DE3305143A1

DE3305143A1 - Reinigungseinheit fuer ein elektrostatisches kopiergeraet

Info

Publication number: DE3305143A1
Application number: DE19833305143
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Hachioji Tokyo Hashimoto; Shigeru Hino Tokyo Inowa; Kiyoaki Kunitachi Tokyo Kawamoto; Kastuhiro Hino Tokyo Shukuri; Yoshio Tokyo Yamazaki
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1982-02-17
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1983-08-18
Also published as: JPH0132987B2; JPS58142367A; US4530596A

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig

Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. Tokio, Japan

Patentanwälte

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Dr. phil. G. Henkel, München Dipl.-Ing. J Pfenning, Berlin Dr rer. nat L. Feiler. München Dipl.-Ing. W. Hänzel, München Dipl.-Phys. K. H Meinig, Berlin Dr Ing. A. Butenschön, Berlin

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Tel: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

MDR 1234 G

15. Feb. IS33

Reinigungseinheit für ein elektrostatisches Kopiergerät

^: 3305H3

15. Feb. T983

' Die Erfindung betrifft eine verbesserte Reinigungseinheit bzw. sog. Putzeinheit für ein elektrostatisches Kopiergerät.
ο

Bei einem elektrostatischen Kopiergerät wird im allgemeinen ein Latentbild (latentes elektrostatisches Bild) in der Weise erzeugt, daß einer auf eine Trommel oder ein Band aufgetragenen photoleitenden Schicht eine Koronaaufladung erteilt und sodann eine bildmäßige Belichtung durchgeführt wirdj wahlweise kann ein Latentbild nach einem Ionenmodulationsverfahren o.dgl. auf einer dielektrischen Schicht, die auf eine Trommel oder ein Band aufgebracht

ist, erzeugt werden. Das Latenbild auf einem Bildträger, der die photoleitende oder dielektrische Schicht aufweist, wird dann mit Toner beschickt und in einem üblichen elektrophotographischen

_o_ Entwicklungsvorgang zu einem sichtbaren Tonerbild entwickelt, das dann auf ein Übertragungsblatt, z.B. ein Kopierpapierblatt, übertragen wird. Der nach der Bildübertragung noch am Bildträger haftende Toner wird hierauf entfernt, um den Bildträger für

die nächste Bilderzeugung vorzubereiten. Für die zo

Reinigung des Bildträgers vom Resttoner kann beispielsweise eine Walzen-Reinigungseinheit benutzt werden. Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Verbesserung an der Walzen-Reinigungseinheit.

Bei der Reinigung des Bildträgers von Resttoner

durch Kontaktierung desselben mit einer Reinigungsoder Putzwalze und Abstreifen des Toners oder Anhaftenlassen des Toners an der Walze muß nicht ng nur der Resttoner vom Bildträger, sondern auch der an der Putzwalze haftende Toner gründlich entfernt werden.

Wenn die Mantelfläche der Putzwalze z.B. aus einem Neoprengummi oder -kautschuk mit matter oder glatter (mat) Oberfläche besteht, läßt sich der an der Putzwalzen-Mantelflache haftende Toner nicht einfach abstreifen, während der Resttoner vom Bildträger zufriedenstellend entfernt werden kann. Für das · Abstreifen des an der Putzwalze haftenden Toners wird üblicherweise eine Fellbürste, eine Vorspannungsrolle aus Metall, eine Abstreifklinge o.dgl. verwendetj die Fellbürste und die Vorspannungsrolle aus Metall besitzen jedoch eine ungenügende Tonerabstreifleistung, während der Einbau einer Abstreifklinge in das Kopiergerät mit Schwierigkeiten ver-Io

bunden ist, weil der Reibungswiderstand zwischen

der Abstreifklinge und der Mantelfläche der Putzwalze hoch ist und sowohl die Andruckkraft der Abstreifklinge gegen die Putzwalze als auch das für · _Oft den Antrieb der Putzwalze erforderliche Drehmoment

übermäßig groß ist.

Die Lösung dieser Probleme wurde bereits durch Verwendung einer Putzwalze mit glatter Mantelfläche angestrebt (vgl. z.B. JP-OS 127 240/1977 und 19 752/197B). Dabei wird eine Überzugsschicht aus einem Kunstharz, wie Polyethylen, Polyamid o.dgl., auf der Mantelfläche der Putzwalze vorgesehen. Aufgrund- dieser Überzugsschicht kann die Abstreifklinge

α« zum Abstreifen von Toner von der Putzwalze einfach mit letzterer in Berührung gebracht werden, wobei die Antriebsbelastung für die Putzwalze verringert ist. Infolge der Erhöhung der tatsächlichen Härte der Putzwalzen-Mantelfläche verringert sich jedoch

jjg die Andruckkraft der mit dieser Überzugsschicht versehenen Putzwalze gegen den vom Resttoner zu befreienden Bildträgerj demzufolge verringert sich auch die eine notwendige Bedingung für die Putzwalze

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τ-.

beim Entfernen des Resttoners vom Bildträger darstellende physikalische Anziehungskraft zum An- _ lagern und Anhaftenlassen des Toners an der Ober-

fläche des Bildträgers. Demzufolge verschlechtert sich die Reinigungsleistung der Putzwalze.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die _in Schaffung einer Reinigungseinheit für ein elektrostatisches Kopiergerät mit einer Reinigungs- oder Putzwalze, an deren Mantelfläche der Toner anzuhaften vermag und deren Mantelfläche keine erhöhte Härte besitzt, so daß die Putzwalze eine verbesserte je Reinigungsleistung für den am Bildträger haftenden Resttoner besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einer Reinigungseinheit für ein elektrostatisches Kopiergerät mit einer Reinigungs·

on oder Putzwalze, die mit einem einen Toner tragenden Element bzw. Bildträger in Berührung steht und sich •in dieselbe Richtung wie dieses bzw. dieser dreht und dabei Resttoner vom Bildträger entfernt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zur Anlegung einer Vorspannung (an die Putzwalze), deren Polarität derjenigen der elektrischen Ladung des Resttoners entgegengesetzt ist, vorgesehen ist und daß die Putzwalze eine Achse, eine um diese herum angeordnete leitfähige, elastische Schicht

3Q und eine poröse Außenschicht aufweist.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer

Reinigungseinheit gemäß der Erfindung für eine elektrophotographische Bild-

empfangs-Trommel,

Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht einer Putzwalze bei der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstab gehaltene

Schnittansichten der Druckberührungsstelle zwischen einem Bildempfangselement bzw. Bildträger (photoreceptor) und der Putzwalze und

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Reinigungs-15

leistung verschiedener Schicht- bzw.

Überzugswerkstoffe für die Putzwalze.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der

Reinigungseinheit für ein elektrostatisches oder JLM

elektrophotographisches Kopiergerät ist gegen die

photoleitende Mantelfläche einer drehbar gelagerten Trommel 1, die als Bildträger dient, eine Reinigungsbzw. Putzwalze 2 durch an deren beiden Enden ange- __ ordnete Federelemente 5 in Richtung gegen das

Zentrum der Trommel 1 (vgl. Pfeil in Fig. 1) angedrückt. Die Putzwalze 2 wird dabei bei der Drehung der Trommel 1 von dieser mitgenommen. Der Putzwalze 2 wird eine Vorspannung, deren Polarität derjenigen

on des an der Trommel 1 haftenden Resttoners 7 entgegengesetzt ist, durch eine Stromversorgung 8 über einen Widerstand 9 aufgeprägt, wobei der Resttoner 7 durch physikalische und elektrische Anziehungskraft gegen die Putzwalze 2 angezogen und damit die

gg Mantelfläche der Trorrmel 1 gereinigt wird. Der an der Putzwalze 2 haftende Resttoner 7 wird durch eine Abstreifklinge 3 abgestreift und auf eine zu seiner Abfuhr dienende Wendelwalze bzw. Schnecke

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abgeworfen. Bei der Drehung der Schnecke 4 wird der auf sie abgeworfene Resttoner 7 zu ihrem einen Ende hin transportiert und dort gesammelt bzw. rückgewonnen. Die Putzwalze 2 weist eine Achse auf, die mit einem leitfähigen Gummi- bzw. Kautschukwerkstoff

— R — 1 Π umhüllt ist, der eine Leitfähigkeit von 10 Λ/cm und eine Gummihärte von etwa 35 - 65 besitzt.

Die leitfähige Gummischicht ist ihrerseits von 10

einem porösen Werkstoff umhüllt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Putzwalze 2 mit einer Kraft von 200 - 700 g/cm (in Richtung der Walzenachse) gegen die Mantelfläche des Bildträgers andrückt. Bei der dargestellten Ausführungsform der

Erfindung besitzt die Putzwalze 2 einen Außendurchmesser von 30 mm bei einer Dicke der leitfähigen Gummischicht von 5 mm. Üblicherweise wird eine Reinigungs- oder Putzwalze mit einem Außendurch-

__ ' messer von etwa 20 - 40 mm verwendet. Dieser Putzwalze wird durch die Stromversorgung B über den .Widerstand 9 eine Vorspannung aufgeprägt, deren Polarität derjenigen der elektrischen Ladung des an einer photoleitfähigen Schicht 1a haftenden Rest-

__ toners 7 entgegengesetzt ist. Das Oberflächenpotential der Putzwalze 2 beträgt bei der dargestellten Ausführungsform 1·,0 bis 1,6 kV. Vor dem Reinigungsvorgang besitzt der an der photoleitenden Schicht 1a haftende Resttoner 7 eine elektrische

on Ladung mit einer bestimmten Polarität. Beim elektrophotographischen Kopierverfahren, bei dem der Photoleiter aus Se besteht, besitzt die elektrische Ladung des Toners beispielsweise eine negative Polarität aufgrund der Entwicklung eines Latent-

qc bilds, dessen Polarität positiv ist. Der Putzwalze 2 wird daher eine Gleichstrom-Vorspannung positiver Polarität aufgeprägt, so daß der Resttoner 7 elektrostatisch an die Putzwalze 2 angezogen wird. Da

weiterhin die Putzwalze 2 mit einer zweckmäßigen Kraft gegen die Mantelfläche der Trommel 1 andrückt, dringen Tonerteilchen 7 in die poröse Oberfläche der Putzwalze 2 ein, so daß die Reinigungsfunktion auch durch eine Absorptionskraft, beispielsweise eine van der Waalsche Kraft und eine elektrostatische Kraft, begünstigt wird.

Wie erwähnt, besitzt der Resttoner 7 beim Reinigungsvorgang eine negative elektrische Ladung, während sich auf der lichtempfindlichen bzw. photoleitenden Schicht 1a positive elektrische Ladunjpnin Positionen entsprechen dem Resttoner 7 auf dieser Schicht 1a befinden. Der negativ geladene Resttoner wird somit durch die positiv geladene photoleitende Schicht angezogen. Einer Entladungselektrode 6 wird deshalb eine hohe Wechselspannung von etwa 4 - 6 kV aufgeprägt, so daß die Entladungselektrode 6 die Oberfläche der lichtempfindlichen bzw. photoleitenden Schicht 1a entlädt und dabei die elektrischen Ladungen dieser Schicht 1a und des Resttoners 7 beseitigt. Die auf die photoleitende Schicht und den Toner einwirkende Anziehungskraft wird somit verringert, wodurch die Reinigungsleistung weiter verbessert wird. Eine weitere Verbesserung der Reinigungsleistung kann dann erreicht werden, wenn der Entladungselektrode/eine hohe negative Gleichspannung aufgeprägt und damit zur Oberfläche der photoleitenden Schicht 1a mit einer negativen Koronaentladung entladen wird, so daß der Resttoner negativ aufgeladen wird. Dadurch wird die elektrostatische Absorptions- bzw. Anziehungskraft zwischen dem negativ geladenen Resttoner und der Putzwalze 2, der eine positive Vorspannung aufgeprägt ist, vergrößert und mithin die Reinigungsleistung erhöht.

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M- '

Fig. 2 veranschaulicht in vergrößertem Maßstab den Aufbau der Putzwalze 2 nach Fig. 1 mit der um eine § leitfähige Metall-Achse 21 herum angeordneten leitfähigen elastischen Gummischicht 22 und einer Außenschicht 23 in Form eines weichen, flexiblen und porösen Oberflächen films.

IQ Die Fig. 3 und4 veranschaulichen in vergrößertem Maßstab eine spezielle Eigenschaft des Oberflächenfilms der Putzwalze 2 und seine Wirkung bei der Abnahme von Tonerteilchen 7 von der photoleitenden Trommel 1. Wenn der Oberflächenfilm 23A der Putzwalze 2 gemäß Fig. 3 hart ist, kann der auf der Trommel 1 befindliche Resttoner 7 kaum in den harten Oberflächenfilm 23A eindringen. Demzufolge ist die physikalische Adhäsionskraft zwischen diesem harten Oberflächenfilm 23A und den Tonerteilchen 7 gering, und es besteht nur eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen beiden, so daß die Reinigungsleistung der Putzwalze 2 gering ist.

Wenn dagegen ein weicher, poröser Oberflächenfilm benutzt wird und die Putzwalze 2 gegen die den Resttoner 7 tragende Oberfläche der photoleitenden Trommel 1 angedrückt wird, dringen die Tonerteilchen 7 gemäß Fig. 4 vorübergehend ziemlich tief in den porösen Oberflächenfilm 23 ein. Im allgemeinen ist die zwischen einer Putzwalze und Tonerteilchen wirkende physikalische Anziehungs- oder Adhäsionskraft wegen der auf der Putzwalze angeordneten Kunstharzschicht gering, doch wenn die Putzwalze mit dem porösen Oberflächenfilm versehen ist, entspricht die Adhäsionskraft zwischen den Tonerteilchen und der Putzwalze nahezu derselben Kraft zwischen den Tonerteilchen und einer elastischen Gummiwalze, auf welcher kein Oberflächenfilm 23 vorgesehen ist.

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Als poröser Werkstoff für die Außenschicht der Putzwalze 2 wird poröses Polytetrafluorethylen bevorzugt. _c Dieser Werkstoff besitzt einen Porendurchmesser von bis zu etwa 10 yum und eine Porosität von bis zu etwa 05% j seine Oberfläche ist daher außerordentlich groß. Mit diesem Werkstoff kann somit eine Putzwalze mit weicher Oberfläche hergestellt werden,

«λ die bei einem elektrophotographischen oder elektrostatischen Kopiergerät eine außerordentlich gute Reinigungsleistung gewährleistet. In spezieller Ausführungsform ist die Reinigungswalze 2 mit einer Polytetrafluorethylen-Schicht einer Dicke von etwa

je 10 - 50 Lim überzogen.

Bei Verwendung als Oberflächenschicht der Putzwalze gewährleistet Polytetrafluorethylen eine ausgezeichnete physikalische Adhäsionskraft. Fig. 5 veranschaulicht die Reinigungsleistungen verschiedener Außenschicht-Werkstoffe unter jeweils gleichen Bedingungen, mit Ausnahme von Dicke und Porosität. Aus Fig. 5 geht hervor, daß die Adhäsionsoder Anziehungskraft einer Putzwalze 2, die mit einer Polyimid- oder Polyethylenterephthalat-Schicht (Polyesterschicht) überzogen ist, klein ist.

Eine Polyimid- oder Polyester-Schicht ist deshalb für die Erfindungszwecke unbrauchbar, weil sie eine glatte Oberfläche besitzt. Die Dicke der Außenschicht■ aus Polyimid beträgt dabei etwa 200 /jm, während die Dicke einer Außenschicht aus Polyester etwa 200 - 400 ^Jm beträgt.

Die mit einem porösen Oberflächenfilm bzw. einer porösen Außenschicht aus Polytetrafluorethylen (Handelsbezeichnung "Poreflon") beschichtete Putzwalze 2 besitzt im Vergleich zu den beiden oben

genannten Werkstoffarten eine ausgezeichnete Adhäsions kraft, während sie einer mit elastischem Neoprengummi ς · beschichteten Putzwalze geringfügig unterlegen ist. Die an einer Neoprengummioberflache der Putzwalze haftenden Tonerteilchen sind allerdings schwierig abzustreifen, weil sie sich in den Poren des Neoprengummis festsetzen. Im Hinblick auf Haltbarkeit u.dgl.

Ι« ist dagegen die eine Außenschicht aus Polytetrafluorethylen aufweisende Putzwalze besonders vorteilhaft, weil sich die anhaftenden Tonerteilchen leicht von ihrer Oberfläche entfernen lassen. Da jedoch Polytetrafluorethylen isolierende Eigenschaften besitzt,

je sammeln sich im Laufe des Reinigungsvorgangs auf seiner Oberfläche elektrische Ladungen, während an die Putzwalze eine Vorspannung angelegt wirdj hierbei besteht die Gefahr, daß sich die Kraft zum elektrischen oder elektrostatischen Anziehen des Resttoners verringert und damit auch die Reinigungsleistung abnimmt. Bevorzugt wird daher die elektrische Ladung an der Putzwalze über die aus einem leitfähigen Werkstoff bestehende Abstreifklinge 3 gemäß Fig. oder durch ein anderes Element nach Masse abgeleitet.

Die mit einer porösen Polytetrafluorethylen-Schicht überzogene Oberfläche der Putzwalze ist weich, so daß keine Beschädigung der Oberfläche der lichtempfindlichen bzw. photoleitenden Schicht eintritt, auch wenn die Putzwalze über diese photoleitende Schicht hinwegstreicht. Die mit der Polytetrafluorethylen-Schicht versehene Putzwalze vermag zudem die Tonerteilchen wirksam einzuschließen und in hervorragender Weise von der photoleitenden Trommel ^zu entfernen, auch wenn sie, ohne Erhöhung ihrer Umfangsgeschwindigkeit, von dieser Trommel mitgenommen wird. Die erfinduhgegemäß verwendete Putzwalze kann ersichtlicherweise auch unabhängig vom

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Bildträger (Trommel) in derselben Richtung wie dieser und synchron mit seiner Bewegung angetrieben werden. Weiterhin ist die Oberflächenenergie der Polytetra-. fluorethylen-Schicht gering, so daß sich diese Schicht nicht chemisch mit den Tonerteilchen verbindet. Vorteilhaft ist dabei weiterhin, daß die Entfernung des Toners von der Mantelfläche der Putzwalze einfach mit Hilfe einer Abstreifklinge o.dgl.

erfolgen kann.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die erwähnte elektrische bzw. elektrostatische

Reinigungswirkung mit der physikalischen Adsorptions-Io

wirkung kombiniert, so daß insgesamt eine ausgezeichnete Reinigungswirkung gewährleistet wird. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht ausschließlich auf eine Reinigungseinheit ^_n beschränkt ist. Gemäß Fig. 1 ist es beispielsweise möglich, eine Entladungselektrode 6 zur Ladungsbeseitigung mittels einer Wechselspannung oder einer Spannung, bei welcher eine Wechsel- und eine Gleichspannung einander überlagert sind, vor dem Reinigungs-

_o_ Vorgang anzuordnen und dadurch die Reinigungswirkung zo

weiter zu verbessern. Außerdem kann die erfindungsgemäße Reinigungseinheit auch mit anderen Reinigungseinheiten, beispielsweise einer solchen mit einer Abstreifklinge, oder zur Unterstützung einer solchen on weiteren Reinigungseinrichtung eingesetzt werden.

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Claims

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15. Feb. 1983

Patentansprüche

1. Reinigungseinheit für ein elektrostatisches Kopiergerät mit einer Reinigungs- oder Putzwalze (2), die mit einem einen Toner tragenden Element bzw. Bildträger (1) in Berührung steht und sich in dieselbe Richtung wie dieses bzw. dieser dreht und

IQ dabei Resttoner (7) vom Bildträger (1) entfernt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (8, 9) zur Anlegung einer Vorspannung Can die Putzwalze C2)), deren Polarität derjenigen der elektrischen Ladung des Resttoners (7) entgegengesetzt ist, vorgesehen ist und daß die Putzwalze (2) eine Achse (21), eine um diese herum angeordnete leitfähige, elastische Schicht (22) und eine poröse Außenschicht (23) aufweist.

2. Reinigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige, elastische Schicht

(22) aus einem leitfähigen Gummi oder Kautschuk

— R - 1 Π mit einer Leitfähigkeit von 10 - 10 i*I/cm und einer Gummihärte von 35 - 65° hergestellt ist.

3. Reinigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzwalze (2) einen Durchmesser von 20 - 40 mm besitzt.

4. Reinigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (23) im wesentlichen aus einem (porösen) Polytetrafluorethylen besteht.

5. Reinigungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (23) eine Porosität von bis zu 85% besitzt.

6. Reinigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Außenschicht (23] 10-50 /jn\ beträgt.

7. Reinigungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Außenschicht (23) 10 - 50 yum beträgt.

8. Reinigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Toner tragende Element (1) ein Bildträger- oder Bildaufnahmeelement ist.

9. Reinigungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufnahmeelement (1) ein photoelektrische Ladungen aufnehmendes Element (photoreceptor) ist.

10- Reinigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Putzwalze (2) eine Entladungselektrode (B] vorgeschaltet ist.

11. Reinigungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige, elastische Schicht

(22) aus einem leitfähigen Gummi oder Kautschuk mit einer Leitfähigkeit von 10 - 10 i2/cm und einer Gummihärte von 35 - 65 hergestellt ist.
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12. Reinigungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (23) im wesentlichen aus einem (porösen) Polytetrafluorethylen besteht.

13. Reinigungseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (23) eine Porosität von bis zu 65% besitzt.

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14. Reinigungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Außenschicht [23)

10 - 50 pm beträgt. ο

15. Reinigungseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Außenschicht (23) · 10 - 50 yum beträgt.

16. Reinigungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das den Toner tragende Element (1) ein Bildträger- oder Bildaufnahmeelement ist.

17. Reinigungseinheit nach Anspruch 16,dadurch gekenn-15

zeichnet, daß das Bildaufnahmeelement (1) ein photoelektrische Ladungen aufnehmendes Element (photoreceptor) ist.