DE2526097A1

DE2526097A1 - Verfahren und vorrichtung zur entwicklung latenter elektrostatischer bilder

Info

Publication number: DE2526097A1
Application number: DE19752526097
Authority: DE
Inventors: Heino Kase
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1974-06-12
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1976-01-02
Also published as: CA1050829A; JPS609270B2; US3921580A; JPS5111448A; FR2274963A1; FR2274963B1; GB1512728A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein die Flüssigentwicklung von elektrostatischen Ladungsbildern und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, in der eine rotierende Entwicklerelektrode verwendet wird, um elektrographischen Toner in Kontakt mit den zu entwickelnden Ladungsbildern zu bringen.

Elektrostatische Ladungsbilder auf der ladungshaltenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers sind bereits mit flüssigem elektrographischen Toner entwickelt worden. In solchen Systemen weist die Entwicklerstation eine rotierende, zylindrische, trommeiförmige Entwicklerelektrode auf. Die trommeiförmige Elektrode war angrenzend an die breite, bildtragende Oberfläche des Aufzeichnungsträgers montiert. Der untere Teil der Trommel tauchte in ein Bad Flüssigtoner, so daß Toner auf der glatten Oberfläche der Trommel aufgenommen wurde und mit den zu entwickelnden Ladungsbildern auf der ladungshaltenden Oberfläche gebracht wurde. Die Trommel wurde mit ausreichender Winkelgeschwindigkeit rotiert, so daß die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel die Geschwindigkeit des zu entwickelnden Aufzeichnungsträgers überstieg, so daß ein Wulst aus FlUssigtoner zwischen der Außenfläche der rotierenden Trommel und der zu entwickelnden ladungshaltenden Oberfläche aufgebaut wurde (US-Patentschrift 3.367.791).

Eine solche Entwicklerstation ist zwar geeignet zur Entwicklung von Bildern, die sich mit relativ geringer Geschwindigkeit bewegen, ist Jedoch im allgemeinen unbefriedigend zur Entwicklung von Bildern auf ladungshaltenden Oberflächen von Aufzeichnungsträgern, die sich mit relativ hohen Geschwindigkeiten bewegen, etwa schneller als 5 cm pro Sekunde, weil die Winkel- und Umfangsgeschwindigkeit der

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der Entwicklerelektrode relativ hoch sein muss, um die notwendige Tonermenge an die zu entwickelnden Bilder zu liefern, insbesondere wenn die Bilder relativ große Dunkelbereiche aufweisen, die zu gleicher Dunkelheit entwickelt werden sollen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine poröse oder perforierte trommeiförmige Entwicklerelektrode mit Einrichtungen innerhalb der Elektrode zu verwenden, mit denen elektrographischer FlUssigtoner durch die porösen V/ände der Trommel gegen die ladungshaltende Oberfläche des zu entwickelnden Aufzeichnungsträgers gepresst wird. Bei einer AusfUhrungsform wurde die Trommel mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht wie die Geschwindigkeit des zu entwickelnden Aufzeichnungsträgers (US-Patentschrift 3.618.567). Bei einem anderen Gerät dieser Art wurde die perforierte Entwicklerelektrodentrommel mit einer ausreichenden V/inkelgeschwindigkeit rotiert, so daß die Oberfläche der Trommel angrenzend an die zu entwickelnde ladungshaltende Oberfläche etwa die zehnfache Geschwindigkeit des das Bild tragenden, zu entwickelnden Trägers betrug. Dieser hohe Geschwindigkeitsunterschied erlaubte der Trommel, die Grenzschicht des FlUssigtoners zu zerstören, die sich normalerweise angrenzend an die Oberfläche des sich bewegenden, zu entwickelnden Trägers bildet. Diese Grenzschicht stört die vollständige Entwicklung, weil sie schnell an elektrographischen Tonerpartikeln verarmt. Diese verarmte Schicht wird vorzugsweise entfernt , so daß frischer elektrographischer Toner das zu entwickelnde Ladungsbild berühren kann (Deutsche Patentanmeldung P 22 09 270.2).

Mit solchen perforierten oder porösen Entwicklerelektrodentrommeln können relativ große Flächen mit relativ hohen Geschwindigkeiten entwickelt werden, etwa mehrere Dezimeter pro Sekunde, es handelt sich Jedoch um störanfällige Einrichtungen, die relativ schwierig herzustellen sind und deshalb aufwendiger sind als nicht-perforierte Trommeln.

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Es ist deshalb erwünscht, eine verbesserte drehbare Entwicklerelektrode verfügbar zu machen, die bei relativ hohen Trägergeschwindigkeiten arbeiten kann, leicht herzustellen und zu montieren ist und die nicht mit einer solch hohen Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden muss, wie das bisher bei glatten Entwicklertrommeln ohne Perforationen erforderlich war.

Zusammenfassung der Erfindung

Durch die Erfindung soll ein verbessertes Verfahren zur Flüssigentwicklung von elektrostatischen Ladungsbildern und eine dazu geeignete Vorrichtung verfügbar gemacht werden

Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist die Entwicklerstation eine zylindrische Entwicklerelektrode auf, die eine rauhe Außenfläche hat und angrenzend an die ladungshaltende Oberfläche des zu entwickelnden Aufzeichnungsträgers gedreht wird. Diese rauhe Oberfläche dient dazu, das Übertragen von Flüssigtoner an die zu entwickelnden Ladungsbilder zu erleichtern und die Grenzschicht des Flüssigtoners zu unterbrechen, die sich sonst angrenzend an die zu entwickelnden Ladungsbilder formt, so daß aich eine bessere Flüssig-Elektrographieentwicklung ergibt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird flüssiger elektrographischer Toner der rauhen Oberfläche einer zylindrischen Entwicklerelektrode dadurch zugeführt, daß ein Strom Flussig-Entwickler-Toner gegen die äußere rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode gerichtet wird. Der Toner wird vorzugsweise einem Bereich der drehbaren Entwicklerelektrode zugeführt, der sich auf die das zu entwickelnde Ladungsbild tragende Oberfläche hin bewegt.

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Oberfläche einer zylindrischen Entwicklerelektrode eine Reihe von Inseln und Vertiefungen auf, die längliche Form haben und quer zur Drehrichtung der Entwicklerelektrode verlaufen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine elektrographische Entwicklerstation mit Merkmalen der Erfindung; und

Fig. 2 den in Flg. 1 mit der Linie 2-2 umschlossenen Teil.

In Fig. 1 ist eine elektrographische Flüssigentwicklerstation 1 mit Merkmalen der Erfindung dargestellt. Elektrographisches Aufzeichnungspapier 2 wird dadurch durch die Entwicklerstation 1 gezogen, daß es durch den Spalt zwischen zwei Walzen 3 und 4 läuft. Die Walze 4 ist eine Quetschwalze mit einer komprimierbaren Schicht 5 auf der Außenfläche, und diese Schicht wird gegen die andere Walze 3, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl besteht, komprimiert, so daß sich ein kraftschlüssiger Antrieb für das
Papierband 2 ergibt, das zwischen die beiden Walzen 3 und 4 eingeklemmt ist. Die Quetschwalze 4 wird im Uhrzeigersinn angetrieben, und zwar mit Hilfe irgendeines nicht dargestellten konventionellen Antriebs, beispielsweise ein Vorgelege oder ein Keilriemen.

Das elektrographische Aufzeichnungspapier 2 wird zwischen eine freilaufende Walze 5, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, und eine Entwicklerelektrodenwalze 6, beispielsweise aus Aluminium, hindurchgeführt. Die Walzen 3 und 5 sind relativ zur Entwicklungswalze 6 so angeordnet, daß der

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elektrographische Aufzeichnungsträger 2 in nominelle Berührung mit einem Teil der Oberfläche der Entwicklerelektrode 6 gepresst wird. Ein Keilriemen-Abtrieb von der Quetschwalze 4 läuft über eine Zwischenrolle 8, die ihrerseits die Entwicklerwalze 6 über einen zweiten Keilriemen 9 antreibt. Die Übersetzungsverhältnisse sind so gewählt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklerelektrode 6 das Zwei- bis Fünffache der Geschwindigkeit des elektrographischen Aufzeichnungsträgers 2 beträgt, der zu entwickeln ist. Statt der Keilriemenantriebe 7 und 9 kann irgendeine andere Antriebseinrichtung, beispielsweise ein Zahngetriebe oder dergleichen verwendet werden.

Flüssiger elektrographischer Toner wird der Entwicklertrommel über ein Sprührohr 11 zugeführt, das einen Strom 12 von FlUssigtoner gegen die äußere, zylindrische Oberfläche der Entwicklerelektrode 6 in einem Bereich richtet, wo die Bewegungsrichtung der Entwicklerelektrode 6 auf den zu entwickelnden elektrographischen Träger 2 zu gerichtet ist. Der flüssige elektrographische Toner besteht aus einer dielektrischen Flüssigkeit als Träger, in der sich eine Suspension von geladenen Pigment-Tonerpartikeln befindet. Der Toner wird von einem Reservoir 14 gezogen und mit einer Pumpe 15 über eine Leitung 16 dem Sprührohr 11 zugeführt. Ein Sprühschirra 17 ist zwischen dem Sprührohr 11 und dem elektrographischen Träger 2 vorgesehen, um ein unerwünschtes Besprühen des elektrographischen Toners direkt auf den Träger zu verhindern.

Der elektrographische Aufzeichnungsträger 2 weist eine Unterlage aus leitfähigem Papier auf, auf die eine dielektrische Isolierschicht geschichtet ist, um eine ladungshaltende Oberfläche zu bilden. Zu entwickelnde Ladungsbilder werden auf der ladungshaltenden Oberfläche niedergeschlagen und werden mit dem Träger 2 in die Entwicklerstation 1 getragen. Die ladungshaltende Schicht ist so angeordnet, daß

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sie zur Entwicklertrommel 6 weist. Die Rollen 3 und 5 sorgen für einen elektrischen Kontakt mit der leitenden Seite des Trägers, und die Entwicklerelektrodentrommel 6 kann auf schwimmendem Potential relativ zu den Potentialen betrieben werden, die an die Walzen 3 und 5 gelegt werden, oder die Entwicklertrommel 6 kann auf einem geeigneten Entwicklungspotential relativ zu den an den Walzen 3 und 5 liegenden Potentialen betrieben werden.

In Fig. 2 ist ein Oberflächendetail der Entwicklerelektrodentrommel 6 dargestellt. Die Außenfläche 13 der Trommel 6 ist rauh, und besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einer Reihe von relativ dünnen, in Längsrichtung verlaufenden Inseln 21, die durch breitere Nuten 22 getrennt sind. In einem typischen AusfUhrungsbeispiel haben die Inseln 21 eine Höhe von etwa 1,27 mm (0,050 Zoll) relativ zum Boden der Nuten oder Vertiefungen 22. Im Betrieb dienen die Inseln als Abstreifer, mit denen die verarmte Grenzschicht des Toners von der ladungshaltenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 2 abgewischt wird. Die Nutenbereiche 22 zwischen benachbarten Inseln 21 dienen dazu, frischen Toner in Kontakt mit den zu entwickelnden Ladungsbildern auf dem Aufzeichnungsträger 2 zu bringen.

Zusätzlich erfüllt die Grundfläche der Nuten 22 die Funktion der Entwicklerelektrode, nämlich eine leitende Oberfläche zu bilden, die auf einem anderen Potential arbeitet als die zu entwickelnden Ladungsbilder, so daß die Feldlinien sich zwischen den Ladungsbildern und der benachbarten Oberfläche der Entwicklerelektrode 6 erstrecken. Auf diese Weise sind die elektrischen Felder im Bereich des elektrographischen Toners zwischen der Entwicklerelektrode 6 und der ladungshaltenden Oberfläche relativ hoch, um die Wanderung von Tonerpartikeln vom flüssigen elektrographischen Toner zu den zu entwickelnden Ladungsbildern zu beschleunigen. In

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einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich die Nutenteile 22 in einem Abstand von 2,54 mm (0,100 Zoll) oder weniger vom zu entwickelnden Ladungsbild. Die Inselbereiche 21 sollen relativ schmal im Vergleich zu den Nutenbereichen 22 sein, so daß ein nomineller Kontakt zwischen den äußersten Oberflächen der Inseln 22 und der ladungshaltenden Oberfläche aufgebaut werden kann, so daß die Grenzschicht aus verarmtem Toner angrenzend an den Träger 2 effektiv unterbrochen werden kann.

Zusätzlich sollten die Inseln 21 eine kleine Steigung relativ zur Drehachse der Entwicklerelektrode 6 haben, so daß das Papierband 2, insbesondere falls der elektrographische Träger fächerförmig gefaltet ist, von der sich schneller bewegenden Umfangsfläche der Entwicklerelektrode 6 nicht gefangen und zerrissen wird. Die spiralige Steigung der Inseln reicht aus, wenn die Steigung um die Winkelperiode einer Insel über die ganze Länge der Entwicklerelektrode 6 fortgeschritten ist. Weiterhin sollte die Oberfläche 13 der Entwicklerelektrode frei von Oberflächenmarken sein, die sich in Richtung der Drehung der Entwicklerelektrode nicht verändern, um Streifenbildung und Muster im entwickelten Bild zu verhindern.

Statt daß die Oberflächenrauhigkeit im einzelnen aus Inseln und Nuten besteht, kann die Oberfläche der Entwicklerelektrode durch Sandstrahlen, Fotoätzen oder Riefeln aufgerauht sein. Allgemein gesagt, die rauhe Oberfläche 13 soll Oberflächen-Details aufweisen, die mittlere Spitze-Spitze-Amplitudenvariatlonen zwischen 0,13 und 2,5 mm (0,005 und 0,100 Zoll) aufweisen.

Bei einer alternativen AusfUhrungsform der Erfindung kann der Antrieb der Entwicklerelektrode so angeordnet werden, daß die Entwicklerelektrode in einer Richtung gegen die Bewegungsrichtung des elektrographischen Trägers 2 angetrieben wird. Bei einer solchen Ausführungsform wird der

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abtreibende Keilriemen 7 zur Abstutzrolle 3 gebracht, so daß die Entwicklerelektrode 6 gegen den Uhrzeigersinn angetrieben wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Sprührohr vorzugsweise in einen Bereich innerhalb des «.-rstun Quadranten der Entwicklerelektrode gebracht, so daß elektrographischer Toner auf die aufgerauhte Oberfläche 13 der Trommel in einem Bereich gebracht wird, der sich zur zu entwickelnden ladungshaltenden Oberfläche hin bewegt.

Wenn auch die aufgerauhte Oberfläche der Entwicklerelektrode in einer bevorzugten Ausführungsform bei einer nicht perforierten Entwicklerelektrodentrommel 6 verwendet wird, ist das nicht erforderlich. Die Oberflächenaufrauhung kann auch vorteilhaft bei perforierten oder porösen Entwicklerelektrodentrommeln verwendet werden, bei denen der elektrographischer Toner durch die perforierte Wand der Entwicklertrommel in Berührung mit der zu entwickelnden ladungshaltenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers gepumpt wird. Im Falle einer perforierten Entwicklerelektrodentrommel wirken die Inseln in der gleichen Weise wie oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, d.h., die Inseln 21 dienen dazu, die Grenzschicht an verarmtem Toner angrenzend an die ladungshaltende Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 2 zu unterbrechen.

Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 2 und der Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklerelektrode 6 beträgt vorzugsweise das Zweifache der Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 2.

Ein Vorteil des Sprühverfahrens zum Aufbringen des Flüssigtoners auf die Entwicklerelektrode, im Gegensatz zum Eintauchverfahren, bei dem der untere Teil der rotierenden Trommel in FlUssigtoner eingetaucht wird, besteht darin,

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daß der gesprühte Toner dazu neigt, verarmten Toner von der Oberfläche der Trommel durch den turbulenten Aufprall auf die Trommel abzuschrubben.

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Claims

V1 P 404 D

Patentansprüche

Verfahren zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder auf ladungshaltenden Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Entwicklerelektrode mit einer rauhen äußeren zylindrischen Oberfläche zur Drehung um die Zylinderachse montiert wird, die ladungshaltende Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers, die ein zu entwickelndes latentes Ladungsbild trägt, angrenzend an die rauhe Oberfläche der zylindrischen Entwicklerelektrode geführt wird, die zylindrische Entwicklerelektrode mit einer derartigen Winkelgeschwindigkeit gedreht wird, daß die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode sich mit einer anderen Geschwindigkeit bewegt als die zu entwickelnde ladungshaltende Oberfläche, und flüssiger elektrographlscher Entwicklungstoner, bei dem elektroskopische Tonerpartikel in einer dielektrischen Flüssigkeit suspendiert sind, an die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode geliefert wird, so daß die Tonerflüssigkeit mit den zu entwickelnden Ladungsbildern in Kontakt gebracht wird, um diese zu entwickeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anlieferung des flüssigen Entwicklertoners an die rauhe Oberfläche der Entwicklungselektrode ein Strom flüssiger Entwicklungstoner gegen die äußere, rauhe, zylindrische Oberfläche der Entwicklerelektrode gerichtet wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssig-Entwickler-Toner-Strom auf den rauhen Oberflächenbereich der Entwicklerelektrode gerichtet wird, der sich zur zu entwickelnden, das Ladungsbild tragenden Oberfläche hin bewegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die ladungshaltende Oberfläche in einem Abstand von 2,54 mm (0,100 Zoll) oder weniger von der rauhen Oberfläche der Entwicklerelektrode an dieser vorbei geführt wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Entwicklerelektrode mit einer rauhen zylindrischen Oberfläche, eine Einrichtung, mit der die Entwicklerelektrode zur Drehung um ihre Zylinderachse montiert ist, eine Einrichtung, mit der die ladungshaltende Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers, mit der zu entwickelnde latente Ladungsbilder getragen werden, angrenzend an die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode geführt wird, eine Einrichtung, mit der die Entwicklerelektrode mit einer derartigen Winkelgeschwindigkeit gedreht wird, daß die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode sich mit einer anderen Geschwindigkeit bewegt als die angrenzende ladungshaltende, zu entwickelnde Oberfläche, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der flüssiger elektrographischer Entwicklungstoner, der elektroskopische Tonerpartikel in Suspension in einer dielektrischen Flüssigkeit enthält, an die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode gebracht wird, so daß die Tonerflüssigkeit in Kontakt mit den Ladungsbildern auf der zu entwickelnden ladungshaltenden Oberfläche gebracht wird, um die Ladungsbilder zu entwickeln.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, mit der der Flüssigtoner an die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode geliefert wird, eine Einrichtung aufweist, mit der ein Strom Flüssigtoner auf die äußere, rotierende, rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode gerichtet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Anlieferung des Toners derart angeordnet ist, daß der Strom FlUssigtoner auf die rotierende Oberfläche der Entwicklerelektrode in einem Bereich derselben gerichtet ist, der sich zur zu entwickelnden, das Ladungsbild tragenden Oberfläche hin bewegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode aus einem elektrisch leitenden Material besteht, und daß die Einrichtung, mit der die zu entwickelnde ladungshaltende Oberfläche angrenzend an die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode geführt wird, Einrichtungen aufweist, mit denen die ladungshaltende Oberfläche innerhalb eines Abstandes von 2,54 mm (0,100 Zoll) von der rauhen Oberfläche der Entwicklerelektrode geführt wird.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode eine Reihe von länglichen Inseln aufweist, die durch längliche Vertiefungen getrennt sind, wobei die Inseln und die Vertiefungen länglich in Richtung quer zur Richtung der Drehung der Entwicklerelektrode sind.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Inseln und Nuten wendelförmig um die Zylinderachse der Entwicklerelektrode verlaufen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten breiter als die dazwischen liegenden Inseln sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode frei von Oberflächenmarkierungen ist, die sich in der Drehrichtung der Entwicklerelektrode nicht ändern, um eine Streifenbildung im entwickelten Bild zu verhindern .

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode im wesentlichen undurchlässig ist, so daß praktisch der gesamte Flüssigtoner, der von der Entwicklerelektrode zur zu entwickelnden ladungshaltenden Oberfläche gebracht wird, durch die rauhe Außenseite der Entwicklerelektrode an diese herangetragen wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die rauhe Oberfläche der Entwicklerelektrode Oberflächenfeinheiten aufweist, die mittlere Amplitudenvariationen Spitze-Spitze zwischen 0,13 und 2,54 mm (0,005 und 0,100 Zoll) aufweisen.

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