JPH02187774A - ２要素から成る電気的接続部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、概ね、少なくとも１つの脱着可能ユニットを
有する機械を正しく作動させるための電気的接続部に関
する。より詳細には、それは、１つが機械のメインフレ
ームの上にあり１つが脱着可能ユニット上にあり、一方
の要素は弾性的に可撓性のブラシ状形状の複数の導電性
繊維から成り、他方の要素はその繊維に対する連続的な
導電性接触面である２つの要素を有する電気的接続部に
関する。好適な実施例において、その機械は静電複′写
印刷機械である。

今日、−船釣に使用されている静電複写装置において、
光電溝絶縁部材は、典型的には均一な電位まで帯電され
た後、複写されるべき原稿の光画像に露光される。その
露光は、露光されたすなわち背景区域において光電溝の
絶縁表面を放電させて、原稿に包含された画像に対応す
る静電潜像をその部材上に生成する。代わりに、光線が
、変調されて、帯電した光電溝表面の一部を選択的に放
電して所望の情報をその上に証録するために使用されで
も構わない。そのようなシステムは、典型的には、レー
ザー光線を使用する。従って、光電溝絶縁表面上の静電
潜像は、当該分野においてトナーと呼ばれる現像剤粉末
によって画像を現像することにより可視像とされる。大
抵の現像システムは、帯電キャリア粒子とそのキャリア
粒子に摩擦電気的に付着する帯電トナー粒子の両者から
なる現像剤を使用する。現像の間に、そのトナー粒子は
、光電溝絶縁区域の画像区域の帯電パターンによってキ
ャリア粒子から引き寄せられ、光電導区域上に粉末画像
を形成する。このトナー画像は、続いて、加熱又は圧力
の付加によって永久的に付着され得るコピー用紙などの
支持表面に転写されても良い。

静電複写装置において破損又は消耗された処理ユニット
をオペレータに取り替えさせることによって維持コスト
を最小限にするたｔに、使い捨て又は脱着が可能である
カートリッジすなわちユニットに装置の１つ以上の処理
ユニットを組み込むことが提案されてきた。このように
すれば、オペレークは、カートリッジの機能寿命が尽き
たときに各カートリッジを容易に取り除き、新しいカー
トリッジを挿入できる。加えて、それは、従来の複写機
における感光体ドラムなどの安価な機能特性を使用でき
るという利点をも提供することになる。概して、これら
の処理カートリッジは、１つ以上の帯電コロトロン、現
像装置、クリーニング装置と共に、回転ドラム又は継目
なしベルトなどの結像部材を包含する。そのような機械
構成のさらなる説明に関しては、例えば、タナ力（Ｔａ
ｎａｋａ）他の米国特許明細書第３．９８５．４３６号
、オノダ（Ｏｎｏｄａ）　　の米国特許明細書第４．４
６２．６７７号、モラモラ（Ｍｏｒａｍｏｒａ）他の米
国特許明細書第４．４７０．６８９号、ホップナ−（Ｈ
ｏｐｐｎｅｒ）他の米国特許明細書第４、４６０．２６
７号及び米国特許明細書第４．５５６．３０８号などが
注目される。

これらの商業的な利用において、当然ながら、機械のメ
インフレームと脱着可能な処理ユニットすなわちカート
リッジの間に、動力、高電圧及び／又は論理信号を配給
することが必要である。伝統的に、これは各機械におい
て従来通りの配線及びワイヤリングハーネスを利用する
形態を採って、機械のメインフレームと脱着可能な処理
ユニットの間に、動力及び論理信号を配給してきた。例
えば、ユニットのメインフレーム内への挿入において、
手動で接続されるか又は自動的に連結され得る従来通り
のプラグ及びソケットの構成が使われてきた。この自動
的な連結は、挿入におけるユニットの精密な位置決めと
心合わせを誤差に関して非常に小さな公差で要求する。

典型的には、ピン、レールなどの位置決め部材が適切な
位置決めを保証するた必に使用されるが、この位置決め
が機械の製造コストを増大させる。加えて、従来通りの
配線及びワイヤリングハーネスは可撓性であり、従って
ロボットの使用などによる自動化された組立には向かず
、さらに製造コストを増大させることになる。他の電気
的接点が提案されてきたが、それらにはある種の欠陥が
ある。例えば、メインフレーム及び脱着可能ユニットの
各々におけるバネ付勢された２つの金属タブなどの従来
通りの２つの金属プレート接点の使用は、上に論議され
た精密な位置決め及び心合わせを要求することに加えて
、接触表面が、ごみ、トナーその他の異物によって汚さ
れることにより、劣悪な機械環境における短期間のみの
使用の後にも、信頼できないものと成り得る。更に、そ
のような金属接点は、酸化して接触表面上に絶縁層を形
成する傾向があり、それによって接点の信頼性及び性能
をさらに低下させるのである。

本発明は、メインフレームと、該メインフレーム内に挿
入可能かつ脱着可能であり少なくとも１つの機能を果た
す際にメインフレームと協働する少なくとも１つのユニ
ットから構成され、前記メインフレーム及び前記脱着可
能ユニットは、それらの間に通電するための少なくとも
１つの電気的接続部を有し、該電気的接続部は、前記メ
インフレーム及び前記脱着可能ユニット上に各々１つあ
る２つの電気的接触要素から成り、第１の接触要素は、
ブラシ状形状に形成された弾性的に可撓性の複数の導電
性繊維から成り、第２の要素は、前記ブラシに電気的に
接触するための実質的に連続的な導電性接触面から成り
、前記接触要素の各々は、前記電気・部品に接続される
、前記少なくとも１つの機能を実行するための機械に関
する。

ここで、本発明は、間物を使用する静電複写印刷装置に
おける脱着可能な処理カートリッジの好適な実施例に関
連して説明される。

第１図を参照すると、本発明の脱着可能な処理カートリ
ッジとカートリッジ取付台を包含する自動ゼログラフィ
機１０が例として示されている。第１図に図示された複
写機１０は、原稿からコピーを作るためにその中で使用
される様々な部品を示している。本発明の装置はとりわ
け自動ゼログラフィ機１０用に良好に適合されているが
、他の静電複写システムを包含する多くの様々な現像シ
ステムにも等しく良好に適合されており、それが本文に
示された特定の実施例への適用に必ずしも限定されるも
のではないことが以下の説明から明らかとなるはずであ
る。

図示された自動複写機ｌＯは、ベルトの第１サイクルに
おいて、感光体ベルトが荷電され、露光され、その結果
生じる静電潜像が現像され、ベルトが処理ステーション
を通って第２回転を始めるときにベルト上の現像された
トナー画像がコピー用紙に転写されるという２サイクル
の様式において作動するように適合されている。その後
、作動の第２サイクルにおいて、ベルトは、次のコピー
の準備として現像ステーションによって残留トナーがク
リーニングされる。この２サイクルの幾何学的配置によ
れば、結合された帯電／転写ユニットと、結合された現
像／クリーニングユニットが使用される。

第１図及び２図において図示された複写機１０は、脱着
可能な処理カートリッジ１１、外側周辺が適切な光電導
材料１３によって被覆されている画像記録ベルト状部材
１２を使用する。ベルト１２は、カートリッジ内におい
て駆動搬送ロール４３及び遊びロール５４の廻りで回転
するように適当に装着され、矢印１５によって示された
方向に移動して、複数のゼログラフィ処理ステーション
を越えてその上に画像担持表面１３を持ってくる。機械
部品に動力を与える適切な駆動手段（示されていない）
が設けられ、それによって原稿人力画情報の忠実な複写
が、紙などの最終的支持材料１６上に記録される。

初めに、ベル目２は、帯電／転写ステーション１７を通
して光電導表面１３を移動させ、その第１サイクルにお
いて、ベルトは、結像に先立って既知の様式で光電溝表
面１３上に一様に配された静電荷を荷電される。その後
、ベルト１２は、帯電した光電導表面１３が原稿入力シ
ーン情報の光画像に露光される露光ステーション１４へ
駆動され、それによって電荷が露光された区域において
選択的に放出されて静電潜像の形態の原稿入力シーンを
記録する。その露光ステーションは、好ましくは、照明
灯２３及び反射鏡２６と共に、日本板ガラス株式会社（
Ｎｉｐｐｏｎ　５ｈｅｅｔ　Ｇｌａｓｓ　Ｃｏｍｐａｎ
ｙＬｉｍｉｔｅｄ）によって［セルフォック（Ｓｅｌｆ
ｏｃ）　」の商標で製造された画像伝達ファイバーレン
ズ１８の束から構成される。

露光の後、ベルト１２は、光電溝表面１３上に記録され
た静電潜像を、現像剤がドラム１２の光電導表面に付加
されて潜像を可視像にする現像／クリーニングステーシ
ョン１９へ搬送する。典型的には、適当な現像ステーシ
ョンは、目の粗い強磁性キャリア粒剤及びトナー着色剤
粒子を有する磁化可能な混合現像剤を利用する磁気ブラ
シ現像システムを包含することが可能である。

最終的支持材料のシート１６は、持ち上げスタック支持
トレー２０上におけるスタック構成内に支持される。ス
タックが持ち上げ位置にあるとき、シート分離器扇形供
給ロール２１は、個々のシートをそこから位置決めピン
チロール２２へ供給する。次に、シートはベルト上の画
像との正しい位置決めにおいて帯電／転写ステーション
１７に送られ、光電溝表面１３上の現像された画像は、
帯電／転写機構機１７内の最終的支持材料のシート１６
に接触し、トナー画像は光電導表面１３から最終的支持
シート１６の接触面に転写される。画像の転写に続いて
、紙やプラスチックなどであっても構わない最終的支持
材料は、支持材料１６の梁強度によってベルトから分離
され、支持材料１６すなわちトナー画像をその上に備え
たシートは、転写された粉末画像をそこに定着させるロ
ール定着器２４などの適当な定着器まで進緬られる。定
着処理の後、シート１６は、トレー２５などの適当な出
力装置まで進められる。

トナー粉末の大半は、最終的支持材料１６に転写される
が、最終的支持材料のトナー粉末画像の転写の後も、常
にある程度の残留トナーが光電溝表面１３上に残る。転
写動作の後も光電溝表面１３上に残る残留トナー粒子は
、静電潜像の現像において使用されたものと同じ磁気ブ
ラシによってトナー粒子が光電溝表面１３から機械的に
除去され得る現像／クリーニングステーション１９を通
ってベルト１２がその第２サイクルに移行するときにベ
ルト１２から取り除かれる。

通常、複写機が従来通りの様式で操作されるとき、複写
されるべき原稿は、ここではセルフォック　（Ｓｅｌｆ
ｏｃ）レンズ１８として図示される光学的構成を越えて
原稿を搬送する水平な透明観察プラテン３０上において
画像面を下にして配置される。移動プラテンの速度と光
電溝ベルトの速度は原稿の忠実な複写を提供するために
同期される。

以上の概略的な説明は、本発明に従った装置を具現でき
る自動ゼログラフィ複写機１０の概略的な作動を説明す
る本出願の目的のためには十分なものであると信じられ
る。

脱着可能な処理カー）　ＩＪッジは、第２図の等角投影
図においてさらに詳細に図示されている。そのような処
理カートリッジは、ホップナー（Ｈｏｐｐｎｅｒ）他の
米国特許明細書第４．５５６．３０８号において示され
たような様式で上から、又は代わりにクルツ（Ｋｕｒｔ
ｚ）他の米国特許明細書第４．６５５．５７８号におい
て示されたような様式で前から、機械内に挿入されるこ
ともそこから引き出されることも可能であると理解され
るであろう。カートリッジ組立体１１は、螺子（示され
ていない）などの適当なハウジング締約金具によって留
められる上部カートリッジハウジング３７と下部カート
リッジハウジング３８から構成される。カートリッジの
ための取付は装置は、ここではベルト搬送ロール４３の
固定駆動軸として図示されたカー）　ＩＪッジ組立体の
一方の端部の各側面上の装着ピン４０から構成される。

ベルト搬送ロールの両端は、その上に端部キャップ４５
を位置決めしてあり、一方の端部が駆動歯車４６を介し
て機械本体の駆動機構に接続され、ベルトに対して確実
な駆動を提供する。装着ヒンジスロット４２が、カート
リッジの両側上の装着ピン４０に隣接して位置決必され
る。カートリッジ組立体の他方の端部には遊びロール５
４が廻りに装着される遊びロール軸５３があり、その各
端部には再び端部キャップ４５が備えられる。感光体ベ
ルト１２は、搬送ロール４３及び遊びロール５４の廻り
において２サイクル複写装置における様々な処理ステー
ションを通って搬送される。感光体ベルトが備えられた
肌着可能な処理カー）　＋Ｊッジに加えて、その中に静
電複写の処理ユニット及び機能を含むことも可能である
。露光スロット４９は、複写装置の光学システムからの
感光体ベルトの露光を許容する。

更に、消去スロット５０は、結像の第２サイクルの間及
び消去ランプによる残留トナー画像の除去の直前に感光
体の露光を許容する。加えて、脱着可能な処理カートリ
ッジは、コロトロンシールド６５内に包含されたプリチ
ャージコロトロン６４などのコロトロンを包含すること
が可能である。プリチャージコロトロン６４は、カート
リッジが適所に挿入されたときに、機械のメインフレー
ム上の固定された接触表面と合わせられる弾性的に可撓
性の複数の導電性繊維６９から構成されるブラシ６７へ
電気的に接続される。

ここで第３図を参照すると、メインフレームと脱着可能
ユニットの間の電気的接続部は、さらに詳細に図示され
ている。メインフレーム７４の一部には、導電性着床（
ｌａｎｄｉｎｇ）　　バッド７２を有する電気回路基板
７１が取り付けられる。脱着可能カートリッジ１１は、
一方の端部において複数の繊維６９を、端子リング６８
によってまとめて確実に保持されたブラシ状形状６７に
配置しである。ブラシ６７は、脱着可能ユニッ［１に固
定され、また第２図において示されたように、例えば、
プリチャージコロトロンに直接に接続されても構わない
。脱着可能カートリッジは、スライドレール７３上でそ
れを滑動させることによってメインフレーム内の適所に
挿入される。適所に移動されるとき、複数の各個の繊維
６９は、導電性着床パッド７２と接触し、繊維はわずか
に撓むか曲げられ、着床パッドとの接触を維持して電気
的接続を確立する。代わりに、着床パッドは、絶縁構造
の表面における導電性パターンであっても構わない。第
３図に図示された実施例において、脱着可能ユニットと
メインフレームの間の電気的接続は、脱着可能ユニット
の挿入方向（矢印を参照）に対して概ね平行に向けられ
た方向において行われる。

ここで第４図を参照すると、導電性ブラシ接点が配線に
おいて終端されている構造の具体例が図示されている。

導電性繊維６９は、次に配線７７に接続される端子６８
に接続されるその一方の端部において、エポキシ７６な
どの導電性接着剤によってまとめて接着固定される。こ
の実施例における配線７７は、好ましくは、従来通りの
折り曲げ（ｃｒｉｍｐ）方式で端子に接続され、それに
よって導電性繊維束への信頼性の高い低コストの相互接
続を提供する。端子内の導電性接着剤は、導電性ブラシ
接触要素に対して剛性を提供することができる。

第５図は、電気的接続が、脱着可能ユニットのメインフ
レーム内への挿入方向（矢印を参照）に対して実質的に
垂直な方向において、脱着可能ユニット上の接触要素と
メインフレームとの間で行われる代替実施例を図示して
いる。加えて第５図には、２つの高電圧の電気的接続部
と３つの低電圧の電気的接続部が図示されており、総て
の接続部に関して着床パッド７５が脱着可能ユニット上
に存在する一方、電気的接続部の導電性ブラシ要素は、
メインフレーム７４の一部における装着ブロック７９上
に存在することが留意される。代わりに、第３図におい
て示されたように、ブラシは脱着可能ユニット上に装着
可能であり、着床パッドはメインフレーム上に装着され
るが、装着位置の選択が電圧の高低から独立しているこ
とが留意される。

なお、第３図及び第５図の挿入方向は、逆にされても構
わない。

電気的接続部における第１要素は、弾性的に可抗性の複
数の導電性繊維から成るブラシ状部材である。この接触
要素には、適当な繊維が使用されても良い。概して、導
電性繊維は、約１０−５から約１０６　００ｍの直流体
積抵抗率を有するが、この範囲の抵抗率を有し商業的に
利用可能である様々な材料があるので、約１Ｏ−５から
約１０−３Ωｃｍが好ましい。

抵抗率のこの範囲内のさらに導電性の高いものは、電流
伝導の応用における特定の用途を見出し、−方、抵抗率
の高いものは送信信号レベルの電位及びその他の低電流
伝導の応用における特定の用途を見出す。加えて、個々
の導電性繊維は、概ね、約５から約５０マイクロメーク
のオーダーの直径を有し、軸方向の小さな面積における
非常に大きな冗長度を提供する約７から１０マイクロメ
ータが好ましい。ブラシ繊維の長さは、信頼度の高い接
触をするた必に十分な長さでなければならないという意
味で重要である。弾性的に可撓性のという用語によって
、他の表面と接触することによって実質的に変形され得
るものであって、接触が終了したときに実質的に元の形
状に戻るような繊維を定義することが意図されている。

典型的には、繊維は、撚り糸束につき４０本以下のフィ
ラメントを有し、または撚り糸束につき１６０．０００
本程度のフィラメントを有する連続的なマルチフィラメ
ントの形態において供給される。例えば、ステンレス鋼
の撚り糸は、典型的には、各フィラメントが約５マイク
ロメータから約１５マイクロメータ又はそれ以上の直径
の範囲であり得るときに、６０本から９０本のフィラメ
ントを含んで製造される。その一方で、炭素繊維は、典
型的には、各フィラメントの直径が約７から１０マイク
ロメータの範囲であり得るときに１，０００本、６．０
００本、１２．０００本、及び１６０、０００本までの
フィラメントを有する撚り糸の、形態で供給される。他
の導電性繊維は、直径が５０ミクロンまでの範囲にわた
って利用可能であり、モノフィラメント又は所望の数の
フィラメンＦを有するモノフィラメント撚り糸としても
入手され得る。典型的には、繊維は、ブラシ状形状に組
み合わされ、平方センチ当たり約５　ＸＩＯ’　から約
２．５×１０５　の接点を提供する。ブラシの端部は、
直角に形成されても良いが、ブラシ端部は例えば先細り
にされるか又は斜めに面取りされ、その他の形状に形成
されても構わないと理解されるであろう。

典型的な繊維は、ステンレス鋼、カーボン、カーボング
ラファイト、ステンレス鋼及びカーボンの混合物を包含
する。使用され得る特に好適な繊維は、ポリアクリロニ
）　ＩＪル（ＰＡＮ）前駆物質繊維の部分的な炭化を生
じる制御された加熱処理によって得られる繊維である。

そのような繊維に関しては、ある限界内において炭化の
温度を注意深く制御することによって、炭化される炭素
繊維に関する正確な電気抵抗率が獲得され得るというこ
とが見出された。ポリアクリロニトリル前駆物質繊維は
、スタックポール社（Ｓｔａｃｋｐｏｌｅ　Ｃｏｍｐａ
ｎｙ）、セリオン・カーボンファイバー社（Ｃｅｌｉｏ
ｎ　ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒｓ、　Ｉｎｃ、）　　　バ
ス７　（ＢへＳＦ）社の１部門、その他によって、１．
０００本から１６０．０００本のフィラメントの撚り糸
束として商業的に生産されている。

この撚り糸束は、酸素雪囲気内において３００℃のオー
ダーの温度でＰＡＮ繊維を安定させて予め酸素安定化さ
れたＰへＮ繊維を作り出し、続いて不活性（窒素）雰囲
気においてさらに高い温度で炭化することを包含する２
段階プロセスによって部分的に炭化される。結果として
生じる繊維の直流電気抵抗率は、炭化の温度の選択によ
って制御される。

例えば、炭化温度が約５００℃から７５０℃の範囲内に
おいて制御されるならば、約１０２から約１０６Ωｃ［
ｌＩの電気抵抗率を有する炭素繊維が得られる。これら
の炭化された繊維を作るときに使用され得るプロセスを
さらに参照するためには、イーウィング（Ｅｉｗｉｎｇ
）他の米国特許明細書箱４．７６１．７０９号及びその
中の第８欄で引用された文献資料が注目される。第４図
において図示されれたように、繊維は、剛性の端子ホル
ダーに導電性接着剤を使用してブラシ状形状に組み合わ
されても構わない。典型的な導電性接着剤は、エコボン
ド（ｅｃｃｏｂｏｎｄ）銀充填されたエポキシなどのエ
ポキシ及びジー・シー・エレクトロニクス（Ｇ、　Ｃ，
３１ｅにｔｒｏｎｉｃｓ）　　による銀プリントを包含
する。代わりに、電気的接続部における第１要素は、一
方の端部において個々の繊維を露出させるた必にポリマ
ーマトリクスを取り除いた後述の引出し成形部材の一端
であっても構わない。そのような引出し成形部材の詳細
に関しては、本文の引用が全体的に詳細に組み込まれた
出願整理番号Ｄ／８７０７１　の開示が参照される。

連続的な導電性接触表面は、いかなる適当な導電製材料
から形成されても構わない。特定の例において、凹面、
凸面その他の湾曲形態を採ることも可能であるが、典型
的には、その接触表面すなわち着床パッドは平坦である
。典型的には、接触表面は、電気的接続部の第１要素に
おけるブラシの断面積より実質的に大きい総面積を有す
る。この広い接触面積は、メインフレームに対する脱着
可能ユニットの精密な位置決め及び心合わせの必要なし
に２要素間における必要な電気的接触を完全にすること
を保証するために設けられるものである。代わりに、繊
維が金属部品に追従できないような例において、望まれ
る位置不感性を提供するために、比較的面積の狭い着床
パッドと共に面積の広いブラシが使用されても良い。

ブラシ及び着床パッド接点の相対的な抵抗率を選択する
ときには、ブラシの抵抗率が着床パッド接点の抵抗率に
比べて、大きいか等しいか又は小さいという３つの可能
性しかない。実際的な問題として、結果として生じる抵
抗が接触ペアの効率を制約しないように、着床パッドを
形成するために使用される材料の抵抗率と着床パッドの
面積を選択することが望ましい。言葉を換えれば、着床
パッド接点の単位厚さに関して、抵抗率と断面積の積は
、等価単位長さと選択された抵抗率及び断面積を有する
ブラシ接点の抵抗より小さいか又は等しい抵抗を生じな
ければならないのである。本発明者らは、これについて
、実際的な問題として、着床パッド接点の幾何学的配置
と抵抗率を選択する方が容易であると述べるものである
。しかしながら、ある種の応用例では、逆にブラシ要素
の幾何学的配置と抵抗率を選択して着床パッド接点の抵
抗が回路の抵抗を制限することが望ましい。典型的には
、着床パッドすなわち接触表面は、約１０−６から約１
０１０Ωｃｍの抵抗率を有する。着床パッドすなわち接
触表面すなわち金属被覆されたプラスチックシートとし
て有益な典型的な材料は、金属及び導電性プラスチック
シートを包含する。特に好適な着床パッド接点はポリマ
ーマトリクス内における複数の小径の導電性繊維から構
成される引出し成形された部材であって、その複数の繊
維は、マトリクス内においてその部材の軸方向に対して
実質的に平行な方向に向けられており、その部材の一方
の端部から他方まで連続するものであり、前記部材の各
端部における複数の潜在的な電気接点を提供する。

引出し成形要素は、いかなる適当な繊維から形成されて
も構わない。典型的には、導電性繊維は約Ｉ　Ｘｌ０−
’から約Ｉ　ＸＩＯ”０ｃｍの直流体積抵抗率を有する
が、抵抗損失を最小限にするために約１ＸＩＯ−３から
約１０Ωｃｍが好ましい。しかしながら、電子装置の入
力レベルが十分に高いならば、抵抗率のさらに高い材料
が使用されても良い。加えて、個々の導電性繊維は、断
面が略円形であり、概ね約４から約５０マイクロメータ
のオーダーの直径を有し、軸方向の小さな面積における
非常に大きな冗長性を提供する約７から９マイクロメー
タが好ましい。その繊維は、典型的には可撓性であり、
ポリマー系と互換性がある。典型的な繊維は、カーボン
、カーボン／グラファイト、金属被覆すなわち金属コー
ティングされた炭素繊維及び金属コーティングされたガ
ラス繊維を包含する。

使用され得る特に好適な繊維は、ポリアクリロニトリル
（ＰＡＮ）前駆物質繊維の部分的な炭化を生じる制御さ
れた加熱処理によって得られる繊維である。そのような
繊維に関しては、ある限界内において炭化の温度を注意
深く制御することによって、炭化される炭素繊維に関す
る正確な電気抵抗率が獲得され得るということが見出さ
れた。ポリアクリロニトリル前駆物質繊維は、スタック
ポール社（Ｓｔａｃｋｐｏｌｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ）、セ
リオン・カーボンファイバー社（Ｃｅｌｉｏｎ　Ｃａｒ
ｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒｓ、Ｉｎｃ、）　、バスフ（ＢＡＳ
Ｆ）の１部門、その他によって、１．０００本から１６
０．０００本のフィラメントの撚り糸束として商業的に
生産されている。この撚り糸束は、酸素雰囲気内におい
て３００℃のオーダーの温度でＰＡＮ繊維を安定させて
予め酸素安定化されたＰＡＮ繊維を作り出し、続いて不
活性（窒素）雰囲気においてさらに高い温度で炭化する
ことを包含する２段階プロセスによって部分的に炭化さ
れる。結果として生じる繊維の直流電気抵抗率は、炭化
の温度の選択によって制御される。例えば、炭化温度が
約５００℃から７５０℃の範囲内において制御されるな
らば、約１０２から約１０ｅ′ΩＣｍの電気抵抗率を有
する炭素繊維が得られる。これらの炭化された繊維を作
るときに使用され得るプロセスを、さらに参照するため
には、イーウィング（Ｂｗｉｎｇ）他の米国特許明細書
箱４．７６１．７０９号及びその中の第８欄で引用され
た文献資料が注目される。これらの炭素繊維は、典型的
には、大抵の鋼より高い約３千万〜６千万ｐＳｌすなわ
ち２０５〜４１１ＧＰａの係数を有し、それによって非
常に強固な引出し成形複合部材を可能なものとする。ポ
リアクリロニトリル繊維の高温転換は、結果として、不
活性であり、酸化処理における高エネルギーの付加にお
いて使用されるときに繊維及び接点を汚染しない気体で
ある一酸化炭素又は二酸化炭素だけを生じる約９９．９
９％の元素状態で存在する炭素である繊維を生じること
になるのである。

導電性の炭素繊維を使用することの利点の１つは、それ
らが負係数の熱伝導性を有することであり、個々の繊維
が熱くなればなるほど伝導率が高くなるのである。これ
は、金属繊維がちょうど反対の様式で作用し、それゆえ
に自己破壊によって焼き切れる傾向があるので、金属繊
維に対する長所を提供することになる。１０Ｓ（Ωａｍ
）−’のオーダーの非常に高い導電性が望まれる特定の
応用において、繊維は、金属被覆すなわちニッケノペ銀
又は金などの金属によって鍍金され得る。炭素繊維は、
それらの表面が本質的に粗く、それによってポリマーマ
トリクスへのさらに良好な接着性を提供するというもう
１つの利点を有する。

いかなる適当なポリマーマトリクスが使用されても構わ
ない。ポリマーは、絶縁性があっても導電性があっても
構わない。引出し成形のエツジにおいて最適の電気的接
続部が望まれるならば、導電性ポリマーが使用されても
良い。逆に、引出し成形のエツジにおいて絶縁特性が望
まれるならば、絶縁性ポリマーが使用されても良い。

ポリマーは、典型的には構造用の熱可塑性樹脂及び熱硬
化性樹脂の群から選択される。ポリエステル、エポキシ
、及びビニルエステルが一般的で適当な材料であるが、
ポリエステルがその短い硬化時間と相対的な化学的不活
性のために選ばれる。

エラストマーマトリクスが望まれるならば、珪素、フッ
化珪素又はポリウレタンエラストマーがポリマーマトリ
クスを提供しても良い。典型的な規定材料は、オーシュ
ランド・オイル社（Ｏｓｈｌａｎｄ　０ｉｌＩｎｃ、）
　　から入手可能なヘドロン（Ｈｅｔｒｏｎ）　６１３
、アーポル（八ｒｐｏｌ）　７０３０及び７３６２、コ
ツバーズ社（Ｋｏｐｐｅｒｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ、　Ｉｎ
ｃ、）から入手可能なデイオン・イソ（Ｄｉｏｎ　１ｓ
ｏ）　６３１５、及びヴエストロン社（Ｖｅｓｔｒｏｎ
　［：ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から人手可能なシルマー
（Ｓｉｌｍａｒ）　Ｓ−７９５６を包含する。適当な樹
脂についての補足的な情報に関しては、メイヤー（Ｍｅ
ｙｅｒ）によるハンドブックの第４章が注目される。そ
の他の材料は、耐食性や耐炎性などのそれらの特性を所
望通りに与えるために、ポリマー浴に加えられても良い
。さらに、ポリマー浴は、炭化カルシウム、アルミナ、
シリカ又は一定の色を提供するだめの顔料などの充填剤
を含んでも構わない。粘性、表面張力を変更するため、
又は引出し成形物を他の材料に結合することを補助する
ためにさらなる添加物が加えられても良い。当然ながら
、繊維がそれに付加されるべき糊剤を有するならば、融
和性のあるポリマーが選択されるべきである。

例えば、エポキシ樹脂が使用されているならば、接着性
を促進するためにエポキシ糊剤を繊維に加えることが適
当であろう。

ポリマーマトリクス内におけるｍ維充填は、望まれる導
電性と断面積に依存する。典型的には、樹脂は、約１．
１から約１．５の比重を有し、一方、繊維は、約１．７
から約２．５の比重を有する。これまでに記述されたレ
ベルの導電性を与えるとき、引出し成形複合部材は、典
型的には繊維重量が５０％以上であり、好ましくは８０
％以上又は９０％までが繊維であり、より高い繊維充填
は、接点及び低い体積抵抗率に関してより多くの繊維を
提供する。

マトリクスの導電性を増大させるために、追加の導電性
繊維が加えられても良い。

引出し成形複合部材は、例えばメイヤー（ｌｅｙｅｒ）
によって［引出し成形技術に関するハンドブック（Ｈａ
ｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｐｕ１ｔｒｕｓｉｏｎ　Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ）　Ｊにおいて説明された引出し成形技術
に従って提供し得る。

概ね、これは、事前すすぎ浴において導電性炭素繊維の
連続的なマルチフィラメント撚り線を予めすすぎ、続い
てその連続的撚り線を溶融ポリマーすなわち液体ポリマ
ーに通過させ、続いて締め切り位置すなわち巻取り位置
に対して、必要であるならばそれを樹脂の硬化温度であ
り得る加熱されたダイスに通過させて炉乾燥器の中へ引
き込むという各段階を包含することになる。そのプロセ
スのさらに完全な細部に関しては、メイヤー（Ｍｅｙｅ
ｒ）の文献が注目される。引出し成形複合部材の所望の
最終的な形態は、ダイスによって提供されるものである
かも知れないが、代わりに、それは従来通りの超硬工具
によって機械加工されることも可能である。孔、スロッ
ト、隆起、溝、凸面又は凹面の接点区域、或いはねじ山
は、典型的には、従来通りの機械仕上げ技術によって引
出し成形複合部材内に形成されても構わない。

望ましくは、着床パッドすなわち導電性接触表面は、メ
インフレーム又は脱着可能ユニット内における部品すな
わちブラケット内に成型され形成され得るものである。

例えば、プリント配線板におけるエツチングされた導電
性パターン又はプラスチック上の導電性パターンを提供
することは、まさに最小限の費用で電気接点を提供する
場合において非常に効率的かも知れない。

本文において説明された電気的接続部は、低電圧と高電
圧の両方の例において使用されても構わない。本発明に
従った電気的接続部は、低電圧論理回路などのようなも
のであろうと高電圧電源への接続部であろうと、メイン
フレームと脱着可能ユニットの間で協働する少なくとも
１つの作動を可能にすることができる。本文において使
用された電気部品という用語により、配線、回路、回路
板、スイッチ、電源などの電流の伝達において使用され
得るいかなる部品をも定義することが意図されている。

第６図は、本発明に従った電気的接続部が評価された試
験取付は具を概略的に表わしている。その試験取付は具
において、ブラシ６７は、ブラシを設けるための端子６
８内に保持された直径２５マイクロメータの導電性スチ
ール繊維から形成されていた。１センチメートル平方（
ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ　５ｑｕａｒｅ）で０．１０２ｍ
ｍ（４ミリインチ）の長さのあるブラシは、着床パッド
７２としての４センチメートル平方の平坦なアルミニウ
ム板に対向して保持された。以下の試験により、以下の
試験結果が得られた。清浄な接点が、動作の間に１．０
００ボルトの電圧が印加されて開閉された。その際、電
流が閉時で１ミリアンペアに制限された。電気接点の故
障は、直列に接続された同じ取付は具における２つの接
点のそれぞれにおける１、　ＯＯ［ｌ、　０００回の閉
鎖動作の後まで、何も観察されなかった。それに続く試
験において、トナーが、水平に対して約５０°に保持さ
れたアルミニウム板とブラシ繊維上に注がれた。その板
とブラシは、トナーによって完全に覆われ、１ミリアン
ペアで２圓ボルトが印加され、故障は、接点の８００．
０００回の閉動作の後まで、何も経験されなかった。こ
の試験の間に、追加のトナーが繊維とアルミニウム板に
約５回足された。その板は掃除されなかったので、トナ
ーはこの試験を通じてパッド上に留まった。定着器オイ
ルが接点上の覆われたトナーの上に注がれ、ブラシと板
の両方は相当にべたついた。１ミリアンペアで２００ボ
ルトが印加され、故障は２つの接点の１００．０００回
の閉動作の後まで、何も経験されなかった。この試験の
間に、追加のオイルが接点の上に約３画性がれ、接点は
この試験を通じてべたついたままだった。

さらに、電流が１ミリアンペアに制限されて７、０００
ボルトの電源が接点を通じて接続されたが、何の障害も
経験されなかった。接点は、電力を付加された状態では
開路されなかった。この試験の関に、様々な点において
、トナー及びオイルを含んだ接点の抵抗が測定された。

典型的には、これは、３０から５０Ωと測定され、決し
て１００Ωを越えなかった。

一方の接触要素としての非常に広い連続的な導電性接触
表面と、第２の接触要素としての弾性的に可撓性の複数
の導電性繊維から構成される、印刷機械のメインフレー
ム及びそこから脱着可能であるユニットなどの２つの移
動可能部材の間の電気接点を提供することによって、信
頼性が非常に改善された電気接点が獲得される。非常に
多くの本数の個々の繊維が、着床パッド内に広い潜在的
な接触表面を提供するばかりでなく、導電性接触表面す
なわち着床パッドと共に電気接点を形成することができ
ることの結果として、電気接点の非常に高いレベルの冗
長度が提供される。さらに、非常に多くの個数の潜在的
な電気接点の結果として、トナー及び定着器オイルなど
の印刷機械の環境における典型的な汚染物質でさえも接
触不良を生じさせない。それどころか、本接点は、埃、
トナー、オイル、及びその他の汚染物質の影響を受けな
いように思われる。さらに、接触表面区域の大きさとブ
ラシ断面区域の大きさの間の関係及び構造の結果として
、ユニットとメインフレームの間の電気接触は、脱着可
能ユニットが組立体に挿入されるときのその正確な心合
わせにおける高度な公差についての要求なしに維持され
得るものである。本発明は、導電性着床パッド表面が、
最後にはプリント配線板上のエツチングされたパターン
となって自動化された組立体となり得るので、比較的に
安価であるという長所も有する。従って、導電性接触表
面のコストは、非常に安いのである。

本発明は、ブラシ対ブラシの接点に必要な位置決め及び
心合わせの精度が必要とされず、また電気的インターフ
ェイスにおいて高価なブラシ接点が１つだけしか必要と
されないのでずっと安価であるという点において、潜在
的なブラシ対ブラシ接点に対する利点をも有する。

本文で引用された特許、出願、及びその他の参考文献の
開示は、参考として詳細かつ全体的に本文に組み込まれ
るものである。

本発明は特定の実施例に関連して説明されてきたが、当
業者にとって、多くの代替、修正及び変更が実施され得
ることは明白であろう。例えば、本発明は静電複写印刷
機械に関連して一般的に図示されてきたが、機械から脱
着可能であるユニットを有して、その脱着可能ユニット
とメインフレームの間に電気的接続部を必要とする実質
的にいかなる種類の機械においても適用性を有すること
が理解されるであろう。さらに、脱着可能ユニットは、
感光体とプリチャージコロトロンから構成されるように
図示されてきたが、その他の処理ユニットが脱着可能ユ
ニットの一部を形成することも可能であると理解される
であろう。この点に関して、選択的な実施例が図示され
ている第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図の各図が注目され
る。第７Ａ図において、脱着可能ユニットは、感光体ベ
ルトに加えて現像器ハウジングを包含する。第７Ｂ図に
おいて、脱着可能ユニットは、感光体ベルトに加えてク
リーナーハウジングを包含し、また第７Ｃ図において、
処理カートリッジは、感光体ベルトに加えて現像器ハウ
ジングとクリーナーハウジングの両方を包含する。各ユ
ニット上にそのような電気的接続部が多数あっても良く
、また各機械について多数の脱着可能ユニットが使用さ
れても構わないことがさらに理解されるであろう。例え
ば、感光体と現像器ハウジングを包含する別個のユニッ
トがあっても良いのである。従って、添付された特許請
求範囲の精神と範囲内にあり得るような総ての代替及び
変更を包含するように意図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従った脱着可能な処理カートリッジ
及び電気的接続部を備えた静電複写印刷機械の断面の概
略的な図である。第２図は、本発明に従った電気的接続
部の１要素を備えた脱着可能な処理カー）　ＩＪ　ｙジ
を示す等角投影図である。 第３図は、本発明に従った電気的接続部を示す拡大断面
図である。第４図は、ブラシ接触要素に関して、配線へ
のその終端を図示する拡大図である。 第５図は、カートリッジ挿入の方向に対して垂直な方向
に配置された機械の脱着可能ユニットとメインフレーム
の間における複数の高電圧接続部と低電圧接続部の両方
に関する平面図である。第６図は、本発明に従った電気
的接続部を評価するときに使用された回路の図である。 第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図の各図は、静電複写印刷
機械における脱着可能な処理カートリッジに関する選択
的な図である。 １０；複写機　　　　　　１１：処理カートリッジ１２
：ベルト　　　　　　１３；光導電材料１４：露光ステ
ーション　１５：矢印 １６：シート １７：帯電／転写ステーション １８：ファイバーレンズ １９；現像／クリーニングステーション２０ニスタツク
支持トレー ２１：供給ロール ２２：位置決約ピンチロール ２４：ロール定着器 ２６：反射鏡 ２３：照明灯 ２５：トレー ３０ニブラテン ３７；上部カートリ ３８：下部カートリ ４０；装着ピン ４３：搬送ロール ４６：駆動歯車 ５０：消去スロワ ５４：遊びロール ６４ニブリチヤージコロトロン ６５：コロトロンシールド ６７：ブラシ ６９；導電性繊維 ７２：導電性着床パッド ７４：メインフレーム ７６：エポキシ ７９：装着ブロック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、メインフレームと、該メインフレーム内に挿入可能
   かつ脱着可能であり少なくとも１つの機能を果たす際に
   メインフレームと協働する少なくとも１つのユニットか
   ら構成され、前記メインフレーム及び前記脱着可能ユニ
   ットは、それらの間に通電するための少なくとも１つの
   電気的接続部を有し、該電気的接続部は、前記メインフ
   レーム及び前記脱着可能ユニット上に各々１つある２つ
   の電気的接触要素から成り、第１の接触要素は、ブラシ
   状形状に形成された弾性的に可撓性の複数の導電性繊維
   から成り、第２の要素は、前記ブラシに電気的に接触す
   るための実質的に連続的な導電性接触面から成り、前記
   接触要素の各々は、前記電気部品に接続される、前記少
   なくとも１つの機能を実行するための機械。