträgerelement auch nach einer Zeitspanne von 50 s nach Beginn der Erwärmung noch nicht 100⁰C erreicht (vgl. Fig. 3), erreicht diese Temperatur beim erfindungsgemäßen, den beschriebenen Aufbau besitzenden Zwischenträgerelement innerhalb von 30 s eindeutig 100⁰C, so daß das Tonerbild bereits nach dieser Zeitspanne vollständig auf dem übertragungselement P fixiert werden kann.

Der bandförmige Tonerbildträger 1 ist nicht auf die waagerechte Anordnung gemäß Fig. 1 beschränkt, sondern kann mittels entsprechender Spannrollen in beliebiger anderer Anordnung umlaufen. Der Tonerbildträger ermöglich somit eher eine Verkleinerung der Abmessungen und Verringerung des Gewichts des elektrostatischen Vervielfältigungsgeräts als der bisherige trommeiförmige Tonerbildträger.

Mit der Erfindung wird somit ein elektrostatisches Vervielfältigungsgerät realisiert, das verkleinerte Größe und geringeres Gewicht besitzt, bei dem/übertragung und Fixierung des Tonerbilds sicher und stabil erfolgen kann und bei dem die Warmlaufzeit für das Fixieren außerordentlich kurz ist.

Die Erfindung ist keineswegs auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern auch auf eine Anordnung anwendbar, bei welcher in eine Fixier-Andruckwalze keine Wärmequelle eingebaut ist oder bei der eine Übertragungselement-Heizplatte weggelassen ist. Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und Fig. 2 die übertragung des Tonerbilds auf das Zwischenträgerelement durch Haftübertragung mittels Drucks erfolgt, ist die Erfindung auch auf die elektrostatische übertragung anwendbar, bei welcher zwischen den Tonerbildträger und das Zwischenträgerelement eine solche Spannung angelegt wird, daß sich das Tonerbild auf das Zwischenträgerelement verlagert.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Übertragungs-Andruckwalze 4 einen Aufbau, bei dem eine elastische Hauptschicht 4b aus einem Werkstoff, wie Gummi oder Schwamm aus Silikon oder

Fluorid, auf der Mantelfläche eines Walzenkerns 4a aus
einem steifen Werkstoff, wie Aluminium, rostfreiem Stahl, Eisen oder Hartkunstharz, vorgesehen ist. Wenn dabei der Tonerbildträger 1 durch die Ubertragungs-Andruckwalze

4 von der Rückseite her gegen das Zwischenträgerelement

5 angepreßt wird, verformt sich die elastische Hauptschicht 4b der Andruckwalze 4 auf die in Fig. 4 darge-

^Q stellte Weise elastisch, so daß eine gleichmäßige Berührung erfolgt, bei welcher der Tonerbildträger 1 über
seine Gesamtbreite in inniger und gleichmäßiger Andruckberührung mit der Mantelfläche des walzenförmigen Zwischenträgerelements 5 steht. Die übertragung des Toner-

2g bilds vom Tonerbildträger 1 auf das Zwischenträgerelement 5 kann mithin sicher und stabil erfolgen.

Beim Tonerbildträger 1 gemäßj Fig. 4 ist eine lichtemp-

einenr organischen Pnotolerter,

findliche Oberflächen-Hauptschicht 1e aus/ , Selen,
2Q amorphem Silizium oder dgl. auf einem 30 bis 500 μΐη dikken Grundkörper 1d aus Metallblech oder -folie, z.B. aus
Nickelstahl, rostfreiem Stahl oder dgl., vorgesehen.
Dieser Grundkörper 1d wirkt einer Längung des Tonerbildträgers entgegen, strahlt dessen Wärme ab und dient auch als Elektrode. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 weist dagegen der Tonerbildträger 1 zwischen einem Grundkörper 1d aus Polyimid-, PET-Kunstharzfolie oder dgl. und einer

einem organischen Photoleiter
lichtempfindlichen Oberflächen-Hauptschicht 1e aus

Selen, amorphem Si iiζium oder dgl. eine aufgedampfte,
OQ wärmeabstrahlende und auch als Elektrode dienende Aluminiumschicht auf.

Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist der
Tonerbildträger 1' trommeiförmig ausgebildet.

Gemäß Fig. 7 besteht der trommeiförmige Tonerbildträger 1' aus einer elastischen Materialschicht 1"b aus Silikongummi oder -kautschuk, Ehtylen-Propylengummi oder -Schwammgummi auf der Mantelfläche eines Trommelgrundkörpers 1'a aus einem Metall, wie Aluminium, rostfreier Stahl, Eisen oder dgl. oder aus hartem Kunstharz wie Polyester, Polycarbonat, Polyamid oder dgl .,einer dünnen Metallschicht 1¹C aus einer Metallfolie aus Nickel, rostfreiem Stahl oder dgl. oder einer aufgedampften Schicht aus Aluminium oder dgl. auf der elastischen Materialschicht 1'b sowie einer lichtempfindlichen Oberflächen-

einem organischen Photoleiter Hauptschicht 1'd aus / , Selen, amorphem Silizium oder

γ5 dgl. auf der dünnen Metallschicht 1'c.

Bevorzugt enthält die elastische Materialschicht 1'b ein elektrisch leitfähiges,Pulver, wie Ruß, Metallpulver oder dgl., so daß sie elektrisch leitend ist und zur Erdung oder Spannungsanlegung herangezogen werden kann. Bei dem mit der elastischen Materialschicht 1"b versehenen Tonerbildträger 1' erfährt die lichtempfindliche Oberflächen-Hauptschicht 1'd bei der Andruckberührung des Tonerbildträgers 1¹ mit dem Zwischenträgerelement 5 eine elastische Verformung in der Weise, daß ihre das Tonerbild tragende Oberfläche gemäß Fig. 7 über die volle Breite des Zwischenträgerelements 5 mit diesem'in inniger Flächenberührung steht. Die Andruckberührung zwischen den beiden Mantelflächen ist dabei über die Gesamtbreite hinweg gleichmäßig. Hierdurch wird eine sichere und stabile übertragung des Tonerbilds vom Tonerbildträger 1' auf das Zwischenträgerelement 5 gewährleistet. Aufgrund der elastischen Verformung des Tonerbildträgers 1' kann die Oberflächentemperatur des Zwischenträgereleraents 5 durch die Wärmequelle 5a in sehr kurzer

Zeit auf eine Temperatur über der Tonerschmelztemperatur erwärmt werden, so daß das Tonerbild einfach und sicher 5 auf das Ubertragungsmaterial bzw. -element übertragen und auf diesem fixiert werden kann.

Claims

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig *-*.:.. Patentanwälte European Paieni Attorney· Zugelassene Vertreter vm eiern Europaischen Patentamt \ Dr. phii G Henkel. München Dipl -Ing J Pfenning. Berlin Dr ref nat. L Feiler, München Dip!-Ing. W Hänzel. München Dipl.-Phys K H. Meinig. Berlin KONISHIROKÜ Dr. Ing A. Butenschön. Berlin PHOTO INDUSTRY CO., ETD. Möh!straße37 Tokyo /JAPAN D-8000 München 80 Tel 089/982085-87 Telex 0529802 hnkld ' Telegramme: ellipsoid 187,856/81 comb. 19. Nov. 1982 ELEKTROSTATISCHES VERVIELFÄLTIGUNGSGERÄT PATENTANSPRt)CTH E :

1. Elektrostatisches Vervielfältigungsgerät, bei dem ein auf einem Tonerbildträger (1) befindliches Tonerbild auf ein Zwischenträgerelement (5) übertragbar und von diesem weiter auf ein Übertragungsmaterial (F) übertragbar und auf letzterem fixierbar ist,

dadurch gekennzeichnet , daß der Tonerbildträger (1) als Band ausgebildet ist und daß das Zwischenträgerelement (5) walzenförmig ausgebildet ist.

2. Vervielfältigungsgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenträgerelement (5) eine dünne übertragungsschicht

(5c) auf der Mantelfläche einer Metallwalze (5b) auf , weist.

3. Vervielfältigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Band (1) eine elastische Materialschicht (1c),aufweist.

4. Vervielfältigungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Band (1) weiterhin eine lichtempfindliche Schicht (1a) und eine Metallschicht (1b) aufweist.

5. Vervielfältigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Ubertragungs-Andruckwalze (4) das Band (1) von der Rückseite her gegen das zwischenträgerelement (5) andrückt und daß die Mantelfläche der übertragungs-Andruckwalze (4) einen überzug aus einem elastischen Körper trägt.

6. Vervielfältigungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das zwischenträgerelement (5) auf der Mantelfläche einer Metallwalze (5b) eine höchstens 1 nun dicke Schicht aus einem Gummi bzw. Kautsbhuk oder einem Harz bzw. Kunstharz, im wesentlichen bestehend aus einem Silikon- oder Fluoridpolymerisat, aufweist.

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7. Elektrostatisches Vervielfältigungsgerät, insbeson-,

dere nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein auf einem Tonerbildträger befindliches Tonerbild auf ein Zwischenträgerelement übertragbar und von diesem weiter auf ein Ubertragungsmaterial übertrag-

bar und auf letzterem fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Tonerbildträger (-1 ') trommeiförmig ausgebildet ist und eine elastische Materialschicht (1"b) aufweist, welche die Mantelfläche des Tonerbildträgers (I¹) unter einer Andruckkraft elastisch verformbar macht, und daß das Zwischenträgerelement (5) walzenförmig ausgebildet ist.

Vervielfältigungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Zwxschenträgerelement (5) eine höchstens 1 mm dicke Schicht aus Gummi bzw. Kautschuk oder (Kunst-)Harz aus Silikon oder Fluorid auf der Mantelfläche einer Metallwalze aufweist.