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Die Erfindung betrifft ein elektrographisches Kopiergerät mit einem fotoempfindlichen Element, einer Einrichtung zum gleichmäßigen Aufladen der fotoempfindlichen Fläche des fotoempfindlichen Elementes, einer Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Stromes an die Ladeeinrichtung einer Einrichtung zum Projizieren von Licht auf die fotoempfindliche Fläche, um auf dieser ein elektrostatisch latentes Bild auszubilden, einer Einrichtung mit einer Entwicklungselektrode zum Entwickeln des elektrostatisch latenten Bildes, einer Einrichtung zum Anlegen einer Entwicklungsvorrichtung an die Entwicklungselektrode und einer Steuereinrichtung, die das Aufladungspotential der durch die Ladeeinrichtung geladenen fotoempfindlichen Fläche des fotoempfindlichen Elementes und das Entwicklungsvorspannungspotential, mit dem die Entwicklungselektrode durch die Einrichtung zum Anlegen einer Entwicklungsvorspannung beaufschlagt ist, in gegenseitiger Abhängigkeit voneinander steuert.
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Ein derartiges elektrographisches Kopiergerät ist beispielsweise aus der US-PS 37 88 739 bekannt. Bei dem bekannten Kopiergerät wird ein von einem Elektrometersensor, der in einem ständig mit Licht bestrahlten Bereich angeordnet ist, abgegebenes Signal zur Beeinflussung der Steuereinrichtung verwendet. Hiermit soll erreicht werden, daß ein auf die jeweils aktuell vorliegenden Beleuchtungsverhältnisse bezogener Steuerpegel erhalten wird. Spezielle auf die Steuerung der Bilddichte gerichtete Maßnahmen sind nach diesem Stand der Technik nicht vorgesehen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrographisches Kopiergerät zu schaffen, bei dem die Bilddichte der Kopien einfach und effektiv zu steuern ist, insbesondere bei Linienbildern.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung das Aufladungspotential und/oder die Entwicklungsvorspannung derart steuert, daß die Differenz zwischen Aufladungspotential und Entwicklungsvorspannung annähernd konstant gehalten wird.
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Durch diese verhältnismäßig einfache Maßnahme läßt sich eine gute Bildqualität der Kopien erreichen, und zwar für Vorlagen mit Liniendarstellungen als auch für Vorlagen mit einem größeren Schwärzungsgradbereich. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines wesentlichen Teils eines elektrofotografischen Kopiergerätes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Steuerschalttafel, die bei dem Kopiergerät gemäß der Fig. 1 verwendet werden kann;
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Fig. 3 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Veränderung der Bilddichte in dem Kopiergerät gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 4 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Veränderung der Bilddichte bei einem vergleichbaren Beispiel.
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Der in der Fig. 1 dargestellte, wesentlicheTeil eines elektrofotografischen Kopiergerätes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht aus einer fotoempfindlichen Trommel 1, die durch Abscheiden einer fotoempfindlichen Schicht 1 a, aus As2Se3 auf einer Oberfläche einer Aluminiumtrommel 1 d ausgebildet ist, und für eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Pfeil in der Fig. 1 dargestellt, mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 170 mm/sec angetrieben wird. Um die fotoempfindliche Trommel 1 herum sind nacheinander verschiedene Prozeßstationen und Einrichtungen, wie beispielsweise eine Koronaladeeinrichtung 2, die an eine Koronaladungs-Stromquelle 3 angeschlossen ist, welche mit einem Steuerschaltkreis 10 verbunden ist, ein Ladungspotentialdetektor 4, der ebenfalls mit dem Steuerschaltkreis 10 verbunden ist, ein Laserstrahlprojektionsmechanismus 5, eine Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung 6, die mit einer Entwikklungsvorspannungsquelle 9 verbunden ist, die weiterhin mit dem Steuerschaltkreis 10 verbunden ist, eine Übertragungsladeeinrichtung 11 zur Koronaentladung einer negativen Polarität (-), eine Wechselstromladeeinrichtung 12 zum Trennen des Kopierpapiers, eine Reinigungsklinge 13 zum Entfernen des auf der fotoempfindlichen Obefläche 1 a nach der Übertragung verbleibenden Resttoners, eine Hauptlöschlampe 14, eine Ladeeinrichtung 16 zur Koronaentladung einer positiven Polarität (+) und einer Löschlampe 17 wie im folgenden beschrieben, angeordnet.
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Genauer gesagt ist die Koronaladeeinrichtung 2 mit ihrer Stromquelle 3 zum Laden der fotoempfindlichen Oberfläche 1 a der Trommel 1 mit einer positiven Polarität (+) mittels eines elektrischen Stromes mit positiver Polarität (+), der von der Stromquelle 3 zugeführt wird, verbunden, und der Ladepotentialdetektor 4 ist mit einem Steuerschaltkreis 10 verbunden und in der Nähe der Koronaladeeinrichtung 2 angeordnet, um das Oberflächenpotential der fotoempfindlichen Trommel 1 gleich nach dem Aufladen durch die Koronaladeeinrichtung 2 zu detektieren. Der Laserstrahl- Projektionsmechanismus 5 ist dazu vorgesehen, den Laserstrahl nur auf den Bildteil mit einer konstanten Strahlungsmenge von 10 µJ/cm2 · sec zu projizieren. Das vorgenommene Bild hat ein schwarz-weiß-Muster ohne einen mittleren Kontrast, und das Oberflächenpotential der fotoempfindlichen Trommel 1 an ihrem, der Strahlung, wie vorstehend beschrieben, ausgesetzten Teil wird auf ungefähr 25 V abgeschwächt.
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Auf der anderen Seite besteht die Magnetbürsten-Entwikklungseinrichtung 6 aus einer Entwicklertrommel 8, in der eine Magnetwalze 7 drehbar aufgenommen ist, während die Magnetwalze 7 beispielsweise mit acht magnetischen Polen, die entlang der Umfangsrichtung mit abwechselnd unterschiedlicher Feldrichtung angeordnet sind, versehen ist, so daß sie, wie durch den Pfeil in der Fig. 1 angegeben, entgegen dem Uhrzeigersinn mit einer Geschwindigkeit von 1000 U/min gedreht wird. Weiterhin hat die Entwicklertrommel 8 einen Außendurchmesser von 31 mm und kann ebenfalls wie durch den Pfeil angegeben, entgegen dem Uhrzeigersinn mit einer Geschwindigkeit von 20 U/min gedreht werden. Als Entwicklermaterial wird eine Mischung aus 94 Gewichts-% magnetischer Trägerteilchen mit kleinem Durchmesser und 6 Gewichts-% elektrisch isolierender Tonerteilchen verwendet. Die magnetischen Trägerteilchen mit kleinem Durchmesser bestehen aus magnetisch feinen Teilchen, die in einem Harz dispergiert sind, und haben einen mittleren Teilchendurchmeser von 21 µm, einen Widerstandswert von 1014 Ω · cm und mit Bezug auf die Tonerteilchen eine negative triboelektrische Ladepolarität (-), während die Tonerteilchen mit elektrisch isolierenden und nicht magnetischen Eigenschaften eine positive triboelektrische Ladepolarität (+) mit Bezug auf die Trägerteilchen aufweisen.
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Das vorstehend beschriebene Entwicklermaterial wird an der äußeren Umfangsfläche der Entwicklertrommel 8 durch die Magnetkraft der Magnetwalze 7 in Form einer Magnetbürste ausgebildet und im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil entlang der Umfangsfläche der Entwicklertrommel 8 dargestellt, hauptsächlich auf der Drehbewegung der Magnetwalze 7 basierend transportiert, um ein elektrostatisch latentes Bild, welches auf der fotoempfindlichen Fläche 1 a der Trommel 1ausgebildet ist, einer umgekehrten Entwicklung zu unterziehen. Anders gesagt wird bewirkt, daß die mit positiver Polarität (+) geladenen Tonerteilchen an dem Bildteil anhaften, dessen Ladung auf ungefähr 25 V durch die Projektion des Laserstrahls durch den Laserstrahl-Projektionsmechanismus 5, wie vorstehend beschrieben, abgeschwächt ist. Im vorstehenden Fall ist ein Entwicklerspalt, das heißt der Spalt zwischen der Entwicklertrommel 8 und der fotoempfindlichen Trommel 1 auf 0,7 mm eingestellt. Mittlerweile ist die Entwicklertrommel 8 mit einer Entwicklungsvorspannung mit positiver Polarität (+) von einer Entwicklungsvorspannungsquelle 9 beaufschlagt, um als eine Entwicklerelektrode zu funktionieren.
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Auf der anderen Seite ist der Steuerschaltkreis 10 zur Erzielung der Justierungen der Bilddichte angeordnet, um das Ladepotential an der fotoempfindlichen Oberfläche 1 a der fotoempfindlichen Trommel 1 zusammen mit dem Entwik -klungsvorspannungspotential zu steuern, und das für die Entwicklungsvorspannung angelegte Potential ist so bestimmt, daß es die Beziehung
(1) V B = V O - 200 V
erfüllt, wobei V B das Entwicklungsvorspannungspotential, und V O das Ladungspotential der fotoempfindlichen Oberfläche 1 a der Trommel 1 ist, welches durch den später beschriebenen Detektor 4 detektiert ist.
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Genauer gesagt wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2, die eine Schalttafel C zeigt, welche bei dem Kopiergerät gemäß Fig. 1 anzuwenden ist, bei Betätigung von Hand eines Bilddichtesteuerknopfes 15, der verschiebbar an der Schalttafel C vorgesehen ist, der Widerstandswert eines Varistors (nicht im einzelnen dargestellt) an der Tafel C verändert, um den der Koronaladeeinrichtung 2 zugeführten Strom entsprechend der Veränderung des Widerstandswertes zu justieren. Im oben stehend beschriebenen Fall wird die Bilddichte dunkel, wenn der Knopf 15 sich einer Gradeinteilung "1" nähert, und das geladene Potential wird beispielsweise auf 450 V bei Stehen des Knopfes auf der Gradeinteilung "1", auf 350 V bei Übereinstimmung mit der Gradeinteilung "3" und auf 250 V bei Übereinstimmung mit der Gradeinteilung "5" justiert.
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Das so durch die Koronaladeeinrichtung 2 durch die vorstehend beschriebenen Justierungen auf die fotoempfindliche Oberfläche 1 a der Trommel 1 so gegebene Ladepotential wird durch den Ladepotentialdetektor 4 detektiert und die Entwicklungsvorspannung, die den Potentialwert aufweist, der im Steuerschaltkreis 10 basierend auf der vorstehend beschriebenen Formel (1) bestimmten Wert aufweist, wird über die Stromquelle 9 an die Entwicklertrommel 8 angelegt. Anders gesagt werden die Justierungen so ausgeführt, daß, wenn das Ladepotential 450 V ist, das Entwicklungsvorspannungspotential 250 V wird, und wenn das Ladepotential 350 V ist, das Entwicklungsvorspannungspotential 100 V wird, und wenn es 250 V ist, das Ladepotential jeweils 50 V wird, wobei ein absoluter Wert des Potentialunterschiedes zwischen dem Ladepotential und dem Entwicklungsvorspannungspotential auf 200 V gehalten wird.
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Im folgenden wird auf die grafische Darstellung der Fig. 3 Bezug genommen, die die Veränderungen der Bilddichte bei Veränderung des Ladepotentials V O im Bereich von 250 bis 450 V bei der insoweit beschriebenen ersten Ausführungsform, zeigt. In der grafischen Darstellung gemäß der Fig. 3 variiert das entlang der Abszisse aufgetragene Entwicklungsvorspannungspotential V B innerhalb des Bereiches von 50 bis 250 V, basierend auf der vorstehend beschriebenen Formel (1). In der oben stehenden grafischen Darstellung beziehen sich die Daten für linienförmige Bilder auf solche, die bei Kopierlinienbildern von 0,5 mm Breite gemessen worden sind, während die Daten für die vollen Bilder an mittleren Teilen von kopierten vollen Bildern mit 5 × 5 cm Abmessungen, gemessen wurden.
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In der Fig. 4 ist eine vergleichbare grafische Darstellung gezeigt, die die Veränderungen der Bilddichte für den Fall zeigt, bei dem das Entwicklungsvorspannungspotential V B innerhalb des Bereiches von 50 bis 250 V verändert wird, wobei das Ladepotential V O bei dem Kopiergerät gemäß der Fig. 1 bei 450 V fixiert ist.
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Wie aus den vorstehend genannten zwei grafischen Darstellungen ersichtlich, wird bei der grafischen Darstellung gemäß der Fig. 3 gemäß der vorliegenden Erfindung die variable Dichtebreite für das Linienbild größer als bei der Fig. 4, und ist mehr der Dichteveränderungscharakteristik für das volle Bild angenähert, und die Dichteveränderung für das Linienbild und für das volle Bild werden ungefähr konstant selbst bei Veränderung der Entwicklungsvorspannung gehalten. Das Ansteigen der Dichteveränderungsbreite für das Linienbild ist der Tatsache zuzurechnen, daß durch Aufrechterhalten des konstanten Potentialunterschiedes |V O - V B | zwischen dem Ladepotential V O an der fotoempfindlichen Oberfläche und dem Entwikklungsvorspannungspotential V B , die Entwicklung selbst auf dem Kanteneffekt basiert, der ebenfalls ausgeführt wird. Wenn der Potentialunterschied |V O - V B | konstant gehalten wird, wird das unerwünschte Erzeugen von Nebelbildung infolge der Entwicklungsdichtesteuerung vorteilhafterweise verhindert.
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Hierbei ist anzumerken, daß das Detektieren des Ladepotentials durch den Detektor 4, wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben, abhängig von der Notwendigkeit weggelassen werden kann, und die Anordnung so modifiziert werden kann, daß das Entwicklungsvorspannungspotential V B automatisch durch den Steuerschaltkreis 10 in Abhängigkeit von der Veränderung des Widerstandswertes durch die Betätigung des Knopfes 15 (d. h. die Auswahl des Ladepotentials V O ) justiert werden kann.
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Beispielsweise kann die Anordnung gemäß der ersten Ausführungsform der Fig. 1 so modifiziert sein, daß der Steuerschaltkreis 10 das Entwicklungsvorspannungspotential und das Oberflächenpotential der fotoempfindlichen Oberfläche 1 a steuert, so daß die elektrischen Ströme entsprechend den Potentialwerten, die jeweils durch den Steuerschaltkreis 10 ausgewählt worden sind, der Entwicklertrommel 8 und der Koronaladeeinrichtung 2 über die Entwicklungsvorspannungsquelle 9 und die Koronaladestromquelle 3 zugeführt werden. Der durch den Detektor 4 detektierte Wert zum Erfassen des Oberflächenpotentials der fotoempfindlichen Oberfläche 1 a gleich nach dem Laden durch die Koronaladeeinrichtung 2 wird dem Steuerschaltkreis 10 zurückgeführt, um zu sehen, ob das tatsächliche Oberflächenpotential das gleiche wie der ausgewählte Wert ist, um den der Koronaladeeinrichtung 2 zugeführten Strom falls notwendig, zu korrigieren.
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Genauer gesagt wird ein konstanter Entwicklungsvorspannungspotentialwert vorläufig ausgewählt, und ein elektrischer Strom entsprechend diesem ausgewählten Potentialwert wird der Entwicklertrommel 8 von der Entwicklungsvorspannungsstromquelle 9 zugeführt. Gleichzeitig wird das Oberflächenpotential der fotoempfindlichen Oberfläche durch den Steuerschaltkreis 10 ausgewählt, welches einen ungefähr konstanten Potentialunterschied zum ausgewählten Entwicklungsvorspannungspotentialwert aufweist, und es wird ein elektrischer Strom entsprechend diesem ausgewählten Potentialwert der Koronaladeeinrichtung 2 über die Koronaladestromquelle 3 zugeführt. Im vorstehenden Fall kann der, der Koronaladeeinrichtung 2 zugeführte elektrische Strom selbstverständlich durch die Rückführung des vom Detektor 4 detektierten Wertes korrigiert werden.
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Anzumerken ist, daß bei der vorstehend beschriebenen Modifikation der Detektor 4 den, der Koronaladeeinrichtung 2 zugeführten Strom korrigieren soll, während bei der ersten Ausführungsform gemäß der Fig. 1 der Detektor 4 zur Bestimmung der Entwicklungsvorspannung angeordnet ist.
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Im nachfolgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der das Gerät im wesentlichen gleich dem in der Fig. 1 gezeigten ist, mit Ausnahme der Funktion des Steuerschaltkreises 10, wobei der Bilddichte-Justierknopf 15, der in der Fig. 2 gezeigt ist, durch drei Auswahlschalter H, M und L (nicht im einzelnen dargestellt) für die Bilddichtejustierungen an der Steuertafel angeordnet sind. Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, wird durch Einschalten irgendeines der Auswahlschalter H, M und L ein vorbestimmter elektrischer Strom an die Koronaladeeinrichtung 2 angelegt, und gleichzeitig wird eine Entwicklungsvorspannung mit einem vorbestimmten Potentialwert an die Entwicklertrommel 8 angelegt, so daß der Potentialunterschied zwischen dem Ladepotential V O und dem Entwicklungsvorspannungspotential V B durch die Steuerschaltung 10 auf einem ungefähr konstanten Wert beibehalten wird. Hierbei ist anzumerken, daß bei der zweiten Ausführungsform wie vorstehend beschrieben, das durch den Detektor 4 detektierte Ladepotential auf den Steuerschaltkreis 10 zurückgeführt wird, um mit einem Bezugspotential verglichen zu werden, welches im Steuerschaltkreis 10 gespeichert ist, und dadurch wird der, der Koronaladeeinrichtung 2 zugeführte Strom einer feinen Justierung unterzogen, um das Ladepotential auf einen vorbestimmten Wert zu bringen.
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Genauer gesagt werden bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, elektrische Ströme, die die Ladepotentiale V O und Entwicklungsvorspannungspotentiale V B , wie aus der unten stehenden Tabelle hervorgeht, aufweisen, der Koronaladeeinrichtung 2 und an die Entwicklertrommel 8 zugeführt bzw. angelegt, wenn die entsprechenden Schalter H, M und L eingeschaltet werden. °=c:120&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz10&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Hierbei ist anzumerken, daß bei der insoweit beschriebenen zweiten Ausführungsform der absolute Wert für den Potentialunterschied wie vorstehend erwähnt, leicht von 225 V auf 250 V erhöht wird, wenn entweder der, der Koronaladeeinrichtung 2 zugeführte Strom oder das an die Entwicklertrommel 8 angelegte Potential so justiert ist, daß es steigt und genauer gesagt, wenn der Auswahlschalter vom Schalter L auf den Schalter M umgeschaltet wird. Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wurde in Betracht gezogen, daß Ladungsunregelmäßigkeiten an der Oberfläche der fotoempfindlichen Fläche der fotoempfindlichen Trommel 1 deutlich sichtbar werden, wenn das Ladepotential steigt, was zur Ausbildung von unerwünschter Nebelbildung führt. Anders ausgedrückt wird durch die vorstehend beschriebene Anordnung die Erzeugung von Nebelbildung wirksam verhindert.
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Es ist weiterhin anzumerken, daß in der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und wie vorstehend beschrieben, das Ladepotential V O vorzugsweise niedriger als 700 V und der Potentialunterschied |V O - V B | vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 25 bis 300 V liegen sollte, da bei diesen Ausführungsformen bei Überschreiten des Ladepotentials V O von 700 V Unregelmäßigkeiten oder ungleichmäßige Nebelbildung beim entwickelten Bild stattfinden können, während die Trägerteilchen bei Übersteigen des Potentialunterschiedes |V O - V B | von 300 V an dem Nichtbildteil anhaften, und unterhalb 25 V das entwickelte Bild der Ausbildung von Nebelbildung unterzogen wird.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung gemäß der vorliegenden Erfindung hervorgeht, wurde es möglich gemacht, die Dichteveränderungbreite für das Linienbild zu erhöhen, mit einer konsequenten Annäherung der Dichteveränderungseigenschaften des Linienbildes an die des vollen Bildes, und somit kann die Dichteveränderung für das Linienbild und für das Bild mit einem großen Schwärzungsgradbereich ungefähr konstant gehalten werden, um stabile Kopienbilder zu erzeugen, selbst wenn der Potentialwert der Entwicklungsvorspannung schwanken sollte. Dies wird dadurch erreicht, daß wenigstens entweder der elektrische Strom, der an die Ladeeinrichtung angelegt wird, oder das Potential, das an die Entwicklerelektrode angelegt wird, justierbar ist, wobei eine Steuereinrichtung das Aufladungspotential der fotoempfindlichen Oberfläche und/oder die Entwicklungsvorspannung der Entwicklerelektrode in einer vorgegebenen Abhängigkeit voneinander steuert.