DE69825092T2 - Entwicklungsrolle mit segmentierten Elektroden - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft im allgemeinen eine Entwicklungseinheit mit segmentierten Elektroden (SED – Segmented Electrode Development) eines Drucksystems und betrifft insbesondere eine kompakte Konstruktion für die elektrische Verbindung der SED-Rolle einer SED-Einheit.
  • Im allgemeinen beinhaltet das Verfahren des elektrophotographischen Drucks das Aufladen eines Photorezeptors auf ein im wesentlichen gleichmäßiges Potential, um so die photoleitende Oberfläche zu sensibilisieren. In 1 ist ein herkömmlicher Photorezeptor 10 dargestellt. Üblicherweise tastet ein Abtastlichtstrahl eine Abtastlinie 14 auf einem Photorezeptor 10 ab. Der Photorezeptor 10 dreht sich und demzufolge tastet der Abtastlichtstrahl aufeinanderfolgende Abtastzeilen 14 ab, um den Photorezeptor 10 zu entladen und ein Bild auf den Photorezeptor zu übertragen. Das Bild auf dem Photorezeptor 10, welches ein elektrostatisches Bild ist, wird als ein latentes Bild bezeichnet. Sobald ein latentes Bild bei jeder Abtastzeile erzeugt ist, muß Toner auf jede einzelne Abtastzeile 14 aufgebracht werden, um auf ein Papierblatt übertragen und dann erwärmt zu werden, um es permanent auf dem Papierblatt zu fixieren.
  • Ein für die Übertragung des Toners auf das latente Bild verwendetes Verfahren, bekannt als Entwicklung mit segmentierter Elektrode (SED) verwendet eine SED-Rolle 16. In 2 ist eine vergrößerte Ansicht der SED-Rolle 16 von 1 dargestellt. Sowohl gemäß 1 als auch 2 ist die SED-Rolle 16 ein zylindrisches Element, welches entlang dem Photorezeptor 10 angeordnet ist und eine Vielzahl von Elektroden 18 besitzt, welche eng beabstandet entlang der SED-Rolle 16 angeordnet sind.
  • Während sich der Photorezeptor 10 und die SED-Rolle 16 drehen, werden zu jedem beliebigen Zeitpunkt eine oder mehrere Elektroden 18, welche den geringsten Abstand zu dem Photorezeptor 10 haben, aktiviert. Die aktivierten Elektroden 18 erzeugen eine Tonerwolke 19 entlang dem Verlauf ihres Entwicklungsbereiches in der Nähe des Photorezeptors. Das latente Bild auf jeder Abtastzeile 14 besitzt eine entgegengesetzte Ladung zu der Ladung des Toners in der Tonerwolke 19. Von dem latenten Bild erzeugte elektrostatische Felder ziehen Toner aus der Tonerwolke 19 an, um das latente Bild zu entwickeln.
  • Um eine ausgewählte Anzahl von Elektroden 18 zu aktivieren, wird eine elektrische Kohlebürste 20 verwendet.
  • Die elektrische Bürste 20 berührt einen Abschnitt der SED-Rolle 16. Wenn sich die SED-Rolle 16 dreht, kommen unterschiedliche Elektroden 18 mit der elektrischen Bürste 20 in Kontakt.
  • Die elektrische Bürste 20 ist kein zuverlässiger Kontakt für die Elektroden 18. Wenn die elektrische Bürste 20, welche eine hohe Spannung von etwa 1000 V besitzt, sich mit jeder Elektrode 18 verbindet oder von jeder Elektrode 18 trennt, tritt ein als (Lichtbogenbildung) bezeichnetes Phänomen auf. Die Verbindung und Trennung von 1000 V mit und von einer Elektrode bewirkt große Funken. Da eine Vielzahl von Elektroden 18 vorhanden ist, beispielsweise 312 Elektroden auf einer SED-Rolle 16 und sich die SED-Rolle 16 mit einer Drehzahl in den Bereich von 400 bis 600 Upm dreht, erfährt die elektrische Bürste 20 eine enorme Anzahl von Funken, wobei aber die Funken allmählich eine Erosion der elektrischen Bürste 20 und der Elektrode 18 bewirken. Demzufolge hat die elektrische Bürste eine kurze Lebensdauer.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine kompakte Konstruktion für die elektronischen Schaltungen einer Entwicklungseinheit mit segmentierten Elektroden bereit. In dieser Ausführungsform wird eine gedruckte flexible Leiterplatte verwendet, um die erforderliche Schaltung aufzunehmen. Die gedruckte flexible Leiterplatte wird gefaltet und gerollt, um einen zylindrische Schaltung zu erzeugen, die an die SED-Rolle der SED-Einheit anzuschließen ist. Die zylindrische Schaltung besitzt eine Vielzahl von Ausgabeanschlüssen, wovon jeder mit einer Elektrode einer SED-Rolle zu verbinden ist, und eine Vielzahl von Eingabeanschlüssen, um die erforderliche Energie für die elektronische Schaltung aufzunehmen.
  • Ein bevorzugtes Beispiel einer Entwicklungsrolle mit segmentierten Elektroden gemäß dieser Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 einen herkömmlichen Photorezeptor zusammen mit einer SED-Rolle darstellt;
  • 2 eine vergrößerte Ansicht der SED-Rolle von 1 darstellt;
  • 3 eine gedruckte flexible Schaltung mit dem gesamten erforderlichen Schaltkreis für die Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zu einer SED-Rolle darstellt;
  • 4 die flexible Schaltung von 3 ohne die elektrischen Schaltkreise und Verbindungen darstellt;
  • 5 den Prozeß des Rollens der flexiblen Schaltung von 3 darstellt;
  • 6 die flexible Schaltung von 3 in eine zylindrische Schaltung gerollt darstellt;
  • 7 die zylindrische Schaltung von 6, verbunden mit einer SED-Rolle, darstellt;
  • 8 einen Wickelkörper darstellt, welcher eine stabile Verbindung zwischen einer SED-Rolle und der zylindrischen Schaltung von 6 bereitstellt;
  • 9 darstellt, wie der Wickelkörper von 7 die mit einer SED-Rolle zu verbindende zylindrische Schaltung von 6 festhält;
  • 10 die Anordnung von 9 zusammen mit den elektrischen Bürsten und elektrischen Stiftkontakten darstellt;
  • 11 eine alternative Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;
  • 12 die flexible Schaltung von 11 gefaltet, um einen (nicht dargestellten) Wickelkörper gewickelt und mit einer SED-Rolle verbunden darstellt;
  • 13 einen Schleifringzylinder darstellt;
  • 14 eine Querschnittsansicht von 13 entlang der Ebene A darstellt;
  • 15 einen Schleifringzylinder darstellt, welcher gerade über die zylindrische Schaltung von 12 geschoben wird; und
  • 16 den Schleifringzylinder von 15 vollständig über die zylindrische Schaltung geschoben darstellt.
  • In 3 ist eine elektrische Verbindung 30 dieser Erfindung dargestellt. In 3 ist eine einteilige gedruckte flexible Schaltung 32 dargestellt, welche eine Form besitzt, die als vier getrennte Abschnitte A, B, C und D definiert werden kann. In 4 ist die gedruckte flexible Schaltung 32 von 2 ohne die elektrischen Schaltungen und Verbindung dargestellt, um deutlich die Abschnitte A, B, C und D darzustellen. Zum Zwecke der Vereinfachung wird hierin nachstehend die "gedruckte flexible Schaltung" einfach als "flexible Schaltung" bezeichnet.
  • Die flexible Schaltung 32 kann aus mehreren Lagen bestehen, und demzufolge kann sie gedruckte Schaltungen auf beiden Seiten aufweisen. Jedoch wird für den Zweck der Vereinfachung in dieser Beschreibung nur eine einseitige flexible Schaltung diskutiert.
  • Gemäß nochmaliger Bezugnahme auf 3 enthält die gedruckte flexible Schaltung 32 eine Niederspannungsschaltung 34, eine Hochspannungsschaltung 36, einen mechanischen Codierer 38 und einen Indeximpulsgenerator 40. In dieser Beschreibung ist eine Niederspannungsschaltung als eine Schaltung definiert, welche weniger als 15 V zum Betrieb benötigt, und eine Hochspannungsschaltung ist als eine Schaltung definiert, welche Spannungen, wie z. B. 1000 V, handhabt. Drei Leiterbahnen 42, 44 und 46 liefern die erforderliche Energie an die Niederspannungs- und Hochspannungsschaltungen 34 und 36. Die Leiterbahn 42 liefert 5 V sowohl an die Niederspannungs- als auch Hochspannungsschaltungen 34 und 36, die Leiterbahn 44 liefert Masse sowohl an die Niederspannungs- als auch Hochspannungsschaltungen 34 und 36 und die Leiterbahn 46 liefert 1000 V an die Hochspannungsschaltung 36.
  • Die Hochspannungsschaltung 36 weist mehrere Hochspannungschips 48 auf. Jeder Hochspannungschip 48 empfängt eine Hochspannung, wie z. B. 1000 V, und liefert mehrere identische Ausgangshochspannungen, wie z. B. 1000 V. Jede Ausgangsspannung jedes Hochspannungschips 48 ist mit einer Elektrode einer SED-Rolle über eine Leiterbahn 50 und einen Ausgabestift 52 verbunden. Zum Zwecke der Vereinfachung ist nur eine eingeschränkte Anzahl von Leiterbahnen 50 dargestellt. Die Ausgabestifte 52 sind der Verbindungspunkt der flexiblen Schaltung 32 mit den Elektroden einer SED-Rolle. Die Leiterbahnen 50 und die Ausgabestifte 52 sind auf die flexible Schaltung 32 aufgedruckt. Die Anzahl von Ausgabestiften ist gleich der Anzahl der Elektroden auf einer SED-Rolle.
  • Der mechanische Codierer 38 umfaßt eine Leiterbahn 54 und eine Vielzahl paralleler Leiterbahnen 56, welche mit der Leiterbahn 54 verbunden sind. Wenn ein Kontakt, wie z. B. eine elektrische Bürste, welche mit einer Energieversorgung verbunden ist, sich über die Leiterbahnen 56 entlang der Leiterbahn 54 bewegt, sendet sie dort, wo sie die Leiterbahnen 56 berührt, ein Signal in die Leiterbahn 54, und dort, wo sie sich in die Bereiche 58 bewegt, in welchen keine Leiterbahn liegt, wird das Signal der Leiterbahn 54 unterbrochen. Daher empfängt die Leiterbahn 54 Impulse, wenn sich die elektrische Bürste über die Leiterbahnen 56 bewegt.
  • Leiterbahnen 60 und 62 besitzen eine ähnliche Funktion wie der mechanische Codierer 38. Wenn eine elektrische Bürste, welche mit einer Energieversorgung verbunden ist, sich über die Leiterbahn 62 entlang der Leiterbahn 60 bewegt, sendet sie dort, wo sie die Leiterbahn 62 berührt, ein Signal in die Leiterbahn 60, und dort, wo sie sich in die Bereiche 64 bewegt, wo keine Leiterbahn vorhanden ist, wird das Signal in der Leiterbahn 60 unterbrochen. Der durch die Leiterbahn 62 erzeugte Impuls wird als ein Indexierungsimpuls verwendet. Da die elektrischen Bürsten, welche sich über die Leiterbahnen 56 und 62 bewegen, eine niedrige Spannung führen, tritt kein Bürstenverschleiß oder einen Lichtbogenbildung auf, während die elektrischen Bürsten sich mit der Leiterbahn 56 und 62 verbinden oder trennen.
  • Die als Kasten 34 dargestellte Niederspannungsschaltung ist aus diskreten Elementen aufgebaut. In der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung sind die diskreten Elemente der Niederspannungsschaltung 34 und die Hochspannungschips 48 der Hochspannungsschaltung 36 auf der gedruckten flexiblen Schaltung 32 oberflächenmontiert. Es sei jedoch angemerkt, daß auch andere Montageverfahren, wie z. B. "Chip on Flex" oder Lötperlenmontage die Oberflächenmontage der offenbarten Ausführungsform ersetzen können.
  • Die Leiterbahnen 54 und 60 sind mit der Niederspannungsschaltung 34 verbunden, und daher werden die Impulse aus den Leiterbahnen 54 und 60 an die Niederspannungsschaltung 34 geliefert. Die Niederspannungsschaltung 34 empfängt die Impulse und verarbeitet diese, um ein Auswahlsignal auf der Leiterbahn 66 zu erzeugen. Die Leiterbahn 66, welche mit den Hochspannungschips 48 verbunden ist, liefert das Auswahlsignal an die Hochspannungschips 48.
  • Das Auswahlsignal auf der Leiterbahn 66 wählt den geeigneten Hochspannungschip 48 aus und veranlaßt, daß der ausgewählte Hochspannungschip 48 ausgewählte Ausgänge einschaltet, um nur eine ausgewählte Anzahl von den Elektroden einer SED-Rolle zu aktivieren. Es sei angemerkt, daß für den Zweck der Vereinfachung das Auswahlsignal als nur eine Leiterbahn 66 dargestellt ist. Jedoch erfordert die Auswahl der Hochspannungschips und die Auswahl der Ausgänge innerhalb jedes Chips 48 mehr als ein Signal, und die Niederspannungsschaltung sendet mehrere Auswahlsignale aus.
  • Für den Zweck der Verbindung der gedruckten flexiblen Schaltung 32 mit einer SED-Rolle wird die flexible Schaltung 32 entlang der Linie 68 in einer solchen Weise gefaltet, daß die Oberfläche E und die Oberfläche F voneinander weg weisen, und die Rückseite G der flexiblen Schaltung 32 innerhalb der gefalteten flexiblen Schaltung liegt. Nachdem die flexible Schaltung 32 gefaltet ist, wird sie in eine im wesentlichen zylindrische Form gerollt. Hierin nachstehend wird für den Zweck der Vereinfachung die "im wesentlichen flexible Schaltung" als "zylindrische Schaltung" bezeichnet. Gemäß 5 muß, um eine zylindrische Schaltung zu erzeugen, die flexible Schaltung 32 in einer solchen Weise gerollt werden, daß Abschnitte A und B innerhalb der zylindrischen Schaltung angeordnet sind und ein Abschnitt C sich außerhalb der zylindrischen Form befindet.
  • Gemäß 6 muß die gerollte flexible Schaltung 32 angezogen werden, um den Abschnitt D über den Abschnitt H zu überlappen. Sobald der Abschnitt D über den Abschnitt H plaziert ist, müssen sie aneinander durch eine Sicherungseinrichtung, wie z. B. einem Kleber, befestigt werden. Nachdem der Abschnitt D an dem Abschnitt N befestigt ist, erzeugt jede von den Leiterbahnen 60, 42, 44, 46 und 54 eine geschlossene Schlei fe. Auf jeder Schleife wird ein leitendes Material wie z. B. Epoxid auf die Nahtleitung aufgebracht, um eine leitende Schleife zu erzeugen. Die Schleifen 42 und 44 sind der Eingang zu der Niederspannungsschaltung 34 und Hochspannungsschaltung 36 und die Schleife 46 ist der Eingang zu der Hochspannungsschaltung 36. Anschließend muß die gerollte flexible Schaltung 32 zur Ausrichtung zu dem Rand 72 mit dem Rand 74 justiert werden. Der Abschnitt A der flexiblen Schaltung 32 wird innerhalb der zylindrischen Schaltung 76 angeordnet. Die zylindrische Schaltung 76 wird durch eine Befestigungseinrichtung, wie z. B. eine Klammer 78, befestigt.
  • Sobald die zylindrische Schaltung 76 ausgebildet ist, sind die Ausgabestifte 52 von 3 innerhalb der zylindrischen Schaltung 76 entlang des Randes 60 angeordnet. Gemäß 7 wird die zylindrische Schaltung 76 über die Elektroden 82 einer SED-Rolle 84 in einer solchen Weise geschoben, daß sich nur die Ausgabestifte 52 (6) der zylindrischen Schaltung 76 über der SED-Rolle 84 befinden. Dann wird die zylindrische Schaltung 76 zur Ausrichtung jedes Ausgabestiftes 52 (6) an eine entsprechende Elektrode 82 justiert. Um die Ausrichtung aufrechtzuerhalten, wird eine O-Ringklammer 86 verwendet, um Druck auf den Kontakt zwischen den Ausgabestiften 52 und den Elektroden 82 der SED-Rolle 84 auszuüben. Diese Verbindung ist jedoch keine stabile Verbindung.
  • Um eine stabile Verbindung zu erzeugen, ist ein Wickelkörper so ausgelegt, daß er die zylindrische Schaltung 76 festhält. In 8 ist ein Wickelkörper 90 dargestellt, welcher eine Verbindungseinrichtung zwischen einer SED-Rolle und einer zylindrischen Schaltung ist. Der Wickelkörper 90 besitzt eine zylindrische Öffnung 92 entlang seiner Achse für die Aufnahme der Welle einer SED-Rolle. Die Öffnung 92 ist für eine enge Aufnahme der Welle ausgelegt.
  • Der Wickelkörper besitzt einen Schlitz 94 für die Aufnahme des Abschnittes A und Einschnitte 96 auf seiner Oberfläche 98, um die Hochspannungschips 48 der flexiblen Schaltung 32 von 3 aufzunehmen. Die flexible Schaltung 32 von 3 wird entlang der Linie 68 gefaltet und um den Wickelkörper 90 in derselben Weise wie bei der Erzeugung der zylindrischen Schaltung 76 gewickelt. Vor dem Wickeln der flexiblen Schaltung 32 um den Wickelkörper 90 muß der Abschnitt A in dem Schlitz 94 plaziert werden.
  • Während die flexible Schaltung 32 um den Wickelkörper 90 gewickelt wird, wird jeder Hochspannungschip 48 in seinem entsprechenden Einschnitt 96 plaziert.
  • Gemäß 3 und 6 wird, nachdem die flexible Schaltung 32 um den Wickelkörper 90 gewickelt ist, diese angezogen, um den Abschnitt D über den Abschnitt N zu überlappen. Sobald der Abschnitt D über den Abschnitt N plaziert ist, müssen sie aneinander durch eine Befestigungseinrichtung, wie z. B. einem Kleber, befestigt werden. Nachdem der Abschnitt D an dem Abschnitt H befestigt ist, erzeugt jede einzelne von den Leiterbahnen 60, 42, 44, 46 und 54 eine geschlossene Schleife. Auf jeder Schleife wird ein leitendes Material, wie z. B. Epoxid, auf die Nahtlinie aufgebracht, um eine geschlossene Schleife zu erzeugen. Die Schleifen 42 und 44 sind der Eingang zu der Niederspannungsschaltung 34 und Hochspannungsschaltung 36 und die Schleife 46 ist der Eingang zu der Hochspannungsschaltung 36. Dann muß die gerollte flexible Schaltung 32 zur Ausrichtung des Randes 72 zu dem Rand 74 justiert werden. Anschließend muß die flexible Schaltung 32 an dem Wickelkörper 94 von 8 durch eine Befestigungseinrichtung, wie z. B. eine Schraube oder einen Kleber befestigt werden.
  • Sowohl gemäß 8 als auch 9 erstreckt sich, sobald die flexible Schaltung 32 um den Wickelkörper 90 gewickelt ist, ein Abschnitt der flexiblen Schaltung 32, welcher die Ausgabestifte 52 enthält über den Rand des Wickelkörpers hinaus, um die Elektroden 82 der SED-Rolle 84 zu kontaktieren. Dann wird die Welle 100 der SED-Rolle 84 in die Öffnung 92 des Wickelkörpers 90 geschoben, bis die Oberfläche 102 des Wickelkörpers die Oberfläche 104 der SED-Rolle 84 berührt. Der Wickelkörpers 90 kann an der SED-Rolle 84 durch jede allgemein bekannte mechanische Verriegelung befestigt werden. Der Wickelkörper 90 kann in einer solchen Weise ausgelegt sein, daß sobald er auf der SED-Rolle 84 verriegelt ist, die Ausgabestifte 52 der gewickelten flexiblen Schaltung 32 zu ihren entsprechenden Elektroden 82 ausgerichtet sind und damit Kontakt haben. Es ist unwesentlich, ob die flexible Schaltung 32 um den Wickelkörper 90 gewickelt und mit der SED-Rolle 84 verbunden wird, oder ob der Wickelkörper 90 mit der SED-Rolle 84 verbunden wird, und dann die flexible Schaltung 32 um den Wickelkörper 90 gewickelt wird.
  • Um eine bessere Verbindung zwischen den Ausgabestiften 52 der flexiblen Schaltung 32 und den Elektroden 82 zu erzeugen, wird ein O-Ring 106 über der flexiblen Schal tung 32 über den Ausgabestiften 52 angeordnet. Der O-Ring 106 übt einen Druck auf die Ausgabestifte 52 aus und hält diese mit ihren entsprechenden Elektroden 82 ausgerichtet und befestigt, während die SED-Rolle 84 rotiert.
  • Es sei angemerkt, daß der O-Ring 166 durch jede andere Einrichtung ersetzt werden kann, welche dieselbe Funktion erfüllt. Beispielsweise kann die flexible Schaltung 32 mit der SED-Rolle 84 über einen leitenden Kleber oder eine Lötung verbunden werden.
  • Die eingeschlossene Ausführungsform dieser Erfindung eliminiert die elektrische Bürste 20 von 2, benötigt aber unterschiedliche elektrische Bürsten, um Energie an die flexible Schaltung 32 zu liefern. Es sei angemerkt, daß die in dieser Erfindung verwendeten elektrischen Bürsten eine längere Betriebslebensdauer haben, und sie wesentlich länger als die elektrische Bürste 20 von 2 halten. Die Konstruktion der eingeschlossenen Ausführungsform dieser Erfindung stellt eine Lösung zur Verlängerung der Lebensdauer jeder elektrischen Bürste bereit.
  • Gemäß 10 liefern, sobald die zylindrische Schaltung 76 mit der SED-Rolle 82 verbunden ist, drei elektrische Bürsten 110, 112 und 114 die Energie an die flexible Schaltung 32. Die elektrische Bürste 110, welche die Leiterbahn (Schleife) 42 kontaktiert, liefert 5 V. Die elektrische Bürste 112, welche die Leiterbahn (Schleife) 44 kontaktiert, ist für die Masse. Die elektrische Bürste 114, welche die Leiterbahn (Schleife) 46 kontaktiert, liefert 1000 V. In derselben Weise erzeugen die zwei elektrischen Bürsten 116 und 118 die erforderlichen Impulse auf dem mechanischen Codierer 38 und dem Indeximpulsgenerator 40.
  • In dieser Erfindung haben die elektrischen Bürsten, wenn sich die SED-Rolle dreht, einen kontinuierlichen Kontakt mit ihren entsprechenden Leiterbahnen, und verursachen daher keinerlei Funken. Dieses eliminiert das Lichtbogenerzeugungsproblem und stellt eine längere Betriebslebensdauer für die in dieser Erfindung verwendeten elektrischen Bürsten bereit.
  • Der Indeximpulsgenerator 40 erzeugt einen Impuls, um jede Umdrehung der SED-Rolle 84 anzuzeigen. Da nur eine einzige Leiterbahn 62 mit der Leiterbahn 60 verbunden wird, wird nur ein einziger Impuls pro Umdrehung erzeugt, welcher der Index für die Drehung der SED-Rolle 84 ist. In derselben Weise erzeugt der mechanische Codierer 38 Impulse, wenn sich die SED-Rolle dreht. Die Anzahl der von dem mechanischen Codierer 38 erzeugten Impulse während jeder Umdrehung der SED-Rolle 84 ist proportional zu der Anzahl der Elektroden 82 der SED-Rolle 84.
  • In 11 ist eine alternative Ausführungsform dieser Erfindung dargestellt, welche eine bessere elektrische Verbindung bereitstellt. Die flexible Schaltung 130 weist eine Niederspannungsschaltung 132 und eine Hochspannungsspannung 134 auf, welche miteinander in derselben Weise wie die Niederspannungsschaltung 34 und die Hochspannungsschaltung 36 von 3 verbunden sind. Ferner sind die Niederspannungsschaltung 132 und die Hochspannungsschaltung 134 dieselben und erfüllten dieselbe Funktion wie die Niederspannungsschaltung 34 und die Hochspannungsspannung 36 von 3. Für den Zweck der Vereinfachung sind die Details der Hochspannungsspannung 132 nicht dargestellt. Jedoch sind die Ausgabestifte 136 und ein Paar von den Leiterbahnen 138, welche die Ausgänge der Hochspannungsschaltung 134 mit den Ausgabestiften 136 verbinden, dargestellt.
  • In 11 sind der mechanische Codierer 38 von 3 und der Indeximpulsgenerator 40 von 3 entfernt. Auch in 11 sind die Leiterbahnen 142, 144 und 146, welche dieselben wie die Leiterbahnen 42, 44 und 46 von 3 sind, miteinander verbunden. Jede von den Leiterbahnen 142, 144 und 146 ist mit einer leitenden Eingabeplatte 152, 154 bzw. 156 verbunden. Leiterbahnen 158 und 160, welche mit der Niederspannungsschaltung 132 verbunden sind, sind auch mit den Eingabeplatten 162 bzw. 164 verbunden. Hierin nachstehend werden für den Zweck der Vereinfachung die "leitenden Eingabeplatten" als "Eingabeplatten" bezeichnet.
  • Die Eingabeplatte 162 nimmt einen Indeximpuls aus einer externen Quelle auf, und die Eingabeplatte 164 nimmt die erforderlichen Impulse von einem externen Codierer auf. Ebenso nehmen die Eingabeplatten 152 und 156 5 Volt bzw. 1000 Volt von externen Quellen auf, und die Eingabeplatte 154 ist mit einer externen Masse verbunden. Die Verbindung der Platten 152, 154, 156, 158 und 164 mit den externen Quellen wird detailliert hierin nachstehend detailliert beschrieben.
  • In 12 ist die flexible Leiterplatte 130 von 11 gefaltet, und um einen (nicht dargestellten) Wickelkörper gewickelt dargestellt, um eine zylindrische Schaltung 170 zu erzeugen, welche mit der SED-Rolle 172 verbunden ist. Ein O-Ring 174 sichert die Verbindung der zylindrischen Schaltung 170 mit der SED-Rolle 172.
  • In 13 ist ein Schleifringzylinder 180 dargestellt. Der Schleifringzylinder 180 ist so geformt, daß er eine glatte Zylinderoberfläche ausbildet. Der Schleifringzylinder wird durch ein (Zweifach)-Verfahren zur Form-internen Schaltungserzeugung von Mitsui-Pathtek hergestellt. In diesem Prozeß wird ein nicht-katalytisches Harz in eine Form eingespritzt, welches die Leiterbahnen definiert. Sobald das nicht-katalytische Harz geformt und aus der Form entnommen ist, weist es Aussparungen für die Leiterbahnen des Schaltkreises sowohl auf der Außenoberfläche als auch auf der Innenoberfläche des Zylinders auf.
  • Anschließend wird der Zylinder in eine weitere Form eingebracht und ein plattierbares katalytisches Harz in die Form injiziert, um die Aussparungen auf der Innenoberfläche und Außenoberfläche des Zylinders auszufüllen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Zylinder aus der zweiten Form entnommen und chemisch behandelt, um die Plattierbarkeit des katalytischen Harzes zu verbessern. Die chemische Behandlung rauht die Oberfläche des katalytischen Harzes auf, um Mikroporen zu erzeugen, welche als Ankerstellen zur Plattierung funktionieren.
  • Bei dem letzten Schritt wird der Zylinder bis zu einer spezifischen Dicke mit Kupfer plattiert. Die Kupferplattierung haftet nur an dem katalytischen Harz an, welches in den Aussparungen des Zylinders angeordnet ist. Daher wird die Kupferplattierung nur auf den Bahnen der Schaltung der Außenoberfläche und der Innenoberfläche des Zylinders angeordnet, um Leiterbahnen des Zylinders zu erzeugen.
  • Es sei angemerkt, daß jedes Verfahren, das den Schleifringzylinder 108 dieser Erfindung erzeugen kann, den Verfahren von Mitsui-Pathtek ersetzen kann.
  • Gemäß 13 erzeugt jede von den Leiterbahnen 182, 184, 186, 188 und 190 auf der Außenoberfläche 192 des Schleifringzylinders eine geschlossene Schleife auf dem Schleifringzylinder 180. Eine Vielzahl paralleler Leiterbahnen 194 sind mit der Leiter bahn 188 verbunden, um einen mechanischen Codieren 195 zu erzeugen, und eine Leiterbahn 196 ist mit der Leiterbahn 182 verbunden, um einen Indeximpulsgenerator 197 zu erzeugen.
  • Jede Leiterbahn 182, 184, 186, 188 und 190 besitzt ein Loch 198, 200, 202, 204 bzw. 206, um eine Öffnung zur die Innenoberfläche 208 hin zu erzeugen. Die Löcher 198, 200, 202, 204 und 206 werden während der Formung des nicht-katalytischen Harzes erzeugt. Während der Injektion des katalytischen Harzes wird eine Schicht aus katalytischem Harz auf den Wänden der Löcher plaziert. Demzufolge wird während des Kupferplattierungsschrittes eine Schicht aus Kupfer an den Wänden der Löcher 198, 200, 202, 204 und 206 abgeschieden. Daher stellen die Löcher 198, 200, 202, 204 und 206 eine elektrische Verbindung zwischen der Außenoberfläche 192 und der Innenoberfläche 208 des Zylinders 180 bereit. In 14 ist eine Querschnittsansicht von 3 entlang der Ebene 8 dargestellt.
  • 14 stellt die Innenoberfläche 208 des Schleifringzylinders 180 entlang der Ebene A dar. Jedes von den Löchern 198, 200, 202, 204 und 206 ist mit einer leitenden Platte 210, 212, 214, 216, bzw. 218 über eine Leiterbahn 220, 222, 224, 226 bzw. 228 verbunden.
  • Die Löcher 198, 200, 202, 204 und 206 erzeugen eine elektrische Verbindung von den Leiterbahnen 182, 184, 186, 188 und 190 auf der Oberfläche 192 (13) zu den Leiterbahnen 220, 222, 224, 226 bzw. 228 auf der Innenoberfläche 208.
  • In 15 ist der Schleifringzylinder 180 über die zylindrische Schaltung 170 von 12 geschoben dargestellt. Sobald der Schleifringzylinder 180 vollständig über der zylindrischen Schaltung 170 liegt, muß er dann zur Ausrichtung der Leiterplatten 218, 216, 214, 212 und 210 auf der Innenoberfläche 208 zu den Eingangsplatten 162, 152, 154, 156 bzw. 164 justiert werden. Der Schleifringzylinder 180 wird auf der zylindrischen Schaltung 170 durch eine beliebige allgemein bekannte mechanische Verriegelung befestigt. Die mechanische Verriegelung kann so aufgebaut sein, daß sie die Eingangsplatten 162, 152, 154, 156 bzw. 164 und die Leiterplatten 218, 216, 214, 212 und 210 ausrichtet.
  • Zusätzlich besitzt der Wickelkörper 230, um welchen die zylindrische Schaltung 170 gewickelt ist, eine Vielzahl von (nicht dargestellten) Federn, wovon jede unter einer von den Eingangsplatten 162, 152, 154, 156 und 164 der zylindrischen Schaltung 170 angeordnet ist. Die Federn drücken die Eingabeplatten 162, 152, 154, 156 und 164 gegen die Leiterplatten 218, 216, 214, 212 und 210 des Schleifringzylinders, um eine feste Verbindung zu erzeugen.
  • In 16 ist der Schleifringzylinder von 15 vollständig über die zylindrische Schaltung 170 geschoben dargestellt. Sobald der Schleifring 180 über die zylindrische Schaltung 170 geschoben ist, tiefem elektrische Bürsten 232, 234 und 236 die Energie an die zylindrische Schaltung 170. Die elektrische Bürste 232, welche die Leiterbahn (Schleife) 184 kontaktiert, liefert 5 Volt. Die elektrische Bürste 234, welche die Leiterbahn (Schleife) 186 kontaktiert, dient als Masse. Die elektrische Bürste 236, welche die Leiterbahn (Schleife) 188 kontaktiert, liefert 1000 Volt. In derselben Weise erzeugen zwei elektrische Bürsten 238 und 240 Impulse auf dem mechanischen Codierer 195 und dem Indeximpulsgenerator 197.
  • Es sei angemerkt, daß sich in dieser Erfindung abhängig von den Anforderungen der Hochspannungsschaltung und der Niederspannungsschaltung die Anzahl elektrischer Bürsten verändern kann.
  • Es sei ebenfalls angemerkt, daß in den offenbarten Ausführungsformen dieser Erfindung die SED-Rolle, die zylindrische Schaltung und der Schleifringzylinder mit zylindrischer oder im wesentlichen zylindrischer Form offenbart sind. Jedoch sind die zylindrische Schaltung und der Schleifringzylinder nicht auf zylindrische Formen beschränkt. Eine SED-Rolle, welche keine im wesentlichen zylindrische Form besitzt, kann zur Entwicklung nicht verwendet werden.

Claims (10)

  1. Entwicklungsrolle mit segmentierten Elektroden (SED-Rolle), welche umfaßt: ein erstes längliches Element (84) mit einer äußeren, im wesentlichen zylindrischen Oberfläche, einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende; ein zweites längliches Element (76) mit einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende; wobei das zweite längliche Element eine elektrische Schaltung (32) hat; wobei die elektrische Schaltung (32) eine Niederspannungsschaltung (34) und eine Hochspannungsschaltung (36) umfaßt, die elektrisch miteinander verbunden sind; wobei die elektrische Schaltung (32) eine Vielzahl von Eingabeanschlüssen (42, 44, 46) und eine Vielzahl von Ausgabeanschlüssen (50, 52) enthält; wobei wenigstens einer von der Vielzahl von Eingabeanschlüssen elektrisch mit der Hochspannungsschaltung (36) verbunden ist; die restlichen Anschlüsse der Vielzahl von Eingabeanschlüssen elektrisch mit der Niederspannungsschaltung (34) und der Hochspannungsschaltung (36) verbunden sind; die Vielzahl von Ausgabeanschlüssen elektrisch mit der Hochspannungsschaltung (36) verbunden ist; die Vielzahl von Ausgabeanschlüssen (50, 52) auf dem ersten axialen Ende des zweiten länglichen Elementes (76) angeordnet ist; das erste längliche Element (84) eine Vielzahl von elektrischen Leitern (82) auf der äußeren Oberfläche hat, die sich zu dem ersten axialen Ende des ersten länglichen Elementes (84) hin erstrecken; das erste axiale Ende des zweiten länglichen Elementes (76) über der äußeren Oberfläche bei dem ersten axialen Ende des ersten länglichen Elementes (84) angeordnet ist; und jeder einzelne von der Vielzahl von Ausgabeanschlüssen (50, 52) einen Kontakt mit einem entsprechenden von der Vielzahl elektrischer Leiter (82) des ersten länglichen Elementes (84) hat.
  2. SED-Rolle nach Anspruch 1, in welcher das erste längliche Element (84) eine zylindrische Oberfläche hat und welche auch umfaßt: einen Wickelkörper (90) für die Bereitstellung einer Verbindungsunterstützung zwischen dem zweiten länglichen Element (76) und dem ersten länglichen Element (84); wobei der Wickelkörper (90) eine zylindrische Oberfläche hat; eine Vielzahl von Öffnungen (96) auf der zylindrischen Oberfläche angeordnet sind; das zweite längliche Element (76) den Wickelkörper (90) darin aufnimmt; das zweite längliche Element (76) teilweise das erste längliche Element (84) darin bei dem ersten Ende des zweiten länglichen Elementes (76) aufnimmt; jede von der Vielzahl von Öffnungen (96) des Wickelkörpers einen entsprechenden von der Vielzahl der Chips (48) der elektrischen Schaltung (32) aufnimmt; das erste längliche Element (84) eine Welle an dem ersten axialen Ende des ersten länglichen Elementes (84) hat, die sich axial daraus erstreckt; und der Wickelkörper eine axiale Öffnung (92) für die Aufnahme der Welle des ersten länglichen Elementes (84) hat.
  3. SED-Rolle nach Anspruch 2, wobei der Wickelkörper (90) einen Schlitz (94) auf der zylindrischen Oberfläche für die Aufnahme der Niederspannungsschaltung (34) hat.
  4. SED-Rolle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite längliche Element (76) eine im wesentlichen zylindrische gedruckte flexible Schaltung ist.
  5. SED-Rolle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Niederspannungsschaltung (34), die Hochspannungsschaltung (36) und die Vielzahl der Ausgabeanschlüsse (50, 52) auf einer inneren Oberfläche des zweiten länglichen Elementes (76) angeordnet sind und Eingabeanschlüsse (42, 44, 46) auf dessen Außenoberfläche angeordnet sind.
  6. SED-Rolle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite längliche Element (76) ferner einen mechanischen Codierer (38) und einen Indeximpulsgenerator (40) umfaßt.
  7. SED-Rolle nach Anspruch 6, wobei der mechanische Codierer (38) ferner eine Vielzahl paralleler Leiterbahnen (56) umfaßt, welche ein erstes Ende und ein zweites Ende haben, und das erste Ende von der Vielzahl der Leiterbahnen elektrisch mit einer Leiterbahn (54) verbunden ist.
  8. SED-Rolle nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Indeximpulsgenerator (40) ferner eine erste Leiterbahn (62) umfaßt, welche ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, und wobei das erste Ende der ersten Leiterbahn elektrisch mit einer zweiten Leiterbahn (60) verbunden ist.
  9. SED-Rolle nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Vielzahl paralleler Leiterbahnen (56) und die eine Leiterbahn (54) auf der äußeren Oberfläche des zweiten länglichen Elementes (76) angeordnet sind.
  10. SED-Rolle nach Anspruch 8 oder 9, wobei die erste Leiterbahn (62) und die zweite Leiterbahn (60) des Indeximpulsgenerators auf der äußeren Oberfläche des zweiten länglichen Elementes (76) angeordnet sind.
DE69825092T 1997-03-28 1998-03-13 Entwicklungsrolle mit segmentierten Elektroden Expired - Lifetime DE69825092T2 (de)

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US829713 1997-03-28
US08/829,713 US5920750A (en) 1997-03-28 1997-03-28 Connection between a compact electrical circuit and a segmented electrode development roll
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