(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その間で相対的な回転運動を行う第１の素子と第２の素子との間で電荷を移動するための装置であって、
ポリマーマトリックスと、前記ポリマーマトリックスの内部に含まれる多数の導電性ファイバとからシート状に引抜成形され、外径が楕円状の座金の状態に切断された複合部材を備え、前記多数の導電性ファイバは、引抜成形された前記複合部材の長手方向に向けられ、前記複合部材は第１の接触領域を含み、前記複合部材はそこに内径が楕円状の開口を画成し、前記複合部材はさらに、該第１の接触領域から間隔を開けて設けられた該開口の周囲に第２の接触領域を含み、該第１の接触領域は該第１の素子に接するためのものであり、該第２の接触領域は該第２の素子に接するためのものであり、前記複合部材は、第１の接触領域においては楕円の外径の長径と短径の間の内径寸法を有する素子と接するために、第２の接触領域においては楕円の内径の長径と短径の間の外径寸法を有する素子と接するために、複数の導電性ファイバを露出して形成されたフィラメント接触子となる、少なくとも１つのフィブリル化されたブラシ状の構造を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
その間で相対的な回転運動を行う第１の素子と第２の素子と、該第１の素子と第２の素子との間で電荷を移動するための装置とを含む印刷機において、前記装置が、
ポリマーマトリックスと、前記ポリマーマトリックスの内部に含まれる多数の導電性ファイバとからシート状に引抜成形され、外径が楕円状の座金の状態に切断された複合部材を備え、前記多数の導電性ファイバは、ポリマーマトリックス内において、引抜成形された前記複合部材の長手方向に向けられ、前記複合部材は第１の接触領域を含み、前記複合部材はそこに内径が楕円状の開口を画成し、前記複合部材はさらに、該第１の接触領域から間隔を開けて設けられた該開口の周囲に第２の接触領域を含み、該第１の接触領域は該第１の素子に接するためのものであり、該第２の接触領域は該第２の素子に接するためのものであり、前記複合部材は、第１の接触領域においては楕円の外径の長径と短径の間の内径寸法を有する素子と接するために、第２の接触領域においては楕円の内径の長径と短径の間の外径寸法を有する素子と接するために、複数の導電性ファイバを露出して形成されたフィラメント接触子となる、少なくとも１つのフィブリル化されたブラシ状の構造を有することを特徴とする印刷機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電複写式印刷機に関し、より特定的には静電複写式印刷システム内での電荷の移動に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５，５３７，１８９号は、導電部を有する外表面を備えた感光性部材を有する印刷装置を開示している。非金属ファイバを含む導電性ブラシが、感光性部材の導電部と接し、この部材に導電経路を与える。
【０００３】
米国特許第５，４３６，６９６号は、光導電体を接地するためのフィブリル化された引抜成形電子部品を開示している。この部品は光導電体と電気的に接触するものであり、フィブリル化構造を生成するのにはレーザーが用いられる。
【０００４】
米国特許第５，４２０，４６５号は、引抜成形された接触子を利用するスイッチおよびセンサを開示している。スイッチは引抜成形接触子部材を含み、この部材は絶縁体と、絶縁体内に配置される複数の導電性ファイバとを有する。引抜成形接触子部材は、電気的接点を形成するために導電性ファイバを露出するようにフィブリル化される。
【０００５】
米国特許第５、４１０、５８６号は、中空構造を有する引抜成形部材で形成される導電性接触子を開示している。引抜成形部材は、樹脂材料に埋め込まれる複数の連続した導電性ストランドを含む。引抜成形部材の一方端は、光導電ベルトと接するためにレーザーでフィブリル化されたストランドを有する。
【０００６】
米国特許第５，３５４，６０７号は、複数の導電性カーボンファイバを有する非金属の引抜成形複合材を含む静電気除去装置を開示している。ファイバは、熱硬化性樹脂のポリマーマトリックス内に配置される。カーボンファイバはこの部材の長手方向に配向され、その全体に連続的に延伸する。
【０００７】
米国特許第５，０１０，４４１号は、回転シャフトを電気的に接地する装置を開示している。このシャフトにブラシが除去可能に装着され、ブラシは、その一部において外向きに延伸する導電性ファイバを有する。
【０００８】
米国特許第５３９，４５４号は、金属コートされたフィラメントカーボンから成り、強化するためにケーシング内に装着される整流子ブラシを開示している。ブラシは、必要とされる厚さおよびサイズにまで層状にまたはストリップ状に結合されて一方端では接合されるが他方端では離れているフィラメントカーボンからなる。
【０００９】
【本発明の概要】
本発明の一局面によると、第１の素子と第２の素子との間で電荷を移動するための装置が提供される。これらの素子はその間で相対的な回転運動を行う。上記装置は、ポリマーマトリックスと、前記ポリマーマトリックスの内部に含まれる多数の導電性ファイバとからシート状に引抜成形され、外径が楕円状の座金の状態に切断された複合部材を有する。多数の導電性ファイバは、ポリマーマトリックス内において、引抜成形された複合部材の長手方向に向けられる。複合部材は第１の接触領域を有する。上記複合部材はさらに、そこに内径が楕円状の開口を画成し、第１の接触領域から離れた開口の周囲に第２の接触領域を含む。第１の接触領域は第１の素子と接するためのものであり、第２の接触領域は該第２の素子と接するためのものである。また、上記複合部材は、第１の接触領域においては楕円の外径の長径と短径の間の内径寸法を有する素子と接するために、第２の接触領域においては楕円の内径の長径と短径の間の外径寸法を有する素子と接するために、複数の導電性ファイバを露出して形成されたフィラメント接触子となる、少なくとも１つのフィブリル化されたブラシ状の構造を有する多数の導電性ファイバを有する。
【００１０】
本発明の別の局面によると、その間で相対的な回転運動を行う第１および第２の素子を含む印刷機が提供される。上記印刷機は、第１の素子と第２の素子との間で電荷を移動するための装置を含む。上記装置は、ポリマーマトリックスと、前記ポリマーマトリックスの内部に含まれる多数の導電性ファイバとからシート状に引抜成形され、外径が楕円状の座金の状態に切断された複合部材を有する。多数の導電性ファイバは、ポリマーマトリックス内において、引抜成形された複合部材の長手方向に向けられる。複合部材は第１の接触領域を有する。上記複合部材はさらに、そこに内径が楕円状の開口を画成し、第１の接触領域から間隔を開けられた開口の周囲に第２の接触領域を含む。第１の接触領域は第１の素子と接するためのものであり、第２の接触領域は該第２の素子と接するためのものである。また、上記複合部材は、第１の接触領域においては楕円の外径の長径と短径の間の内径寸法を有する素子と接するために、第２の接触領域においては楕円の内径の長径と短径の間の外径寸法を有する素子と接するために、複数の導電性ファイバを露出して形成されたフィラメント接触子となる、少なくとも１つのフィブリル化されたブラシ状の構造を有する多数の導電性ファイバを有して素子と接する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図９を参照すると、本発明の教示に従って印刷ジョブの処理、印刷および仕上げを行うための電子写真式コピーシステム２の例が概略で示される。
【００１２】
コピーまたは印刷動作および装置は、公知であり、数多くの特許やその他の刊行物に教示されているため、ここではこのシステムの詳細な説明は省略する。簡単に言えば、白紙のまたは事前印刷された(preprinted)コピーシートが従来のようにシートフィーダセクション７によって供給され、それによってシートは大容量フィーダートレイ１０から、または補助ペーパートレイ１１または１２から給紙され、転写ステーション１４の光受容体１３からコピー文書画像を受ける。さらに、コピーシートは、蓄積され、電子写真印刷システム２に結合される独立したすなわちスタンドアローンの装置に設けられていてもよい補助ペーパートレイ１１または１２を介してゼログラフィー処理セクション６に搬送されてもよい。現像された画像がコピーシートに転写されると、排紙されたコピーシートは溶融機１５へ、さらに（片面刷りとするのであれば）仕上げセクション８へと搬送されるか、または両面刷りとするのであれば両面バッファトレイ１６へと一時的に搬送され、ここに蓄えられた後、経路１７を通って戻り（逆にされ）第１の面と同じように第２の面に現像される画像を受けるようにする。この両面刷りトレイ１６は、その特定のコピー機の設計に依存して、有限かつあらかじめ定められたシート容量を有する。両面コピーを完了したものは、好ましくは排紙経路８８を介して仕上げセクション８へと搬送される。必要に応じて動作するコピー経路シートインバーター１９も設けられる。
【００１３】
排紙経路８８は、公知のように、また同一譲受人に譲受された米国特許第３，４６７，３７１号に開示されるように、従来の態様でビンソーター９０に直接連結される。ビンソーター９０は、シートがビンの入口を過ぎて搬送される際に選択されたシートを選択されたビンへと偏向させるように従来のようなゲートを備えた縦のビンアレイ９４を含む。各ビンセットについて、必要に応じてゲートを備えたオーバーフロートップスタックまたはパージトレイを設けてもよい。縦のビンアレイ９４はまた、後続の仕上げステーションへとシリアルにシートを送るためにゲートを駆動してバイパスされてもよい。結果として得られる印刷物のセットは仕上げ装置（finisher;フィニッシャ）９６へと排紙され、この仕上げ装置は、印刷物のセットをホッチキスで束ねるためのスティッチ機構、および／または、この印刷物のセットを接着して束ねて冊子とするための熱バインダシステムを含んでもよい。さらに、スタッカ９８を設けることによって、最終の印刷セットを受け、これをオペレータまたは外部の装置へと搬送するようにしてもよい。
【００１４】
再び図６を参照して、本発明による素子を回転させるためのカーボンファイバ電気接触子は、印刷機２内での様々な応用に活用できる。これらの応用とは、最適に動作するために電荷または電気バイアスを必要とする機械内のいかなる素子をも含む。例えば、バックアップロール５０を介して光導電性ベルト１３に電荷を与えてもよい。このように、本発明のカーボンファイバ電気接触子はバックアップロール５０に対して用いることができる。
【００１５】
好ましくは、電気接触子は、引抜成形複合材で形成され、その一方端で、別の部材に対する密に分散されたフィラメント接触子となるフィブリル化されたブラシ状の構造を有するものであってもよい。「密に分散されたフィラメント接触子」とは、接触する部材が１平方ミリメートル当たり１０００以上の導電性ファイバを有するという点で、別の接触表面との高いレベルの接触冗長度を保証する電気接触子を意味するものである。
【００１６】
本発明の好適な実施形態によると、電気接触子として作用する主（host)マトリックス内に設けられた複数の導電性ファイバを有するタイプの引抜成形品（分散ファイバ引抜成形品とも称する）における進歩が見られる。この特徴を用いた剛性でスライド式の接触子は非常に低コストで製造することが可能である。分散ファイバ接触子は不活性で信頼性が高いため、大気中で金属接触子を用いることにより信頼性が低いものとなっていた多くの新規な装置構成をこの接触子で実現することができる。引抜成形されたカーボン材料を接触子部材としても構造材としても用いることができるため、これらの特徴を多機能装置に組み込むことができ、それによってさらに付加価値の高い装置が得られることが明らかである。
【００１７】
このような接触子は、ゼログラフィーエンジンおよびその周辺装置内で様々な応用に用いることができ、これらはすべて、以下に詳細に説明するように、もとは剛性であるがレーザー切断および加熱によって可撓性のある導電領域を露出することができ、かつ電気接続のために容易に接触を与える引抜成形カーボンファイバ、チューブ、ロッド、またはシートによって可能となる。
【００１８】
従って、本発明によると、その信頼性が高められ、低コストで製造が容易な、改良された電気接触子装置が提供される。これらの利点は、引抜成形品の少なくとも一端のフィブリル化を伴う、一般には引抜成形法として知られる製造プロセスを用いて実現される。本発明を実施するのに用いることができる引抜成形合成物の１つとしては、主ポリマを伴う抵抗性のカーボンファイバフィラーの連続したストランドを含むタイプのものが挙げられる。このようなカーボンファイバ引抜成形品は、高性能導電性複合プラスチックのサブカテゴリ（下位区分）であって、バインダーポリマ内に１種類以上の連続した導電性の強化フィラメントを含む。これらは、導電性ファイバ単体に一般的に見られる問題を伴うことなく、径の小さいカーボンファイバの扱い、処理、および使用を簡単にするものである。
【００１９】
引抜成形プロセスは、一般に、連続した長いファイバをまず引っ張り、樹脂浴または含浸装置を通し、次にプリフォーム（予備成形）取付具に入れて、結果として得られるセクションを少なくとも部分的に形を整え、余分な樹脂および／または空気を除去する。次にセクションを加熱したダイへと引き入れ、連続的に硬化させる。引抜成形技術の詳細な説明については、レイモンド Ｗ．メイヤー(Raymond W. Meyer)著 "Handbook of Pultrusion Technology"（ニューヨーク、Chapman and Hall 社、１９８５年初版出版）を参照されたい。
【００２０】
具体的には、本発明の実施に当たっては、導電性のカーボンファイバをポリマー浴に入れ、適切な形状のダイ開口に高温で引き込み、寸法および形状がダイと同じである固体片を得る。その後、この固体片を切断、整形、または機械加工することができる。その結果、ポリマーマトリックス内に含まれる何千という導電性ファイバ素子を有する固体片を得ることができ、そのファイバ素子の端部を露出させて電気接触子とすることができる。電気接触子の冗長度および有効性が高いため、かかる装置の信頼性を飛躍的に向上することができる。
【００２１】
径の小さい複数の導電性ファイバを連続した長い状態でポリマー浴と加熱したダイとに引き通すため、整形される部材は、ファイバがその部材の一方端から他方端まで連続した状態で形成される。従って、引抜成形された複合体は引抜成形プロセス中、連続した長い状態のままであり、その後任意の適切な寸法に切断され、各端部で非常に多数の電気接点を与える。その後、このように引抜成形された複合部材は、その一方端または両端がフィブリル化されて、所与の長さのファイバからポリマーの一部またはすべてが除去される。
【００２２】
本発明を実施するのに、適切な抵抗を有するいかなる適切なファイバを用いてもよい。一般には、導電性ファイバは非金属であって、そのＤＣ体積抵抗率は約１×１０-5ないし約１×１０11オーム−ｃｍであり、好ましくは、損失を最小にし、ＲＦＩを抑えるために、約１×１０-5ないし約１０オーム−ｃｍである。たとえば、アークを防いで引抜成形部材の全体の抵抗を低くしながら電流の導通を可能にしたり、個々のファイバが並列にされた個々の抵抗として作用するきわめてファイバ密度の高い特殊な応用などにおいては、抵抗の上限１×１０11オーム−ｃｍまで用いてもよい。関連の電子回路の入力インピーダンスが十分に高いのであれば、より抵抗の高い材料を用いてもよい。しかし、応用例の大半は、効率の良い電流の導通を可能にするために上述の好ましい範囲内の抵抗を有するファイバを必要とするであろう。ここで、「非金属」という言葉は、１×１０-6オーム−ｃｍのオーダの抵抗を有する金属導電性を示す従来のメタルワイヤファイバと区別し、非金属であるが金属のような特性に近いか、またはこれを与えるもののように扱うことのできるファイバの類を定義するものとして用いている。しかし、カーボンファイバは、化学的にも環境的にも不活性であり、高い強度および剛性を有し、実質的にいかなる所望の抵抗にもすることができ、負の熱抵抗係数を示すため、好ましいファイバとして特に適するものである。さらに、これらは、広範囲の熱可塑性および熱硬化性樹脂と合成して高強度引抜成形品とすることが容易である。
【００２３】
さらに、個々の導電性ファイバは、その断面が一般に約４ないし約５０マイクロメートル、好ましくは約５マイクロメートルないし１０マイクロメートルの直径を有する円形となるように形成してもよい。このことにより、小さな断面積で非常に高度のファイバ冗長度が得られる。従って、接触子材料として、多数のファイバが、たとえば１平方センチメートルあたり接点が約０．０５×１０5ないし５×１０5と、大きな接点の冗長度を与え、これによって接触子の信頼性を非常に高くすることができると考えられる。さらに、異なるサイズのファイバを混合することもまた可能である。
【００２４】
ファイバは一般に可撓性があり、これを担持するポリマーシステムと適合性がある。一般的なファイバには、カーボン、カーボン／グラファイト、金属化されたまたは金属コートされたカーボンファイバ、金属コートガラス、金属コートポリマーファイバ等が含まれる。使用できる特に好ましい類のファイバは、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）プリカーサー（前駆体）ファイバの完全または部分的な炭化を行うための制御された熱処理プロセスから得られるファイバである。このようなファイバに関しては、ある範囲内で炭化温度を慎重に制御することによって、炭化したカーボンファイバの電気抵抗を精確に得ることができることがわかっている。ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）プリカーサーファイバから得られるカーボンファイバは、Graphil社、Amoco Performance Products社等から、"Tow"と称する１，０００ないし１６０，０００のフィラメントのヤーン束で市販されている。金属メッキされたカーボンファイバは、Novamet Specialty社から入手できる。Tow は一般に２段階のプロセスで炭化される。第１段階では、ＰＡＮファイバを酸素雰囲気中で３００℃のオーダの温度で安定化させ、あらかじめ酸素で安定化させたＰＡＮファイバを得る。第２段階では、不活性雰囲気、たとえば窒素含有雰囲気中で温度を上げてファイバを炭化する。結果として得られるファイバのＤＣ電気抵抗は、炭化の温度および時間を選択することによって制御される。たとえば、炭化温度が約５００℃ないし約７５０℃の範囲に制御されると、電気抵抗が約１０2ないし約１０6オーム−ｃｍのカーボンファイバが得られ、処理温度が約１８００ないし２０００℃であるとＤＣ電気抵抗が１０-3ないし約１０-5オーム−ｃｍのカーボンファイバが得られる。これらの炭化ファイバを形成する際に利用できる処理については、Ewing らに付与された米国特許第４，７６１，７０９号とその第８欄で引用された文献を参照されたい。典型的には、これらの炭化ファイバの引張り係数は約３０００万ないし６０００万ｐｓｉまたは２０５ないし４１１ＧＰａと、多くの金属よりも高く、非常に頑強な引抜成形複合ファイバを得ることが可能になる。ポリアクリロニトリルファイバの最高温度での転移によって、不活性で酸化に耐える約９９．９９％のエレメンタルカーボンであるファイバとなる。
【００２５】
導電性カーボンファイバを使用する利点の一つは、これらが負の熱伝導率を有するため、個々のファイバが、例えば、スプリアス高電流サージなどが通って高温になるにつれて、伝導性が高くなる点である。このことは、金属製の接触子と比較すると、金属の熱伝導率は上述したのとまさに反対に作用するため、金属接触子はバーンアウトするか、または自己破壊する傾向にあるため、これらに対する利点となる。カーボンファイバはさらに、その表面が本質的に粗く、多孔性であるため、ポリマーマトリックスに対して優れた接着性を示す。さらに、カーボン材料は不活性であるため、接触子の表面が、その影響を受ける金属の典型的な汚染物に対して比較的影響を受けにくいものとなる。カーボンファイバは、任意の適切なポリマーマトリックス内に配置される。ポリマーマトリックスは、以下に説明するレーザー処理中にレーザービームに直接露光される際に、迅速かつ清浄に揮発する樹脂バインダー材料で形成されなくてはならない。分子量の低いポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン等のポリマーは、特に有利に用いることができる。ポリエステル、エポキシ、ビニルエステル、ＰＥＥＫ(polyetheretherketone)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、およびナイロンは、一般に適切な材料であり、架橋可能なポリエステルおよびビニルエステルは、硬化時間が短く、比較的化学的に不活性で、レーザー処理に適しているために、好ましい。
【００２６】
個々の部材を切断し、電気接触子として用いるためにレーザー（図示せず）を用いてもよい。例えば、フォーカスされたＣＯ2５００ワット連続波レーザーを用いて、引抜成形品を切断し、同時に、切断から十分な距離をおいて制御した態様でバインダー樹脂を揮発させ、１ステップで分散フィラメント接触子を生成してもよい。露光されるカーボンファイバの長さは、レーザーの出力、焦点位置、および切断速度によって制御することができる。レーザー入射角を変えることによって、様々な切断エッジの形状を得ることができる。
【００２７】
このように、レーザー技術によって適切な引抜成形品を切断して、長い引抜成形品から所望の長さの接触子を形成することができ、切断された両端部をフィブリル化して、下流では電力投入、バイアス、接地、または切替を受ける電気回路と接触する冗長度の高いファイバ接触子部材を実現し、上流では電源、接地電位、スイッチ、またはセンサ接触プレートと接触する冗長度の高いファイバ接触子を実現することができる。主ポリマーが揮発するように、そのエネルギが主ポリマのマトリックスによって吸収されるいかなる適切なレーザーを用いてもよい。使用できるレーザーは具体的には、炭酸ガスレーザー、一酸化炭素レーザー、ＹＡＧレーザー、またはエキシマレーザーを含む。ここで挙げた炭酸ガスレーザーは、信頼性が高く、ポリマーマトリックス吸収に特に適しており、製造環境において非常に経済的であるため、この応用には特に適している。
【００２８】
本発明に従えば、図６を参照して、ブランク１５０から切断される座金の形態であるカーボンファイバ電気接触子１００が図示される。先により詳細に説明したように、電気接触子１００は引抜成形複合部材から形成され、ボアすなわち内径１２４上にフィブリル化されたブラシ状の構造を有する。ブラシ状の構造により、シャフトまたは他のこれとかみ合う部材に対する密に分散されたフィラメント接触子を実現する。複合部材は、主マトリックス１０４内に担持される複数の導電性ファイバ１０２を含む。主マトリックス１０４は、導電性ファイバ１０２とあわせて、分散ファイバ引抜成形品と称してもよい。ファイバ１０２は、炭化されたポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）ファイバであってもよい。
【００２９】
電気接触子１００は、いかなる適切な形状および図示されるものに対応する特徴を有するものであってもよく、シャフト（図示せず）等の回転部材との電気接触のための開口１０６を含む。電気接触子１００はまた、その外周部１１０を含む。電気接触子はいかなる適切な形状であってもよいが、好ましくは、接触子１００は、平行で間隔を開けられており開口１０６の中央軸１１６に垂直な第１および第２の平行面１１２および１１４を有する座金の形態である。
【００３０】
接触子１００とハウジング（図示せず）の間でいかなる適切な態様で電気的接触を達成してもよい。例えば、電気接触子１００は、面１１２または面１１４においてハウジングと接していてもよいし、外周部１１０に沿ってハウジングと接してもよい。しかし、接触子１００とハウジングとの間の電気的接触は、ハウジングと接するファイバ１０２において生じるのが好ましい。これに代えて、電気接触子１００に貫通することによって複数のファイバ１０２と接触する貫通式の接触子（図示せず）を用いて電気的接触を達成してもよいことが理解されるであろう。
【００３１】
ここで図１を参照して、マトリックス１０４におけるファイバ１０２はファイバ軸１２０に沿って平行に整列される。ファイバ１０２はマトリックス１０４よりも分解温度が高いため、接触子１００に対して任意の適切な位置に熱を加えて、マトリックス１０４からファイバ１０２を露出させることができる。これらのファイバ１０２は、外周部１１０に沿って加熱されると、ハウジングと接し、それによってその間の電気的接触性を高める。
【００３２】
同様に、ファイバ１０２を開口１０６のまわりでマトリックス１０４から露出させ、それによって接触子１００と回転部材との間の電気的接触性を向上させることができる。
【００３３】
電気接触子１００は、上述のような本発明の引抜成形カーボンファイバ電気接触子を製造することが可能であればいかなる適切な工程で形成されてもよい。しかし、好ましくは、材料は軸１２０の方向でシート状に引抜成形される。シートの厚さは接触子の厚さと等しく、例えば０．５ないし５．０ｍｍである。
【００３４】
カーボンファイバとマトリックス材料の引抜成形されたシートは、任意の適切な態様で、中央開口部１０６を有する形状に切断される。好ましくは、切断面は、それ以上処理または変形等を必要としない電気接触子表面を含む。このように、選択する切断方法によって、所望の電気接触子の特性を実現することができる。例えば、電気接触子は、ウォータージェットまたはレーザーを用いて切断されてもよい。ウォータージェットまたはエキシマレーザーを用いると、引抜成形品の切断中のマトリックス１０４の分解が最小になり、一方、ＣＯ2またはＣＯレーザーを特に遅い並進速度で並進する際に用いると、マトリックスの揮発および熱分解量が大きくなり、ファイバ１０２を露出させることとなる。
【００３５】
図６を参照して、ＣＯ2、ＣＯ、または他のレーザー切断装置、または市販の輪郭数値制御（ＣＮＣ）機等の切断路１２１を生成することのできる機械に搭載された同様の発熱切断装置を利用することによって、接触子１００よりもわずかに広い幅Ｗを有する連続した長いブランク１５０から電気接触子１００を切断することができる。切断路１２１は電気接触子１００の外周部１１０を画成するように設けられてもよい。外周部１１０は、ファイバ軸１２０に沿った直径ＰＤLとファイバ軸１２０に垂直な垂直軸１２２に沿ったより小さな直径ＰＤWとを有する楕円形の経路を画成する。レーザー切断装置（図示せず）は、垂直軸１２２に隣接した領域ではマトリックス１０４の分解が非常に小さいことを考慮して非常に迅速に並進され、それから連続的により遅くなるように並進して、軸１２０では並進速度は最も遅くなる。ファイバ１０２はこのように、垂直軸１２２に隣接した領域でほぼゼロである露出長ＬＥと、ファイバ軸１２０に沿った最大長とを有する。レーザー切断装置はファイバ軸１２０から垂直軸１２２にかけて連続的に増加する並進速度で外周部１１０に沿って並進し、このようにして接触子１００の外周部１１０全体の周りを並進する。このようにレーザーは、垂直軸１２２に沿った直径ＰＤWとファイバ軸１２０に沿った直径ＰＤSとによって画成される楕円形の外形にマトリックス１０４を切断する。このように、電気接触子１００は、ファイバ１０２が撓んでハウジングと接し、それによって十分な電気的接触を与えるように、直径ＰＤWと直径ＰＤLとの間の直径を有するボアを含むハウジングに配置されるのに適している。
【００３６】
外周部１１０と同様に、開口１０６も好ましくはレーザーで切断される。レーザーは好ましくは周辺軸１２２に隣接した部分では速い並進速度で並進し、ファイバ軸１２０に隣接した部分ではこれよりかなり遅い並進速度であって、ファイバ軸１２０に隣接してファイバ１０２を露出させるようにする。開口１０６は、垂直軸１２２に沿った直径ＢＤとファイバ軸１２０に沿った直径ＢＤSによって画成される楕円形の経路にレーザーを並進させることによって形成される。このようにファイバ１０２の露出度は、ファイバ軸１２０に隣接した最大ファイバ長ＦＬＢまで増大する。レーザーは、マトリックス１０４を分解および揮発させて、周辺軸の直径ＢＤおよびファイバ軸の直径ＢＤLで画成されるマトリクスボア１２４を形成する。開口１０６はこのように直径ＢＤと直径ＢＤSの間の寸法を有する回転部材と適合できる。ファイバ１０２は図１に示されるように回転部材に対して撓んで接した位置にある。
【００３７】
ここで再び図１を参照して、好ましくは、軸１１６の方向に汚染物を通せるように、接触子１００は、好ましくは垂直軸１２２に隣接して配置された溝１２６を含む。溝１２６はいかなる形状であってもよく、例えばアーチ形であってもよい。溝１２６の位置が垂直軸１２２に隣接しているのが好ましいのは、垂直軸１２２に沿った位置に整列されるファイバ１０２は回転部材と接触するためのブラシとして効果的に機能できないためである。
【００３８】
本発明によると、図１を参照して、電気接触子１００は、その外周部１１０に接した第１の素子１３０と接触子１００の開口１０６内に配置された第２の回転素子１３２との間の位置にある状態で図示される。第１の素子１３０は、回転素子１３２との電気的接触が望まれるいかなる素子であってもよい。第１の素子１３０は、その中にボア１３４を含む構造またはハウジングの形態であってもよい。ボア１３４は、ボア直径Ｂによって画成される。接触子１００の外周部１１０はボア１３４とかみ合うように嵌合する。第１の素子１３０と電気接触子１００との間の相対的回転を避けるために、突出部（図示せず）を用いてもよい。
【００３９】
これに代えて、第１の素子１３０は、第１の回転速度Ω1で矢印１３６の方向に回転する回転素子の形態であってもよい。同様に第２の素子１３２が第２の回転速度Ω2で矢印１４０の方向に回転してもよい。電気接触子１００は、第１の素子１３０と第２の素子１３２が異なる回転速度で同じ方向に回転する場合でもまたは逆方向に回転する場合でも接触を与えるのに適している。
【００４０】
ここで図７および図８を参照して、電気接触子１００の別の実施形態として軸受２４０の一部となる電気接触子２００が示される。軸受２４０は、軸受ボールの形態のローリング素子２４６によって分離される内レース２４２および外レース２４４を含む。ボール２４６を配置し、これらを互いから分離するのに、一般に保持器（図示せず）が用いられる。電気接触子２００は、図７および図８に示されるように、その形状が環状または円形であって、軸受内の潤滑材を密封するのに通常用いられて汚染物が軸受に入るのを防ぐシールの代わりとしてもよい。露出されたファイバ２０２は内レース２４２の外径に接し、内レース２４２と外レース２４４との間の電気的接触を与える。図７および図８においては一対の電気接触子２００が用いられているが、軸受２４０を囲む通常のシールとともに電気接触子２００が単一で用いられてもよい。
【００４１】
ここで図２および図３を参照して、本発明のさらに別の実施形態が、ハウジング３３０内にシャフト３３２を装着するための装着システム３６０で用いるための電気接触子３００として図示される。電気接触子３００は、その外周部３１０が環状でない部分を有するという点で電気接触子１００の外周部１１０とは異なることを除いては、図１の電気接触子１００と類似している。外周部３１０は、ハウジング３３０の空洞部３６４に嵌合する。外周部３１０は露出されたファイバを用いることを必要とせず、その代わりに電気接触子３００の第１の面３１２に接触するのに導電性のコネクタ３６６が用いられる。導電性のコンダクタ（導体）は、好ましくは、電気コネクタ３００の第１の面３１２に貫通する突出部（図示せず）を含む。コネクタ３６６はハウジング３３０にいかなる適切な態様で電気的に接続されてもよく、例えば、ハウジング３３０の内ねじ筋３７２とかみ合うように係合する外ねじ山３７０を備えたねじの形態の締め具３６８によって電気的に接続されてもよい。導電性のコネクタ３６６は、好ましくは、電気バイアスをかけるための電源（図示せず）に接続される電気導管３７４をさらに含む。シャフト３３２は、任意の適切な特徴、すなわち軸受３４０によってハウジング３３０内に回転可能に配置される。軸受３４０は、合成材料からなる安価な非導電性の軸受であってもよい。電気接触子３００を用いることによって、より安価で非導電性の材料を軸受３４０に用いることが可能となる。電気接触子３００は、好ましくはファイバ軸３２０に対向して配置された溝３２６を含む。
【００４２】
ここで図４および図５を参照して、本発明に従う電気接触子４００を用いた装着システム４６０が図示される。電気接触子４００は、その回転を防ぐための突出部４３８を含むことを除いては、図１の接触子１００と類似している。接触子４００は、導電性の金属片４８０を用いてハウジング４３０に固定される。金属片４８０は、接触子４００とかみ合うように固定される大きなボア４８３を含む。金属片のタブ４８２によって接触子４００は金属片４８０に固定される。金属片４８０は、ねじ４６８の形態の留め具がスライド式に嵌合する１対の穴４８６を含む。金属片４８０をハウジング４３０に装着するのにねじ４６８が用いられる。電気接触子４００は、電気接触コンダクタ４７４から金属片４８０を介してシャフト４３２へと電荷を移動する機能を果たす。
【００４３】
ボアを有するポリマーマトリックスにおいて複数の可撓性のある導電性ファイバを備えたカーボンファイバ電気接触子を設けることによって、単純、安価で、きわめて耐久性の優れた、回転部材のための電気接触子を提供することができる。
【００４４】
座金形状のカーボンファイバ接触子に隣接した溝を有するポリマーマトリックスにおける座金形状のカーボンファイバ接触子の形態の電気接触子を設けることによって、汚染物の通路となる経路を設けることができる。
【００４５】
回転部材の径よりも小さい内周部となる露出されたファイバを備えたカーボンファイバ電気接触子を設けることによって、しっかりとした電気的接触を与えることができる。
【００４６】
露出されたファイバを備えた外周部を有する座金の形態のカーボンファイバ電気接触子を設けることによって、電気接触子と外部回転部材または固定されたハウジングとの間に、しっかりとした電気的接触を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従う、平行に延伸した多数の導電性ファイバを有する電荷移動のための装置の平面図である。
【図２】  電気導管から回転部材に電荷を移動するために用いる図１の装置の第１の実施形態の平面図である。
【図３】  図２の装置の端面図である。
【図４】  電気導管から回転部材に電荷を移動するために用いる図１の装置の第２の実施形態の平面図である。
【図５】  図４の装置の端面図である。
【図６】  図１の装置を製造するのに用いるブランクの平面図であって、製造のためのカッター経路を仮想線で示す。
【図７】  本発明の平行に延伸する多数の導電性ファイバを有する電荷移動のための装置を組み込んだ軸受の概略の立面図である。
【図８】  図７の装置の端面図である。
【図９】  図２および図７の電荷移動装置を組み込んだ印刷機の概略立面図である。
【符号の説明】
１００  電気接触子、１０２  ファイバ、１０４  主マトリックス、１０６  開口、１１０  外周部、１１２  第１の面、１１４  第２の面、１１６  中央軸、１２０  ファイバ軸、１２２  垂直軸、１２４  内径、１２６  溝、１３０  第１の素子、１３２  第２の素子。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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