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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drucken oder Kopieren von Tonerbildern
auf ein Trägermaterial, bei dem eine Bebilderungseinheit
einen Zwischenträger entsprechend den Bildelementen einer
zu druckenden Seite bildpunktweise mit einer vorbestimmten Strahlungsenergie
je Bildpunkt belichtet und bei dem das auf dem Zwischenträger
entstandene latente Bild mit Toner eingefärbt und auf das
Trägermaterial umgedruckt wird.
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Bei
elektrografischen Druckverfahren kann aufgrund inhomogener Feldlinienverteilung
des latenten Ladungsbildes auf dem Zwischenträger bei der Übertragung
von Tonerteilchen von einer Applikatorwalze auf den Zwischenträger,
beispielsweise eine Fotoleitertrommel oder ein Fotoleiterband, ein Kanteneffekt
auftreten, bei dem aufgrund einer Erhöhung der Feldstärke
an der Kante eines Bildelementes dort vermehrt Tonerteilchen angelagert
werden. Als Folge dieses Kanteneffekts werden Flächenabschnitte,
die an sich gleichmäßig eingefärbt werden sollen,
an den Rändern stärker mit Tonerteilchen eingefärbt.
Bei verschiedenen Druckbildelementen, z. B. bei kleinen Textzeichen,
können demzufolge überproportional viele Tonerteilchen
entwickelt werden. In den weiteren Prozessschritten des elektrofotografischen
Prozesses kann dies dazu führen, dass derartige Druckbildelemente
nicht vollständig auf das Trägermaterial umgedruckt
werden, worunter die Druckqualität leidet. In ungünstigen
Fällen werden solche Bildelemente für einen Betrachter
deutlich sichtbar und als störend wahrgenommen. In Fachkreisen
wird dies als „Karies" bezeichnet. Eine weitere Folge kann sein,
dass aufgrund der erhöhten Toneranlagerung die Bildelemente
beim Umdrucken auf das Trägermaterial und bei der nachfolgenden
Fixierung flach und damit in die Breite gedrückt werden,
so dass solche Bildelemente breiter als vorgesehen gedruckt sind.
Dies kann zu Druckbildinkompatibilitäten und einem zusätzlichen
Anpassungsaufwand führen. Eine andere Folge des beschriebenen
Effekts kann sein, dass die erhöhte Menge an Tonerteilchen
an derartigen Bildelementen nach Art einer „Blindenschrift"
deutlich fühlbar ist. Dies ist eine unerwünschte
Wirkung und kann zudem zu Problemen bei der Nachverarbeitung führen,
beispielsweise wird die Gefahr des Verschmierens erhöht,
oder es erfolgt ein erhöhter Abrieb und eine stärkere
Welligkeit des Trägermaterials. Eine weitere Folge der
erhöhten Toneranlagerung ist schließlich ein unnötig
hoher Tonerverbrauch.
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Aus
der
DE 10 2004
024 047 A1 ist ein Verfahren zum Einfärben eines
Applikatorelements bekannt, bei dem an das Applikatorelement eine
elektrische Spannung angelegt wird, die bewirkt, dass Tonerteilchen,
die auf einen Zwischenträger übertragen werden,
auf dessen Oberfläche eine voreingestellte Schichtdicke
erzeugen. Einer elektrischen Gleichspannung kann auch eine Wechselspannung überlagert
werden.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem eine
hohe Druckqualität auch bei Bildelementen erreicht wird,
die infolge des Kanteneffekts unter normalen Betriebsbedingungen
eine erhöhte Toneranlagerung zeigen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Gemäß der
Erfindung werden die Bildelemente einer jeden zu druckenden Seite
daraufhin untersucht, ob sie ein bestimmtes Bild-Kriterium erfüllen,
bei dem eine erhöhte Toneranlagerung erfolgt. Solche Bildelemente
können z. B. punktförmig oder feine Linien und
feine Textelemente sein. Insbesondere wird bei dieser Untersuchung
zwischen Volltonflächen und Bildelementen kleiner Flächenausdehnung
unterschieden. Für diejenigen Bildelemente, für die
das vorbestimmte Bild-Kriterium zutrifft, wird die Bebilderungseinheit,
beispielsweise ein Lasersystem oder ein LED-Zeichengenerator, so
angesteuert, dass die Strahlungsenergie je Bildpunkt zumindest in Teilbereichen
für dieses Bildelement verringert wird. Demgemäß wird
für Bildelemente, die dieses Bild-Kriterium nicht erfüllen,
die Strahlungsenergie je Bildpunkt auf den Nennwert eingestellt.
Für Bildelemente, die das Bild-Kriterium erfüllen,
gilt dann eine niedrigere Strahlungsenergie als der Nennwert.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Toneranlagerung
beim elektrofotografischen Druckprozess aufgrund einer Potentialdifferenz
zwischen der Applikatorwalze, welche eine Schicht mit Tonerteilchen
konstanter Schichtdicke trägt, und dem Zwischenträger
erfolgt, der entladene und geladene Abschnitte gemäß des
zu druckenden Bildmusters hat. Diese Potentialdifferenz ist gerätetechnisch
so festgelegt, dass Volltonflächen ausreichend eingefärbt
werden, d. h. der Nennwert der Strahlungsenergie je Bildpunkt ist
derart, dass ein ausreichender Einfärbegrad erzielt wird.
Bei kleinen Bildelementen, z. B. kleinen Schriftzeichen, wird die
abgelagerte Menge an Tonerteilchen jedoch wesentlich vom erwähnten
Kanteneffekt mitbestimmt. Da solche Bildelemente üblicherweise
durch Belichtung auf dasselbe Potential wie größere
Volltonflächen entladen werden, kann infolge einer inhomogenen
Feldverteilung bei solchen Bildelementen überproportional
viel Tonerteilchen angelagert werden. Gemäß der
Erfindung werden derartige Bildelemente selektiert, und für
diese Bildelemente erfolgt eine verringerte Entladung durch Belichtung,
was bedeutet, dass derartige Bildelemente mit einer verringerten
Strahlungsenergie je Bildpunkt belichtet werden. Aufgrund des so verringerten
Potentialkontrastes wird zumindest in Teilbereichen dieser Bildelemente
die abgelagerte Menge an Tonerteilchen reduziert mit der Folge,
dass für derartige Bildelemente eine verbesserte Druckqualität
erzielt wird.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird für
einen Zeichenvorrat an vorgegebenen Bildelementen ermittelt, für
welche Bildelemente unter normalen Betriebsbedingungen ohne Verringerung
der Strahlungsenergie je Bildpunkt eine erhöhte Toneranlagerung
erfolgt, und bei dem für derart ermittelte Bildelemente
das Bild-Kriterium erfüllt ist. Der Zeichenvorrat kann
Textzeichen oder auch grafische Zeichen umfassen. Beschränkt
man die Untersuchung der Bildelemente einer Seite auf Textzeichen, wie
es für zahlreiche Anwendungen wichtig ist, so ist der Analyseaufwand
und der damit zusammenhängende Zeitaufwand und Softwareaufwand
für die Analyse verringert.
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Das
Herausfiltern der bestimmten Bildelemente, für die das
Bild-Kriterium gilt, kann durch einen Fachmann manuell erfolgen,
indem er das Druckbild für den Zeichenvorrat zunächst
ohne Anwendung der Erfindung prüft und kritische Bildelemente
festlegt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform ist das Bild-Kriterium dann
erfüllt, wenn die Zahl der Bildpunkte für die
Fläche des zu druckenden Bildelements kleiner als eine
vorgegebene Zahl ist, beispielsweise kleiner als 14 Bildpunkte.
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Zum
besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im
folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele Bezug
genommen, die anhand spezifischer Terminologie beschrieben sind.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung
dadurch nicht eingeschränkt werden soll, da derartige Veränderungen
und weitere Modifizierungen an den gezeigten Vorrichtungen und/oder
den Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der Erfindung, wie
sie darin aufgezeigt sind, als übliches derzeitiges oder
künftiges Fachwissen eines zuständigen Fachmannes
angesehen werden.
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In
der Zeichnung zeigt
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1 schematisch
wesentliche Komponenten eines elektrofotografischen Druckers,
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2 das Übertragungsverhalten
in der Entwicklerstation für ein großflächiges
Bildelement,
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3 die
Tonerablagerung auf dem Fotoleiter für kritische kleine
Bildelemente ohne Anwendung der Erfindung,
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4 die Übertragung
von Tonerteilchen bei kritischen Bildelementen unter Anwendung der
Erfindung, und
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5 schematisch
ein Flussdiagramm zum Durchführen des Verfahrens nach der
Erfindung.
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1 zeigt
wesentliche Komponenten eines elektrofotografischen Druckers, dessen
zentrales Element ein Zwischenträger ist, im vorliegenden
Fall eine Fotoleitertrommel 10. Die fotoelektrische Oberfläche
der Fotoleitertrommel 10 wird in einem ersten Prozessschritt
mit Hilfe einer Aufladevorrichtung 12 (Koronaanordnung)
elektrostatisch gleichmäßig aufgeladen. Im nachfolgenden
Prozessschritt, der sich bei Drehung der Fotoleiterwalze 10 entsprechend dem
Drehpfeil P1 ergibt, wird die elektrostatisch aufgeladene Oberfläche
in einer Bebilderungseinheit 14, beispielsweise eine Laser-Scan-Vorrichtung
oder ein LED-Zeichengenerator, mit dem gewünschten Druckbild
beschrieben, wobei die Bildelemente bildpunktweise belichtet werden.
In den belichteten Abschnitten der Fotoleiteroberfläche
wird diese leitend und verliert ihre elektrische Ladung. Die unbelichteten
Abschnitte behalten ihre elektrische Ladung bei. Auf diese Weise
wird auf die Fotoleiteroberfläche ein latentes, nicht sichtbares
Ladungsbild aufgebracht.
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Im
nachfolgenden Prozessschritt wird der Fotoleiter 10 in
einer Entwicklerstation 16 entsprechend seinem Ladungsbild
mit Tonerteilchen eingefärbt, wodurch das zuvor latente
Ladungsbild sichtbar gemacht wird. Anschließend wird das
entwickelte Druckbild auf ein Trägermaterial 18 unter
Anwendung eines Umdruck-Korotrons 20 übertragen.
Das Trägermaterial 18 wird in Richtung des Pfeiles
P2 bewegt und durchläuft eine Fixierstation 22,
die das noch verwischbare Tonerbild auf dem Trägermaterial 18 fixiert.
Die Fotoleitertrommel 10 durchläuft bei ihrer
Drehbewegung nach dem Umdruckprozess noch eine Reinigungs- und Konditioniereinheit 24,
bei der die Oberfläche der Fotoleitertrommel 10 von
restlichen Tonerteilchen gereinigt und ein neutraler Oberflächenzustand
hergestellt wird. Danach kann der Zyklus des elektrografischen Druckprozesses
erneut beginnen.
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Im
elektrofotografischen Druckprozess müssen alle beteiligten
Gerätekomponenten aufeinander gut abgestimmt werden, um
eine hohe Druckbildqualität zu erzielen. Insbesondere gilt
dies für die Höhe der Aufladung der Fotoleiteroberfläche
des Zwischenträgers und die Belichtungsenergie je Bildpunkt,
mit der die Bebilderungseinheit 14 die Oberfläche
des Zwischenträgers belichtet. Bei herkömmlichen
Verfahren werden durch die Bebilderungseinheit 14 alle
Bildelemente und deren Bildpunkte mit der gleichen Strahlungsenergie
belichtet. Die Tonerteilchen werden in der Entwicklerstation 16 durch Reibungselektrizität
triboelektrisch aufgeladen. Infolge unterschiedlicher Teilchengröße
und anderer triboelektrischer Effekte zwischen den Reibungspartnern
kann auch die elektrische Ladung je Tonerteilchen unterschiedlich
sein. Bei komplexen Geometrien der Druckbildelemente, bei sehr feinen
Zeichen und Strichen, kann weiterhin die Feldlinienverteilung an
der Oberfläche des Fotoleiters sehr inhomogen sein. Daher
ist es nur in einfachen Fällen von Bildelementen möglich,
das Feldlinienbild auf der Oberfläche des Fotoleiters und
die elektrischen Kräfte, die auf die geladenen Tonerteilchen
wirken, zu berechnen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass aufgrund
der Inhomogenitäten es bei bestimmten Bildelementen zu
einer erhöhten Anlagerung von Tonerteilchen kommt.
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2 zeigt
das Übertragungsverhalten von Tonerteilchen bei einem Volltonbild
mit großen Bildelementen. Die Fotoleitertrommel 10 trägt
das Ladungsbild. Ihr gegenüberliegend ist in einem Luftspaltabstand
(ein berührender Kontakt ist ebenso möglich) eine
Applikatorwalze 24 der Entwicklerstation 16 angeordnet.
Die Laufrichtung ist mit den Pfeilen P1 und P3 gekennzeichnet. Auf
der Applikatorwalze 24 wird eine gleichmäßige
Schicht 26 mit Tonerteilchen bereitgestellt. Die Tonerteilchen
werden bei einem großflächigen Bildelement aufgrund
der elektrischen Feldkräfte gleichmäßig übertragen,
so dass sich auf der Fotoleitertrommel 10 eine gleichmäßige
Schicht 28 von Tonerteilchen anlagert.
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3 zeigt
die Übertragungsverhältnisse für den
Fall, dass das latente Ladungsbild auf der Fotoleitertrommel 10 kleinflächige
Bildelemente enthält. Aufgrund der beschriebenen inhomogenen
Ausbildung von elektrischen Feldlinien, kann es aufgrund des Überangebotes
von Tonerteilchen in der Schicht 26 und durch quergerichtete
elektrostatische Feldkräfte zu einer Anhäufung
von Tonerteilchen bei derartigen Bildelementen kommen. Es erfolgt
eine erhöhte Toneranlagerung für solche Bildelemente,
angedeutet in den Bereichen 30, 32, 34.
Anstelle der Übertragung einer gleichmäßigen
Tonerschicht wie bei 2 erfolgt eine Erhöhung
der Schichtdicke an Tonerteilchen, was zu einer eingangs erwähnten Qualitätsminderung
im Druckbild führt. Ziel der Erfindung ist es daher, solche
Toneranhäufungen bei spezifischen Bildelementen zu vermeiden
oder zumindest zu reduzieren.
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4 zeigt
das Übertragungsverhalten der Tonerteilchen nach Anwendung
der Erfindung. Für die kritischen Bildelemente wurde die
Oberfläche der Fotoleitertrommel so belichtet, dass die
Strahlungsenergie je Bildpunkt für diese Bildelemente verringert ist.
Demgemäß sind die elektrischen Kräfte,
die das Übertragen der Tonerteilchen bewirken, ebenfalls verringert
und es erfolgt in den Bereichen 30, 32, 34 ein Übertragen
der Tonerteilchen entsprechend der Schichtdicke 26 auf
der Applikatorwalze 24. Damit werden die eingangs erwähnten
Nachteile vermieden und eine hohe Druckqualität auch für
diese kritischen Bildelemente erreicht.
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5 zeigt
in einem Flussdiagramm Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels
nach der Erfindung. In einem ersten Schritt S10 werden sämtliche
Bildelemente einer zu druckenden Seite in digitaler Form aufbereitet.
Dies erfolgt im Allgemeinen mit Hilfe einer Raster-Image-Processing-Einheit
(RIP), bei der sämtliche Bildelemente in digitaler Form
festgelegt werden. Im nachfolgenden Schritt S12 erfolgt für
jedes dieser Bildelemente eine Untersuchung, ob es ein vorbestimmtes
Bild-Kriterium erfüllt, bei dem eine erhöhte Toneranlagerung
erfolgt, oder nicht. Für den Fall, dass das untersuchte
Bildelemente das Bild-Kriterium nicht erfüllt, wird in
Schritt S14 die Bebilderungseinheit 14 so angesteuert,
dass die Strahlungsenergie je Bildpunkt für dieses Bildelement
den Nennwert hat. Für den Fall, dass das untersuchte Bildelement
das Bild-Kriterium erfüllt, wird in Schritt S16 die Strahlungsenergie
je Bildpunkt zumindest in Teilbereichen für dieses Bildelement
gegenüber dem Nennwert verringert. Mit Hilfe der in den
Schritten S14 und S16 ermittelten Steuerdaten für die Bebilderungseinheit 14 erfolgt
dann die Belichtung der Oberfläche des Zwischenträgers,
z. B. der Fotoleitertrommel 10, im Schritt S18.
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Im
Schritt S12 sind die durch die RIP-Einheit dargestellten Bildelemente
zu untersuchen. Im Allgemeinen ist bekannt, welche Zeichen eines
Zeichenvorrats zu drucken sind. Ein Fachmann kann für einen
vorgegebenen Zeichenvorrat diejenigen Bildelemente festlegen, für
die das Bild-Kriterium erfüllt ist, d. h. bei dem ohne
Anwendung der Erfindung eine erhöhte Toneranlagerung erfolgt.
Der Datenstrom muss dann nur noch daraufhin untersucht werden, ob er
die festgelegten Bildelemente enthält, für die
dann die verringerte Belichtungsenergie aufzuwenden ist.
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Um
den Analyseaufwand weiter zu verringern, kann die Analyse auf bestimmte
Arten von Bildelemente einer zu druckenden Seite eingeschränkt werden,
beispielsweise auf Textelemente mit kleinen Bildelement-Flächen.
Grafische Bildelemente der Seite müssen dann nicht untersucht
werden.
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Beim
Herausfiltern kritischer Bildelemente kann als Bild-Kriterium das
Unterscheiden einer vorbestimmten Ausdehnung des Bildelements in
Zeilenrichtung und/oder in Spaltenrichtung der zu druckenden Seite
verwendet werden. Auch kann als Bild-Kriterium das Unterschreiten
einer vorbestimmten Fläche des jeweiligen Bildelementes
verwendet werden.
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Eine
Reduzierung des Aufwandes beim Festlegen ob ein Bildelement das
Bild-Kriterium aufweist oder nicht kann darin bestehen, dass als Bild-Kriterium
die Zahl der Bildpunkte für das Bildelement in Zeilenrichtung
und/oder in Spaltenrichtung verwendet wird. Erst wenn eine bestimmte
Zahl von Bildpunkten unterschritten wird, ist das Bild-Kriterium erfüllt.
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Als
Bebilderungseinheit kann ein Multilevel-LED-Zeichengenerator verwendet
werden, dessen LEDs jeweils einen Bildpunkt belichten, wobei jede
LED so ansteuerbar ist, dass sie unterschiedliche Pegel von Strahlungsenergien
aussenden kann. Für Bildelemente, die das Bild-Kriterium
erfüllen, werden die zugehörigen LEDs so angesteuert,
dass sie Strahlungsenergie mit niedrigerem Pegel aussenden als für
Bildelemente, die dieses Kriterium nicht erfüllen.
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Aufgrund
des bereits erwähnten Kanteneffekts kann ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung so weitergebildet sein, dass für Bildpunkte
im Randbereich der Bildelemente, für die das Bild-Kriterium
erfüllt ist, die Strahlungsenergie verringert oder stärker verringert
wird als für die übrigen Bildpunkte dieses Bildelements.
Auf diese Weise wird dem Kanteneffekt mit erhöhter Feldliniendichte
entgegengewirkt.
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Die
beschriebene Erfindung und deren Ausführungsbeispiele führen
zu einer Reduktion des Tonerverbrauchs in bestimmten Druckbildbereichen. Durch
die Erfindung wird eine Stabilisierung des Elektrofotografieprozesses,
insbesondere beim Umdruck-Prozess erreicht. Es erfolgt somit ein
stabilerer Druckbetrieb mit verringertem Entwicklungs- und Serviceaufwand,
da die Druckqualität verbessert ist. Insbesondere ergibt
sich eine Reduktion des eingangs erwähnten Bildkaries-Effektes
und eine verbesserte Darstellung feiner Bilddetails. Durch die Erfindung
wird eine Stabilisierung des Gesamtprozesses des Druckens und auch
der Weiterverarbeitung erreicht.
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Obgleich
in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte
Ausführungsbeispiele aufgezeigt und detailliert beschrieben sind,
soll dies als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend
angesehen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten
Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben sind und sämtliche
Veränderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig
im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden
sollen.
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- 10
- Fotoleitertrommel
- 12
- Aufladevorrichtung
- 14
- Bebilderungseinheit
- 16
- Entwicklerstation
- 18
- Trägermaterial
- 20
- Umdruck-Korotron
- 22
- Fixierstation
- 24
- Reinigungs-
und Konditioniereinheit
- 26
- Tonerteilchen-Schicht
- 28
- Schicht
aus Tonerteilchen
- 30,
32, 34
- Bereiche
- S10
bis S18
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004024047
A1 [0003]