(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の部品と電気的に接触する少なくとも１つの端部をもつ電気部品であって、
支持体と、複数の導電性ファイバーとを包含し、該導電性ファイバーの少なくとも１部が、ブラシ状構造を形成するように前記支持体から外側に延びており、前記ブラシ状構造の自由端は、前記他の部品と接触するように構成され、
前記ブラシ状構造の自由端は、前記支持体の自由端の切断中のファイバーの加熱を最小にするように、前記ファイバーを前記支持体の自由端の切断中に３００℃以下に加熱する１５４ｎｍから５５０ｎｍのレーザービームで前記支持体の自由端を切断することにより形成され、
前記ファイバーは、高抵抗ファイバーの第１層と、高抵抗ファイバーの第２層と、前記高抵抗ファイバーの第１層と第２層との間に、３層構造を形成するように挿置された、低抵抗ファイバーの第３層とから成ることを特徴とする電気部品。
【請求項２】
前記ファイバーはカーボンファイバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的には電子写真式印刷装置において使用するように構成された現像装置、より詳細には上記の現像装置において使用する改良型の整流子ブラシに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５，１３９，８６２号、同第５，２７０，１０６号、同第５，５９９，６１５号、同第５，７９４，１００号、および同第５，８１２，９０８号は、回転部材と電気的に接触するため使用することができるいろいろなタイプのカーボンファイバー・ブラシを開示している。
【０００３】
米国特許第５，２５０，７５６号は、樹脂結合剤の中に包まれたカーボンファイバー・ブラシを開示している。電気接点として使用する個々の部品を切り取るためにレーザーが使用されている。レーザーは樹脂とカーボンファイバーを切断して、所望の長さの接触領域を作る。使用できるレーザーのタイプには、炭酸ガスレーザー、一酸化炭素ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、あるいはアルゴンイオンレーザーが含まれる。
【０００４】
米国特許第５，２８９，２４０号は、現像装置内のドナーロールの電極と接触するように構成された整流子ブラシを開示している。整流子ブラシは、各側面で境界部分のフィラメントと境を接した中央部分のフィラメントを含むことができる。境界部分のフィラメントは中央部分のフィラメントより高い抵抗率をもつフィラメントである。フィラメントはカーボンファイバーから作ることができる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一実施態様として、少なくとも別の部品と電気的に接触する一端部をもつ電気部品を提供する。電気部品は、支持体と、複数の導電性ファイバーとを包含し、該導電性ファイバーの少なくとも１部が、ブラシ状構造を形成するように前記支持体から外側に延びており、前記ブラシ状構造の自由端は、前記他の部品と接触するように構成され、前記自由端は、切断中のファイバーの加熱を最小にするように、レーザービームでコールドカットされる。
【０００６】
本発明は、別の実施態様として、少なくとも別の部品と電気的に接触する一端部をもつ電気部品を製造する方法を提供する。本方法は複数のカーボンファイバー層を金型の中に送り込むステップと、金型内のカーボンファイバー層を樹脂材料で取り囲むステップを含んでいる。そのあと、カーボンファイバー層を相対する前面と背面に沿って切断する。次に背面に導電性接着剤を塗布してカーボンファイバーを相互にボンドする。最後に、前面をコールドカットしてブラシ接触領域を形成する。
【０００７】
本発明は、さらに別の実施態様として、表面に現像剤を堆積させ、表面に記録された潜像を現像する装置を提供する。この現像装置は、表面から間隔をおいて配置され、表面に記録された潜像へ現像剤を運ぶように構成されたドナーロールを備えている。ドナーロールには複数の電極が配置されている。整流子はドナーロールの外周面に沿って電極と接触する。整流子は、電極と接触するように構成された自由端をもつブラシ状構造を形成する複数の導電性ファイバーを有する。
自由端は切断中のファイバーの加熱を最小にするためにレーザービームでコールドカットされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明が適用される現像装置を有する複写機の概略構成を示す。図５において、感光性ベルト１０が、ローラ１８、２０、２２によって支持されて、モータ２４によって、矢印１６の方向に移動させられる。感光性ベルト１０は、高圧電源２８に接続された帯電装置２６によって一様に帯電され、像形成部Ｂに移動する。像形成部Ｂにおいて、プラテン３２に置かれた原稿３０がランプ３４に照明されてレンズ３６によって光像が感光性ベルト１０に投影され、静電潜像が感光性ベルト上に形成される。その潜像部分が現像部Ｃに移動すると、現像装置３８のハウジング４４にある現像剤がドナーロール４０によって付与されて、静電潜像が現像される。現像された像部分は転写部Ｄに移動する。コピーシートが、シート給送装置５０のシートスタック５４から給送ローラ５２によって繰り出され、そのコピーシートは通路５６を通して転写部Ｄに給送される。転写部Ｄには転写装置５８が設けられ、感光性ベルト１０の現像剤像をコピーシートに転写する。転写後、シートは矢印６０の方向に移動して、定着部Ｅにおいて、加圧ロール及び加熱ロール６４、６６で成る定着装置６２によってシート上の現像剤像が定着され、通路７０を通ってトレイ７２に出力される。他方、転写後の感光性ベルト部分は、清掃部Ｆに移動し、清掃ブラシ７４によって残留トナーが除去されるこの場合、付加的にコロナ放電装置によって除電されるのが好ましい。
【０００９】
図６は、現像装置３８を示す。現像装置３８は、ハウジング４４の中にトナーを含む現像剤を収容して、その現像剤をドナーロール４０によって感光性ベルト１０に付与する。現像剤は２つのオーガー８２及び９０によって補給されて十分に攪拌され、帯電させられる。中央に回転する円筒状の磁石部材８４を有しその外側に非磁性の管状部材８６で成る現像剤搬送部材がドナーロール４０とハウジング４４の現像剤溜まり７６の間に設けられ、適正な量の現像剤をドナーロール４０に送っている。ドナーロール４０には、その外周面に多数の導電性部材４２が等間隔に設けられた溝に収容されていて、ドナーロール外周面の絶縁材料によって相互に及びドナーロール４０の中心の導電性本体から電気的に絶縁されている。更に、ドナーロール４０の外周面には、直流電源１０８及び交流電源１１０に接続された、本発明に係る整流子ブラシ１１４が接触しており、ドナーロール４０の導電性部材４２に適切な交流バイアス及び直流バイアスが与えられる。整流子ブラシ１１４は、電極としての導電性部材４２に摺動接触して、直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアスをドナーロール４０に与える。
【００１０】
本発明の整流子ブラシ１１４は、ドナーロール４０の外周面の一部分と接触する複数のフィラメントを有する。このやり方で、ベルト１０の光導電性表面１２に隣接する現像区域内の電極４２はＡＣ電圧源とＤＣ電圧源で付勢される。整流子ブラシは現像区域内の電極４２のみを選択して付勢する。この電気バイアス付与により、ドナーロール４２の表面のトナー粒子が現像区域内に移動して光導電性表面の近くにトナー粉末クラウドを形成する。そのトナー粉末クラウドからトナー粒子が潜像へ引き付けられて潜像を現像する。
【００１１】
最初に、図１に示すように、整流子１１４は支持体１１８から外側に延びた多数のカーボンファイバー１１６を有する。支持体１１８はカーボンファイバー１１８を取り囲んでいる樹脂母材であることが好ましい。この構造は、樹脂母材の中に多数のカーボンファイバーが入っていて、それらの自由端が露頭して電気接点となる。任意の適当な樹脂母材を使用することができるが、一般に、樹脂母材として選択されるポリマーは構造用熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂のグループから選ばれる。ポリエステル、エポキシ、ビニルエステル、ポリプロピレン、およびナイロンは一般に適当な材料であり、ポリエステルとビニルエステルは硬化時間が短いこと、相対的に化学的に不活性であること、およびレーザー処理に適合するので、好ましいポリマーである。
【００１２】
次に、図２に示すように、カーボンファイバー１１６は長方形配列で配置されており、外側層は高い電気抵抗を有し、外側層の間にはさまれた内側層は低い電気抵抗を有する。この分野の専門家はカーボンファイバーを楕円形配列で配列してもよいことを理解されるであろう。このように、カーボンファイバーの長方形配列は３層構造である。図２に示すように、外側層１２０は、約１０4Ω−ｃｍ〜１０13Ω−ｃｍの高い電気抵抗を有するカーボンファイバーである。低電気抵抗カーボンファイバー１２２は約１０2Ω−ｃｍ〜１０-5Ω−ｃｍの電気抵抗を有する。低電気抵抗カーボンファイバー１２２の層は厚さが約１ｍｍ〜３ｍｍで、高電気抵抗カーボンファイバー１２０の層は厚さが約０．００１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましい。それらのファイバーによって形成されたカーボンファイバーブラシは、幅が約１０ｍｍ〜１５ｍｍで、長さが約７ｍｍで、厚さが約３ｍｍ〜５ｍｍである。ファイバー長さの約２０％〜９９．９％は支持体１１８で包まれている。
【００１３】
図３および図４は、製造工程中の整流子１１４を示す。まず図３について説明すると、整流子１１４はインサート成形プロセスまたは他の適当なプロセスによって作られる。カーボンファイバー１１６は前に述べたタイプの樹脂１１８の中に包まれている。整流子ブラシは、前面１２４および背面１２６に沿ってレーザービームで２個の同一片（図４にその一方を示す）に切断される。そのあと、分配電極として働くように、導電性接着剤が背面１２６に塗布されてカーボンファイバーが相互にボンドされる。導電性接着剤は、シルバープリント、導電性金属含有インク、導電性カーボン粒子インク、および／または導電性エポキシを含んでいることが好ましい。しかし、この分野の専門家は、どの適当な導電性接着剤も満足に機能することを理解されるであろう。たとえば、銀粉、アルミニウムフレーク、金粉のほかに、カーボンブラック含有接着剤または塗料もこの用途に使用することができる。そのほか、エポシキ、ポリウレタン、他の種類の導電性接着剤も同様に使用することができる。成形プロセスでは、カーボンファイバー束（３層として事前に形成されたものが好ましい）が金型に送り込まれる。そのあと、熱可塑性樹脂が金型に注入され、ファイバーが熱可塑性樹脂によって局所的に包まれる。次に、ブラシは前面と背面に沿って切断され、導電性接着剤が背面に塗布されて導電性ファイバーがボンドされる。
【００１４】
次に図４について説明すると、前面１２４から導電性ファイバー１１６が外側に延びることができるように、前面１２４がコールドカットされる。コールドカットすることは、カーボンファイバーの温度が３００℃（２５０℃が好ましい）の最大値を越えないことを意味する。このやり方で、カーボンファイバーは過熱されない。これは、カーボンファイバーを過熱する影響（抵抗率の低下やワイヤの機械的性質の劣化をもたらす）を回避する。これらの影響は共に、前に述べた形式の現像装置に使用されている整流子において明らかに望ましくない。レーザーは約１５４ｎｍ〜５５０ｎｍの波長で動作する。約２４８ｎｍの波長で動作するエキシマレーザーを使用することが好ましい。この分野の専門家は他のタイプのレーザーも使用することができることを理解されるであろう。パルス紫外線レーザー光源はどれも好ましい。使用するレーザーのタイプはカーボンファイバーに対する悪い影響を最小にするためにコールドカッティングを使用するようにしなければならない。
【００１５】
要約すると、本発明の整流子ブラシは樹脂母材の中に包まれた、または樹脂母材から延びたカーボンファイバーを有し、カーボンファイバーは加熱を最小にするためレーザービームでコールドカットされる。この整流子ブラシは電子写真式印刷装置の現像装置において使用されるドナーロールの電極とすり接触状態にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の整流子ブラシを示す正面図である。
【図２】図１の線２−２に沿った拡大断面図である。
【図３】製造段階の１つにおける図１の整流子ブラシの部分の斜視図である。
【図４】別の製造段階における図１の整流子ブラシの部分の斜視図である。
【図５】本発明が適用できる現像装置を有する複写機の全体を示す略図である。
【図６】本発明に係る整流子ブラシを有する現像装置の略図である。
【符号の説明】
４０  ドナーロール
１１４  本発明の整流子ブラシ
１１６  カーボンファイバー
１１８  支持体
１２０  カーボンファイバーの外側層
１２２  カーボンファイバーの内側層
１２４  前面
１２６  背面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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