JPH0711702B2

JPH0711702B2 - 電気装置及びこれを用いた機械

Info

Publication number: JPH0711702B2
Application number: JP1293788A
Authority: JP
Inventors: エイスウィフトジョセフ; ジェイウォーリススタンリー; イーコートニージョン; エムペックウィルバー
Original assignee: ゼロックスコーポレーション
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: EP0369772B1; EP0369772A3; DE68919187D1; JPH02189824A; DE68919187T2; EP0369772A2

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電流を流すコネクタ、スイッチ、及びセンサ
ー等の電気装置に関する。本発明は、特に、適切に作動
するためにこの種の電気装置を必要とする色々な種類の
機械その他の用途に有益な電気装置に関する。より詳し
く言えば、該電気装置は２個の接点素子を有し、その内
の少なくとも１個は、ポリマー・マトリックス中に複数
の小直径の導電性繊維を有する「引き抜き加工された」
（pultruded）複合部材であり、該繊維は該部材の軸方
向に平行な方向に配向され、該部材の一端部から他端部
まで連続して伸びている。この様な電気装置を使用する
代表的な機械は静電複写機である。

（従来技術とその問題点）現在一般的に使われている静電印刷または複写機械にお
いては、絶縁性の光導電部材が普通は一様な電位に帯電
され、その後、複写するべき原稿の光像に露光される。
この露光により、光導電面の露光された区域又は背景区
域が放電され、原稿に含まれている光像に対応する静電
潜像が該部材に生じる。また、光ビームを変調し、これ
を使って、帯電された光導電面の一部から選択的に放電
させて、そこに所望の情報を記録することも出来る。普
通、斯かるシステムはレーザービームを使用する。その
後、光導電面上の静電潜像は、トナーと称する現像粉末
剤で該像を現像することにより目に見える様にされる。
殆どの現像システムは、帯電されたキャリヤ粒子と、該
キャリヤ粒子に摩擦電気的に付着する帯電されたトナー
粒子との両方から成る現像剤を利用する。現像時にトナ
ー粒子は光導電区域の像領域の帯電パターンによりキャ
リヤ粒子から引き付けられて、該光導電区域に粒子像を
形成する。その後、このトナー像は複写用紙等の支持面
に転写され、加熱し又は圧力を加えることにより該支持
面に永久的に付着させられる。

斯かる製品の商業的用途においては、電力及び／又は論
理的信号を機械内の色々な場所に分配する必要がある。
そのために、一般には、普通のワイヤ及びワイヤハーネ
スを使って、自動化された機械の色々な機能要素に電力
及び論理信号を分配している。斯かる分配システムにお
いては、ワイヤと素子との間に電気コネクタを設ける必
要がある。また、例えば複写用紙、原稿等の位置を感知
するためにセンサー及びスイッチを設ける必要がある。
同様に、ある機能を可能にしたり不能にしたりするため
にインターロック等の他の電気装置も設ける。

これらの機能を行なう最も一般的な装置は、電流を一つ
の場所から他の場所へ流す伝導経路を作るために「金属
−金属」接触を作用する。この長い間行なわれて来た方
法は多くの用途において非常に効果があるが、幾つかの
難点もある。例えば、金属接点の一方又は両方が、該金
属の酸化に起因する絶縁薄膜の形成により、時間の経過
に伴って劣化することがある。他方の接点に存在する低
エネルギー（５ボルト及び10ミリアンペア）パワーによ
る普通の接触力によっても、この薄膜を貫通することは
出来ない。シュプリンガー書店から出版されたHolmの19
67年「電気接点」第４版第１ページに記載されている、
接点が無限に固くでも、どの様な大きさの力でも４箇所
以上で接触を強いることは出来ないという事実により、
事情は一層複雑となる。腐食した接点は、機械内の敏感
な回路を乱す高周波緩衝（ノイズ）を発生させることが
ある。また、普通の「金属−金属」接点は、機械の環境
内の塵や、その他の破片で汚染され易い。或る静電複写
機械では、例えば、該機械内でトナー粒子が広く空気中
に分散していて、このトナー粒子が接点に積もることが
ある。複写機械における他の一般的な汚染物は、定着器
のリリース剤として普通に使用されているシリコーン油
である。この汚染物も、所要の金属同士の接触を妨げる
のに充分である。従って、特に低エネルギーの場合に
は、金属同士の直接接触の信頼性は低い。特に低エネル
ギー用途について、この様な接点の信頼性を改善するた
めに、以前は、金、パラジウム、銀及びロジウム等の希
土類元素やパラジウムニッケル等の特別に開発された合
金から接点を作り、或る用途では接点を真空中に置いた
り密封したりした。また、殆どの金属は正の熱伝導率を
持っていて、接点が熱くなるに従って、その伝導性が低
下し、従って付加的電流の流通に伴ってますます熱くな
るので、金属接点は自己破壊的で、燃え切ることがあ
る。電流密集現像が電流の伝導を支配した時には、最終
的故障が生じる。汚染され易い結果として信頼性が低い
ことに加えて、従来の金属接点、特に滑り接点は、長い
間に摩耗し易い。

ルイス氏外の米国特許第4,347,287号は分配型引き出し
形状を形成するシステムを開示しており、このシステム
では、或る長さの強化繊維に樹脂マトリックス材料を含
浸させ、固い部分に含浸されたマトリックス材料を硬化
させると共に柔軟な部分に含浸されたマトリックス材料
を除去することにより、該繊維を、交互に位置する固い
部分と柔軟な部分とから成る連続体とする。このマトリ
ックス材料は熱硬化樹脂であり、強化繊維がガラス、グ
ラファイト、ボロン又はアラミド（aramid）繊維であ
る。

デグチ氏の米国特許第4,569,786号は、金属及び炭素繊
維を含む電気伝導性熱可塑性樹脂複合体を開示してい
る。この複合体は、射出整形又は押し出し整形により所
望の形状の製品に変えることの出来るものでる（第３コ
ラム第30−52行を見よ。）本発明の目的は、両端部に良好な電気的接点を有し、そ
の電気的接点の導電性が長く維持され、しかも、取扱い
及び成形が容易な、コネクタ、スイッチ、センサー等に
適する電気装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明によれば、２個の接点
素子から成る、電流を流す電気装置であって、前記接点
素子の少なくとも一方は、ポリマーマトリックス内に複
数の小直径の導電性繊維を有する引き抜き加工された複
合部材であり、前記複数の導電性繊維は、前記マトリッ
クス内で前記複合部材の軸方向にほぼ平行な方向に配向
され、該複数の導電性繊維は、複合部材の一方の端部か
ら他方の端部まで連続的に延在して両端部に複数の潜在
的電気接点を提供しており、前記ポリマーマトリックス
が構造用熱可塑性または熱硬化性樹脂であることを特徴
とする電気装置が提供される。

また、本発明によれば、かかる電気装置をスイッチやセ
ンサやコネクタとして構成でき、更に、かかる電気装置
を組み込んだ複写機等が提供される。

（実施例）本発明により、スイッチ、センサー、コネクタ、インタ
ーロック等の色々な電気装置の信頼性が大幅に改善さ
れ、低コストで容易に製造可能となり、低エネルギーシ
ステムで高い信頼性をもって作動することが出来る様に
なる。更に、これら電気装置は、電気的機能を行なう
外、機械的又は構造的機能を持つことが出来る。以上の
利点は、一般的に引き抜き加工（pultrusion）と称され
ている製造プロセスを使って達成される。このプロセス
は、概して、或る長さの繊維を、樹脂浴又は含浸器を通
して引き、次に予備成形固定具に引き入れ、ここで当該
部分を部分的に成形すると共に余分の樹脂及び／又は空
気を除去し、次に、加熱したダイス内に該繊維を引き入
れて当該部分を連続的に硬化させる工程から成る。典型
的には、このプロセスはガラス繊維強化プラスチック引
き抜き成形品を製造するために使われている。引き抜き
技術の詳細な議論については、最初に1985年にニューヨ
ークのチャップマン・アンド・ホール（Chapman and Ha
ll）から出版された「引き抜き技術ハンドバック」（Ha
ndbook of Pultrusion Technology）を参照されたい。
本発明を実施する時には、導電性炭素繊維をポリマー浴
に浸し、適当な形状のダイス開口部を通して高温で引い
て、ダイスの寸法及び形状を持った固形片を作る。この
固形片は、切断し、成形し、研削することの出来るもの
である。その結果、数千本の伝導性繊維素子がポリマー
マトリックス内に包含されることとなり、その端部は表
面に露出して電気接点を提供する。この様に電気接点に
ついて非常に大きな冗長性及び利用可能性があるので、
該装置の信頼性が大いに向上している。複数の小直径伝
導性繊維が連続する物としてポリマー浴と加熱されたダ
イスとを通して引かれるので、成形された部材中の繊維
は該部材の一端部から他端部まで連続していて、該樹脂
マトリックス内で該部材の軸方向にほぼ平行な方向に配
向される。「軸方向」という用語は、長手方向又は縦方
向、或は主軸に添う方向を意味するものとする。従っ
て、引き抜き加工された複合体は、連続する長さを持っ
たものとして形成され、これを適当な寸法に切って、各
端部において非常に多くの潜在的電気接点を個々の繊維
の端部に提供することが出来る。後に明らかとなる様
に、この引き抜き加工された複合部材は、電流を流す装
置の接点素子のいずれか一方又は両方に使用することの
出来るものである。

本発明を実施する際には、随意の適当な繊維を使用する
ことが出来る。典型的には、抵抗損を最小限にするため
に、導電性繊維は約１×10^-5ないし約１×10¹⁰Ωcm、好
ましくは約１×10^-3ないし約10ΩcmのDC体積抵抗率を有
する。しかし、電子装置の入力レベルが充分に高けれ
ば、もっとも高い抵抗率を持った材料を使ってもよい。
また、個々の伝導性繊維は一般には円形の断面を有し、
その直径は約４ないし約50ミクロン、好ましくは約７な
いし９ミクロンであり、これは小さな軸方向区域に非常
に高い冗長性を与える。該繊維は一般には柔軟であり、
ポリマーシステムと両立し得る。典型的繊維としは、炭
素繊維、炭素／グラファイト繊維、金属化された、即ち
金属で被覆された炭素繊維、及び金属で被覆されたガラ
ス繊維がある。

使用することの出来る特に好ましい繊維は、ポリアクリ
ロニトリル（PAN）前駆物質繊維を部分的に炭化させ
る、調整された熱処理から得られる繊維である。斯かる
繊維について、炭化の温度を或る範囲内に慎重に保つこ
とにより、炭化された炭素繊維の電気抵抗率を正確に達
成することが出来るということが分かっている。ポリア
クリロニトリル前駆物質繊維は、1,000ないし160,000フ
ィラメントのヤーン・ハンドルでスタックポール社（St
ackpole company）、BASFの一部門であるセリオン・カ
ーボン・ファイバー社（Celion Carbon Fibers.Inc.、d
ivision of BASF）により商業的に製造されている。ヤ
ーホ束は、300℃程度の温度で酸素雰囲気中でPAN繊維は
安定化させて「プレオックス−安定化PAN繊維」（preox
−stabilized PAN fibers）を製造し、次にもっと高い
温度で不活性（窒素）雰囲気中で炭化を行なう２段階プ
ロセスで部分的に炭化される。その結果として得られる
繊維のDC電気抵抗率は、炭化の温度を選択することによ
り制御される。例えば、炭化温度を約500℃ないし750℃
の範囲内に調節すれば、約10²ないし約10⁶Ωcmの電気抵
抗率を持った炭素繊維が得られる。炭化された繊維を製
造するのに使用することの出来るプロセスについては、
Ewing氏外の前記の米国特許第4,761,709号と、その第８
コラムにおいて引用されている文献とを参照されたい。
一般に、これらの炭素繊維は約３千万ないし６千万psi
又は205−411GPaの計数を有し、これは殆どの鋼より大
きいので、非常に強い引き抜き加工複合部材の製造が可
能となる。ポリアクリロニトリル繊維を高温変換する結
果として、約99.99％の炭素から成る繊維が得られる
が、これは不活性で、酸化時に高エネルギー用途に使用
された時には一酸化炭素又は二酸化炭素のみを発生させ
るが、これは繊維端の接点を汚染しないガスである。

導電性炭素繊維を使用することの一つの利点は、該繊維
が負の熱伝導率をもっているので、熱くなるに従ってま
すます導電性が良くなるという点にある金属繊維はまさ
に正反対に作動し、従って自己破壊作用が続け切れてし
まうので、この点で炭素繊維は金属繊維に勝る。10
⁵（Ωcm）^-1程度の非常に高い導電率が望ましい場合に
は、ニッケル、銀又は金等の金属で繊維を金属化又はメ
ッキすることが出来る。炭素繊維には、その表面がもと
もと粗いのでポリマーマトリックスに良く付着するとい
う利点もある。

本発明を実施する際には、随意の適当なポリマーマトリ
ックスを使用することが出来る。ポリマーは、絶縁性で
も導電性でもよい。引き抜き加工品のエッジの電気的接
続が最適であることが望ましい場合には、導電性ポリマ
ーを使用することが出来る。逆に、引き抜き加工品のエ
ッジが絶縁性であることが望ましい場合には、絶縁性ポ
リマーを使用することが出来る。

本発明においては、該ポリマーは構造用熱可塑性樹脂及
び構造用熱硬化性樹脂のグループから選択される。ポリ
エステル、エポキシ及びビニルエステルは一般に適当な
材料であり、ポリエステルは、その硬化時間が短くて割
合に化学的活性度が低いので好ましい。エラストマーマ
トリックスが望ましい場合には、シリコーン、フルオロ
シリコーン、又はポリウレタンエラストマーでポリマー
マトリックスを構成することが出来る。代表的材料とし
ては、オシュランドオイル社（Oshland Oil.Inc.）から
市販されているHetron613、Arpol 7030及び7632、コッ
パース社（Koppers Company.Inc.）から市販されている
Dion Iso7315、ヴェストロン社（Vestron Corporatio
n）から市販されているSilmar S−7956がある。適当な
樹脂に関するこれ以上の情報については、Meyerの上記
ハンドブックの第４章を参照されたい。希望に応じて他
の材料をポリマー浴に加えて、例えば耐腐食性や耐火炎
性等の他の性質を持たせることも出来る。また、ポリマ
ー浴に炭酸カルシウム、アルミナ、シリカ又は顔料を加
えて着色したり潤滑剤を加えて、例えば、スライド接点
の摩擦を減少させることが出来る。粘性や表面張力を変
え、或は引き抜き加工品と他の材料との接着を助ける他
の添加剤を加えることも出来る。当然に、のり剤が繊維
に付けられていれば、それと矛盾しないポリマーを選択
するべきである。例えば、エポキシ樹脂が使用されてい
れば、エポキシのり剤を繊維に加えて接着を促進する。

ポリマーマトリックスへの繊維の装入は、希望されてい
る導電率と断面積とに依存する。一般には、樹脂の比重
は約1.1ないし約1.5であり、繊維の比重は約1.7ないし
約2.5である。前述のレベルの伝導率を得るために、一
般には、引き抜き加工複合体は、その重量の50％以上、
好ましくは80或は90％以上、は繊維であり、繊維装入量
が多い程、接点のための繊維が多く、体積抵抗率が低
い。マトリックスの伝導率を高めるために、繊維を追加
することが出来る。

引き抜き加工複合体は、例えば「Handbook of Pultrusi
on Technology」に記載されているMeyerの引き抜き加工
技術に従って調製することが出来る。概して、この技術
は、予備リンス浴で導電性炭素繊維の連続的な多いフィ
ラメント・ストランドを予備すすぎし、次に溶融した又
は液状のポリマーを通してその連続的ストランドを引
き、次にそれを加熱されたダイス（樹脂の硬化温度にす
ることが出来る）を通して（若し必要ならば）オーブン
ドライヤーへ入れ、切断位置又は取り出し位置まで引く
ステップを含む。このプロセスの更に詳しい内容につい
てはMeyerを参照されたい。引き抜き加工複合部材の所
望の最終的形状はダイスで与えられる形状であるが、普
通のカーバイド工具で研削して所望の形状を得ることも
出来る。普通の研削技術により、穴、スロット、突起、
溝、凸形又は凹形の接触区域、ねじ山等を引き抜き加工
複合部材に形成することが出来る。対応する引き抜き加
工断面形状を作るのに使用することの出来る色々なダイ
ス形状が第８図に示されている。個々の繊維を表わす個
々の点は整然としたパターンで描かれているが、一般に
は無秩序に見えるものであることが理解されるであろ
う。

典型的には、繊維は１ヤーン当り例えば１、３、６、12
或は16万本のフィラメントを有する連続的フィラメント
・ヤーンとして供給され、形成された引き抜き加工部材
に１cm²当り約１×10⁵ないし約2.5×10⁵個の接点を提供
する。

この様にして形成された引き抜き加工部材を使って、電
流を流す装置に少なくとも１個の接点素子を設けること
が出来る。これに加えて、又はこれに代えて、両方の接
点を似ている或は似ていない引き抜き加工複合部材から
作ることが出来る。更に、接点の一方又は両方が機械的
又は構造的機能を持つことが出来る。例えば、コネクタ
の電流伝導部材として作用するだけでなく、引き抜き加
工部材はガイドピンとしても機能することが出来る。引
き抜き加工部材は、スキャンニングヘッドの乗るレール
として役立つだけでなく、グランド復帰経路を提供する
ことが出来る。

次に、第１図ないし第６図を参照して本発明を説明す
る。

第１図に、光導電面を持ったベルト10を使う電子写真印
刷機械又は複写機械が示されている。ベルト10は矢印12
の方向に動いて、コロナ発生装置14を含む充電ステーシ
ョンから始まる色々な処理ステーションを通して光導電
面を前進させる。コロナ発生装置は、光導電面を割合に
高いほぼ均一な電位まで充電する。

光導電面の充電された部分は結像ステーションを通して
進められる。結像ステーションで、文書取扱い装置15は
原稿16を、面を下向きにして、露光システム17上に位置
決めする。露光システム17は、透明なプラテン18上に位
置決めされた文書16を照明するランプ20を含む。文書16
から反射された光線はレンズ22を通して伝送され、該レ
ンズは原稿16の光イメージをベルト10の光導電面の帯電
された部分に焦点合わせし、電荷を選択的に散らせる。
これにより、原稿に含まれている情報区域に対応する静
電潜像が光導電面に記録される。

プラテン18は移動可能に装置され、矢印24の方向に動い
て、複写される原稿の倍率を調整する様になっている。
原稿16の光イメージをベルト10の光導電面の帯電された
部分に焦点合わせするために、レンズはこれと同期して
動く。

文書取扱い装置15は文書を保持トレイからプラテン18へ
順次に送る。文書取扱い装置は、トレイに支持されてい
るスタックに文書を戻す。その後、ベルト10は、光導電
面に記録されている静電潜像を現像ステーションへ進め
る。

現像ステーションにおいて、１対の磁気ブラシ現像剤ロ
ーラー26、28は現像剤を静電潜像に送る。潜像はキャリ
ヤから現像剤粒子を引き付けて、ベルト10の光導電面上
にトナー粉末像を形成する。

ベルト10の光導電面上に記録された静電潜像が現像され
た後、ベルト10とトナー粉末像を転写ステーションへ前
進させる。転写ステーションにおいて、複写用紙がトナ
ー粉末像と接触させられる。転写ステーションは、複写
用紙の裏面にイオンを散布するコロナ発生装置30を含
む。これはベルト10の光導電面から複写用紙へトナー粉
末像を引き付ける。

複写用紙は、選択された一つのトレイ34、36から転写ス
テーションへ送られる。転写後、コンベヤ32は複写用紙
を定着ステーションへ送る。定着ステーションは、転写
された粉末イメージを複写用紙に永久的に付着させる定
着組立体を含む。好ましくは、定着組立体40は、加熱さ
れる融解用ローラー42とバックアップローラー44とを含
み、粉末像は融解ローラー42と接触する。定着後、コン
ベヤ46は、インバーター・セレクターとして機能するゲ
ート48へ用紙を送る。ゲート48の位置に応じて、複写用
紙は用紙インバーター50又はバイパス用紙インバーター
50へ偏向され、直接第２のゲート52へ送られる。判定ゲ
ート52は、用紙を直接アウトプット・トレイ54へ送り、
又は、用紙を反転させずに第３のゲート56へ送る転送経
路内へ用紙を送る。ゲート56は、用紙を直接、即ち反転
させずに、複写機のアウトプット・トレイ内に送り、或
は用紙を両面複写用反転ローラー送り装置58内へ送る。
反転送り装置58は、重複されるべき用紙を裏返して重複
トレイ60内に積み重ねる。重複トレイ60は、片面が印刷
されていて、その裏面にも印刷が施されるべき用紙の中
間貯蔵場所となっている。

第２図は、ピンチローラー64に駆動されて文書サイズ・
センサー・アレイ66を通してプラテン18へ移動する文書
16の経路を示す。文書サイズ・センサー．アレイ66は相
対する導電性接点のアレイを含む。第３図に詳しく示さ
れている様に、その一対は、上側支持体70に担持された
繊維ブラシ68と、下側導電性支持体74に担持されて該繊
維ブラシと電気的に接触する引き抜き加工複合部材72と
から成る。引き抜き加工複合部材は、面73を有するポリ
マーマトリックス75内に複数の導電性繊維71を有し、該
繊維の一端部をブラシ68と接触させることが出来、該ブ
ラシは、用紙経路に対して横向きに装置されて該接点間
を通過する文書と接触し、該用紙によって曲げられる。
文書が存在しない時には、ブラシ繊維は引き抜き加工部
材72と閉じた電気回路を形成する。単位置センサーも使
用することが出来る。前記した第２図及び第３図の引き
抜き加工部材を参照すれば、該部材の繊維装入量は一般
には図示の量より遥かに多いことが分かる。

第３図に示されている装置について試験が行なわれた
が、その場合、繊維ブラシ68はセリオンカーボンファイ
バー社（Celion Carbon Fibers.Inc.,adivision of BAS
F,Charlotte.North Carolina）から市販されている。１
ヤーン当り6000本の繊維を持ったポリアクリロニトリル
繊維「Celion C−6000」で作った。該繊維は、0.7重量
％のポリビニルピロリドンの「のり剤」、10^-3Ωcmの抵
抗率を有し、その直径は７ないし10ミクロンである。ブ
ラシは、超音波で溶接された伝導性プラスチックホルダ
ーに該繊維の一端部を包み込むことにより形成され、他
方の接点72は、約3mmの長さに切断された直径約6mmの円
形断面を持った引き抜き加工ペレットであった。引き抜
き加工ペレットは、ポリマーマトリックスにおいて約10
^-3Ωcmの抵抗率を有する直径７ないし10ミクロンの炭素
繊維から形成されたが、該ポリマーマトリックスの重量
の30ないし50％は繊維であった。該ペレットは、ダイバ
ーシファイドファプリケータース社（Diversified Fabr
icators,Inc.,Winona,Minnから市販されている。

該ペレットは銀充填導電性エポキシを使って導電性板に
取り付けられ、形成されたスイッチは、10ミリアンペア
が接点を流れることを許す電流感知抵抗器によりDC電源
5Vに接続された。試験固定具において、該センサーを１
億回作動させたが、故障はなかった。引き抜き加工接点
を金属接点と置き換えて同様の試験を行なった。試験固
定具に配置された時、約10万回作動させた後、金属接点
に付着した酸化物に起因して故障が生じ、斯かる低エネ
ルギーレベルでは割合に小さな力では該汚染物層を突き
抜くのには不十分であった。

第３図の装置についても試験を行なったが、その場合、
引き抜き加工部材は定着器用オイルや水に浸されていた
が、又はその上にトナーが流された。各場合に、斯かる
高レベルの接点区別の下でも効果的スイッチングが達成
されることが示された。

当該種類の装置の他の実施例を示す第４図を参照する。
引き抜き加工複合部材78は研削され、同様のブラシ接点
86の繊維との接触を可能にする丸い溝80が形成されてい
る。第５図において、該装置は接触境界面に２個の引き
抜き加工部材82、84を有し、その両方が僅かに研削され
ていて、良好な接触が保証されている。一方の部材に丸
い溝83が設けられており、他方の部材の一端部は、該溝
と嵌合する様に丸くされている（85）。第６図を参照す
ると、接点を形成する２個の引き抜き加工複合部材を含
む装置が示されている。引き抜き加工部材87、88の各々
は引き抜き加工部材の端部の穴を通して電気ワイヤ90及
び91にそれぞれ接続され、ハウジング95、96内の成形プ
ラスチックキャップ92、93に内蔵されている。該コネク
タは、Velcro（Velcro Companyの商標）又はScotch Fle
xlock 97（3Mの商標）等の柔軟なファスナー材料により
保持されるオスメスの両立装置として設計されている。
当然に、引き抜き加工複合部材は、クリンピング、引き
抜き加工部材に開けられた穴に導線又はワイヤを通す方
法、ハンダ付け、接着剤により固着する方法など、周知
の技術でワイヤと電気的に接続することの出来るもので
ある。

第７図は、てこの中心の付近に加えられた力で片寄せら
れて各端部100、101で接点102、103と接続させられてい
るエラストマー引き抜き加工部材98を示す。

この装置はスイッチとして図示されているが、高エネル
ギー用途を含む他の目的にも使えるものである。例え
ば、この装置は、オーディオ及び信号レベルの接続、非
金属バス、コロトロン（corotron）アレイ繊維、接地エ
レメント又はバイアスエレメント、電源アウトプット、
等に利用することが出来るものである。引き抜き加工複
合部材の端部にブラシ型接点を設けたい場合には、溶剤
を使用してポリマーマトリックスを除去し、或は焼却又
はエッチングにより結合剤を除去することにより、これ
を達成することが出来る。

（発明の効果）本発明の電気装置によれば、２個の接点素子の少なくと
も一方は、ポリマーマトリックス内に複数の小径の導電
性繊維を有する引き抜き加工された複合部材であり、導
電性繊維は、ポリマーマトリックス内で複合部材の軸方
向にほぼ平行な方向に配向され、導電性繊維は、複合部
材の一端から他端まで連続して両端に複数の電気接点を
提供し、ポリマーマトリックスが構造用熱可塑性または
熱硬化性樹脂であるので、引き抜き加工された複合部材
における両端部は良好な電気的接点となり、端部以外の
部分は構造用熱可塑性または熱硬化性樹脂で成るポリマ
ーマトリックスによって構成されているので、その導電
性繊維の導電性は長く維持され、両端部における電気的
接点の導電性も長く維持され、更に、構造用熱可塑性ま
たは熱硬化性樹脂でその全体が形成されているので、そ
の成形が容易で形状も色々に変形でき、取扱いが極めて
容易であり、コネクタ、スイッチ、センサ等に好適であ
り、複写機等にも組み込める。すなわち、本発明は、セ
ンサー、スイッチ、コネクタ、インターロック等として
使うことの出来る極めて信頼性の高い電気装置を提供す
るものである。普通の金属同士の接触より大きい程度の
電気的冗長性が得られる様な膨大な個数の潜在的電気接
点を提供する引き抜き加工部材を使用した結果として、
この様な信頼性が達成される。更に、該接点は、長期間
に亙る酸化によって劣化することはなく、その完全性
は、たとえ汚染されても損なわれない。該装置は、割合
に低コストであり、色々な断面形状に容易に製造するこ
とが出来、且つ構造的機能及び機械的機能の両方を提供
するものとして使うことの出来るものである。該装置は
割合に低コストが高い接触信頼性を提供するものであ
る。該装置は、低エネルギー構成で非常に長い期間に亙
って機能することが出来る。例えば、Holtbergの米国特
許第4,369,423号に記載されている複合自動車点火ケー
ブルと関連して高電圧システムで機能することも出来
る。斯かるシステムにおいては、論理回路を乱す様なノ
イズが発生する前に接点の炭素ワイヤが該ワイヤ内の過
渡電流を消費しようとするので、電磁緩衝又は高周波緩
衝（ノイズ）は生じない。また、金属同士の接点との較
べると、本発明の引き抜き加工複合部材においては、線
膨張計数が小さいので、加熱及び冷却時の内部ストレス
が小さい。

特別の実施例を参照して本発明を説明したが、色々な形
の他の実施例が実現可能であることを当業者は理解する
であろう。例えば、静電グラフ印刷装置に使われるもの
として本発明を図示したが、電気素子を持った機械のも
っと大きなアレイにも同様に適用可能であることが理解
されよう。従って、特許請求の範囲の欄の記載内容の範
囲内に属する代替物及び修正形は全て本発明に包含され
るものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用することの出来る自動静電複写
機械の断面図である。第２図は、本発明を適用することの出来る第１図の文書
取扱い装置を詳しく示す図である。第３図は、本発明のセンサーを示す拡大断面図である。第４図は、引き抜き加工部材と導電性繊維ブラシとの間
の電気接続を示す図である。第５図は、両方の接点が引き抜き加工部材であり、その
一方は研削されて精密な接触場所を提供する電気接続部
を示す図である。第６図は、プラスチックキャップに内蔵され、柔軟なフ
ァスナーにより保持される２個の引き抜き加工部材の間
の電気接続部の断面図である。第７図は、引き抜き加工部材が接触関係に片寄せられた
エラストマー部材である電気接続部を示す図である。第８図は、引き抜き加工部材が持つことの出来る色々な
代表的断面を示す。符号の説明 10…光導電ベルト、15…文書取扱い装置 17…露光システム 66…文書サイズセンサアレイ 72…引き抜き加工複合部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョンイーコートニーアメリカ合衆国ニューヨーク州 14502 マセドンパネルロード128 (72)発明者ウィルバーエムペックアメリカ合衆国ニューヨーク州 14616 ロチェスターリップルウッドドライヴ 227

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２個の接点素子を有する、電流を流す電気
装置であって、前記接点素子の少なくとも一方は、ポリ
マーマトリックス内に複数の小直径の導電性繊維を有す
る引き抜き加工された複合部材であり、前記複数の導電
性繊維は、前記マトリックス内で前記複合部材の軸方向
にほぼ平行な方向に配向され、該複数の導電性繊維は、
複合部材の一方の端部から他方の端部まで連続的に延在
して両端部に複数の潜在的電気接点を提供しており、前
記ポリマーマトリックスが構造用熱可塑性または熱硬化
性樹脂であることを特徴とする電気装置。
【請求項２】導電性繊維は炭素繊維であることを特徴と
する請求項１に記載の装置。
【請求項３】炭素繊維は、炭化されたポリアクリロニト
リル繊維であることを特徴とする請求項２に記載の装
置。
【請求項４】導電性繊維は、その断面がほぼ円形で、約
４ミクロンないし約50ミクロンの直径を有することを特
徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】繊維は約７ミクロンないし約10ミクロンの
直径を有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】繊維は、約１×10^-5Ωcmないし約１×10¹⁰
Ωcmの直流体積抵抗率を有することを特徴とする請求項
１に記載の装置。
【請求項７】繊維は約１×10^-3Ωcmないし約10Ωcmの直
流体積抵抗率を有することを特徴とする請求項６に記載
の装置。
【請求項８】少なくとも一方の接点素子は少なくとも５
重量％の導電性繊維を有することを特徴とする請求項１
に記載の装置。
【請求項９】少なくとも一方の接点素子は少なくとも50
重量％の導電性繊維を有することを特徴とする請求項８
に記載の装置。
【請求項１０】少なくとも一方の接点素子は約90重量％
の導電性繊維を有することを特徴とする請求項９に記載
の装置。
【請求項１１】樹脂はポリエステルまたはエポキシであ
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】ポリマーは架橋シリコーンエラストマー
であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】引き抜き加工された複合部材は電気素子
であって且つ機械素子であることを特徴とする請求項１
に記載の装置。
【請求項１４】両接点素子がともに引き抜き加工された
複合部材であることを特徴とする請求項１に記載の装
置。
【請求項１５】引き抜き加工された複合部材の少なくと
も一方は電気素子であって且つ機械素子であることを特
徴とする請求項14に記載の装置。
【請求項１６】引き抜き加工された複合部材の両方が機
械素子であることを特徴とする請求項14に記載の装置。
【請求項１７】炭素繊維には金属被覆がされていること
を特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１８】引き抜き加工された複合部部材にはその
中に少なくとも１つの機械的機能が組込まれていること
を特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１９】引き抜き加工された複合部材には少なく
とも１つの機械的機能が組込まれていることを特徴とす
る請求項13に記載の装置。
【請求項２０】ポリマーマトリックスが一つの引き抜き
加工された複合部材の一端から除去されて個々の繊維を
露出していることを特徴とする請求項14に記載の装置。
【請求項２１】両接点素子は可撓性固着具によって接触
するように保持されていることを特徴とする請求項１に
記載の装置。
【請求項２２】電気装置がスイッチ、センサまたはコネ
クタであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２３】動作するのに電流源を必要とする電気的
素子を、複数個備え、また、電流を流すための少なくと
も１つの電気装置を備えている機械であって、該電気装
置が、２個の接点素子を有し、該接点素子のうちの少な
くとも一方は、ポリマーマトリックス内に複数の小直径
の導電性繊維を有する引き抜き加工された複合部材であ
り、前記複数の導電性繊維は、前記マトリックス内で前
記複合部材の軸方向にほぼ平行な方向に配向され、前記
複数の導電性繊維は、複合部材の一方の端部から他方の
端部まで連続的に延在して前記部材の各端部に複数の潜
在的電気接点を提供しており、前記ポリマーマトリック
スが構造用熱可塑性または熱硬化性樹脂であることを特
徴とする機械。
【請求項２４】導電性繊維は炭素繊維であることを特徴
とする請求項23に記載の機械。
【請求項２５】炭素繊維は、炭化されたポリアクリロニ
トリル繊維であることを特徴とする請求項24に記載の機
械。
【請求項２６】導電性繊維は、その断面がほぼ円形で、
約４ミクロンないし約50ミクロンの直径を有することを
特徴とする請求項23に記載の機械。
【請求項２７】導電性繊維は約７ミクロンないし約10ミ
クロンの直径を有することを特徴とする請求項26に記載
の装置。
【請求項２８】導電性繊維は、約１×10^-5Ωcmないし約
１×10¹⁰Ωcmの直流体積抵抗率を有することを特徴とす
る請求項23に記載の機械。
【請求項２９】導電性繊維は約１×10^-3Ωcmないし約10
Ωcmの直流体積抵抗率を有することを特徴とする請求項
28に記載の機械。
【請求項３０】少なくとも一方の接点素子は少なくとも
５重量％の導電性繊維を有することを特徴とする請求項
23に記載の機械。
【請求項３１】少なくとも一方の接点素子は少なくとも
50重量％の導電性繊維を有することを特徴とする請求項
30に記載の機械。
【請求項３２】少なくとも一方の接点素子は約90重量％
の導電性繊維を有することを特徴とする請求項31に記載
の機械。
【請求項３３】樹脂はポリエステルまたはエポキシであ
ることを特徴とする請求項23に記載の機械。
【請求項３４】ポリマーは、架橋シリコーンエラストマ
ーであることを特徴とする請求項23に記載の機械。
【請求項３５】引き抜き加工された複合部材は電気素子
であって且つ機械素子であることを特徴とする請求項23
に記載の機械。
【請求項３６】両接点素子ともに引き抜き加工された複
合部材であることを特徴とする請求項23に記載の機械。
【請求項３７】引き抜き加工された複合部材の少なくと
も一方は電気素子であって且つ機械素子であることを特
徴とする請求項36に記載の機械。
【請求項３８】両方の引き抜き加工された複合部材が機
械部材であることを特徴とする請求項36に記載の機械。
【請求項３９】炭素繊維は、金属被覆されていることを
特徴とする請求項24に記載の機械。
【請求項４０】引き抜き加工された複合部材には、その
中に少なくとも１つの機械的機能が組込まれていること
を特徴とする請求項23に記載の機械。
【請求項４１】ポリマーマトリックスが、個々の繊維を
露出するように、一つの引き抜き加工された複合部材の
一端から除去されることを特徴とする請求項36に記載の
機械。
【請求項４２】両接点素子は可撓性固着具によって接触
するように保持されていることを特徴とする請求項23に
記載の機械。