JPH0711702B2 - Electric device and machine using the same - Google Patents

Electric device and machine using the same

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JPH0711702B2
JPH0711702B2 JP1293788A JP29378889A JPH0711702B2 JP H0711702 B2 JPH0711702 B2 JP H0711702B2 JP 1293788 A JP1293788 A JP 1293788A JP 29378889 A JP29378889 A JP 29378889A JP H0711702 B2 JPH0711702 B2 JP H0711702B2
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fibers
machine
conductive fibers
composite member
drawn
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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
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ゼロックス コーポレーション
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/24Laminated contacts; Wire contacts, e.g. metallic brush, carbon fibres
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/04Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts

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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electric devices such as connectors, switches, and sensors for passing current. The present invention is particularly concerned with electrical devices useful for various types of machines and other applications that require such electrical devices to operate properly. More particularly, the electrical device has two contact elements, at least one of which is "pulled" having a plurality of small diameter conductive fibers in a polymer matrix.
(Pultruded) composite member, the fibers being oriented in a direction parallel to the axial direction of the member and extending continuously from one end to the other end of the member. A typical machine using such an electric device is an electrostatic copying machine.

(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。
(Prior Art and its Problems) In the electrostatic printing or copying machines which are commonly used at present, the insulating photoconductive member is usually charged to a uniform potential, and then the light of the original to be copied is copied. The image is exposed.
This exposure discharges the exposed or background areas of the photoconductive surface to produce an electrostatic latent image on the member which corresponds to the light image contained in the original document. It is also possible to modulate the light beam and use it to selectively discharge from a portion of the charged photoconductive surface to record the desired information there. Usually such systems use a laser beam. The electrostatic latent image on the photoconductive surface is then made visible by developing the image with a developer powder called toner.
Most development systems utilize developers that consist of both charged carrier particles and charged toner particles that are triboelectrically attached to the carrier particles. During development, the toner particles are attracted from the carrier particles by the charge pattern in the image areas of the photoconductive areas to form a particle image in the photoconductive areas. The toner image is then transferred to a support surface such as a copy sheet and is permanently attached to the support surface by heating or applying pressure.

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。
Commercial use of such products requires distribution of power and / or logical signals to various locations within the machine.
To that end, ordinary wires and wire harnesses are commonly used to distribute power and logic signals to the various functional elements of an automated machine. In such a distribution system it is necessary to provide an electrical connector between the wire and the element. Further, for example, it is necessary to provide a sensor and a switch to detect the position of a copy sheet, a document or the like.
Similarly, other electrical devices, such as interlocks, may be provided to enable or disable certain functions.

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。
The most common devices that perform these functions act on "metal-metal" contacts to create a conductive path for current flow from one location to another. While this long-standing method is very effective in many applications, it also has some drawbacks. For example, one or both of the metal contacts may deteriorate over time due to the formation of an insulating thin film due to the oxidation of the metal. Normal contact forces due to the low energy (5 volts and 10 milliamps) power present at the other contact also cannot penetrate this film. Holm 19 published by Springer Bookstore
It is listed on the 1st page of the 4th edition of "Electrical Contact", 67,
Due to the fact that even if the contact point is infinitely hard, it is impossible to force contact at more than four points with any magnitude of force.
Things get more complicated. Corroded contacts can generate high frequency buffers (noise) that disturb sensitive circuits in the machine. Also, ordinary "metal-metal" contacts are susceptible to contamination by dust and other debris in the machine environment. In some electrostatographic machines, for example, the toner particles may be widely dispersed in the air within the machine and the toner particles may accumulate at the contacts. Another common contaminant in copiers is the silicone oil commonly used as a fuser release agent. This contaminant is also sufficient to prevent the required metal-to-metal contact. Therefore, the reliability of direct metal-to-metal contact is low, especially at low energies. In order to improve the reliability of such contacts, especially for low energy applications, previously contacts have been made from rare earth elements such as gold, palladium, silver and rhodium, or specially developed alloys such as palladium nickel, or For some applications, the contacts were placed in a vacuum or sealed. Also, most metals have a positive thermal conductivity, which decreases their conductivity as the contact heats up, and thus becomes more and more hot with additional current flow, making metal contacts self-destructive. Then, it may burn out. A final failure occurs when the current crowd development dominates the conduction of current. In addition to being unreliable as a result of being susceptible to contamination, conventional metal contacts, especially sliding contacts, are prone to wear over time.

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。
Lewis et al., U.S. Pat. By curing the material and removing the matrix material impregnated in the flexible portion, the fibers become a continuum of alternating stiff and flexible portions. The matrix material is a thermosetting resin and the reinforcing fibers are glass, graphite, boron or aramid fibers.

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。
Deguchi, U.S. Pat. No. 4,569,786, discloses an electrically conductive thermoplastic composite including metal and carbon fibers. The composite is capable of being shaped into a desired shape by injection molding or extrusion molding (see column 3, lines 30-52). The purpose of this invention is to provide good electrical contact at both ends. It is an object of the present invention to provide an electric device suitable for a connector, a switch, a sensor, etc., which has electrical conductivity of its electrical contact for a long time and is easy to handle and mold.

(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。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, there is provided an electric device for passing an electric current, comprising two contact elements, at least one of the contact elements being a polymer matrix. A drawn composite member having a plurality of electrically conductive fibers of small diameter therein, the plurality of electrically conductive fibers being oriented in the matrix in a direction substantially parallel to an axial direction of the composite member; Electrically conductive fibers of the composite member extend continuously from one end of the composite member to the other end to provide a plurality of potential electrical contacts at both ends, the polymer matrix being a structural thermoplastic or An electric device is provided which is a thermosetting resin.

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。
Further, according to the present invention, such an electric device can be configured as a switch, a sensor, or a connector, and further, a copying machine or the like incorporating the electric device is provided.

(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。
(Example) According to the present invention, reliability of various electric devices such as a switch, a sensor, a connector, an interlock, etc. is significantly improved, it can be easily manufactured at low cost, and it operates with high reliability in a low energy system. You will be able to do it. Further, these electrical devices can have mechanical or structural functions as well as performing electrical functions. The above advantages are achieved using a manufacturing process commonly referred to as pultrusion. This process generally draws a length of fiber through a resin bath or impregnator and then into a preform fixture where it is partially molded and excess resin and / or air is removed. Removing, and then drawing the fibers into a heated die to continuously cure the part. This process is typically used to produce glass fiber reinforced plastic pultruded parts. For a detailed discussion of extraction techniques, first appeared in 1985 in Chapman and Ha, New York.
ll) "Pulling Out Technology Handbag" (Ha
ndbook of Pultrusion Technology).
In practicing the present invention, conductive carbon fibers are dipped in a polymer bath and drawn at elevated temperature through a suitably shaped die opening to form a solid piece having the dimensions and shape of the die. This solid piece can be cut, shaped and ground. As a result, thousands of conductive fiber elements are included within the polymer matrix, the ends of which are exposed at the surface to provide electrical contacts. Thus there is a great deal of redundancy and availability for electrical contacts,
The reliability of the device is greatly improved. The plurality of small diameter conductive fibers are drawn as a series through the polymer bath and the heated die so that the fibers in the molded member are continuous from one end of the member to the other end of the resin. It is oriented in the matrix in a direction substantially parallel to the axial direction of the member. The term "axial" shall mean the longitudinal or longitudinal direction, or the direction along the principal axis. Thus, the pultruded composite is formed as a continuous length which is cut to size to provide a large number of potential electrical contacts at each end to the individual fiber ends. Can be provided to As will become apparent later, the drawn composite member can be used for either or both of the contact elements of an electrical current carrying device.

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。
Any suitable fiber can be used in practicing the present invention. Typically, the conductive fibers have a DC volume resistivity of about 1 × 10 -5 to about 1 × 10 10 Ωcm, preferably about 1 × 10 -3 to about 10 Ωcm to minimize ohmic losses. Have. However, if the input level of the electronic device is high enough, the material with the highest resistivity may be used.
Also, the individual conductive fibers generally have a circular cross section,
Its diameter is about 4 to about 50 microns, preferably about 7 to 9 microns, which gives very high redundancy to small axial areas. The fibers are generally flexible,
Compatible with polymer systems. Typical fibers include carbon fibers, carbon / graphite fibers, metallized or metal coated carbon fibers, and metal coated glass fibers.

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。
Particularly preferred fibers that can be used are fibers obtained from a conditioned heat treatment that partially carbonizes polyacrylonitrile (PAN) precursor fibers. It has been found that for such fibers, by carefully keeping the carbonization temperature within a range, the electrical resistivity of carbonized carbon fibers can be accurately achieved. Polyacrylonitrile precursor fiber is a yarn handle of 1,000 to 160,000 filaments in a stack handle (St
ackpole company, a division of BASF Celion Carbon Fibers, Inc., d
ivision of BASF). The yaho bundle is made by stabilizing the PAN fiber in an oxygen atmosphere at a temperature of about 300 ° C, which is called "preox-stabilized PAN fiber" (preox
-Stabilized PAN fibers) and then partially carbonized in a two-step process in which carbonization is carried out at a higher temperature in an inert (nitrogen) atmosphere. The DC electrical resistivity of the resulting fiber is controlled by selecting the temperature of carbonization. For example, the carbonization temperature is about 500 ℃ to 750 ℃
When adjusted within the range, carbon fibers having an electric resistivity of about 10 2 to about 10 6 Ωcm can be obtained. For processes that can be used to produce carbonized fiber, see
Ewing et al., U.S. Pat. No. 4,761,709 and its eighth
See the references cited in the column.
Generally, these carbon fibers are about 30 to 60 million psi
Or having a count of 205-411 GPa, which is larger than most steels, allowing the production of very strong drawn composites. High temperature conversion of polyacrylonitrile fibers results in fibers consisting of about 99.99% carbon, which is inert and produces only carbon monoxide or carbon dioxide when used in high energy applications during oxidation. , This is a gas that does not contaminate the fiber end contacts.

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。
One advantage of using conductive carbon fibers is that they have a negative thermal conductivity, which makes them more and more conductive as they get hotter. In this respect, carbon fiber is superior to metal fiber because the self-destructive action continues to break. Ten
The fibers can be metallized or plated with a metal such as nickel, silver or gold if a very high conductivity of the order of 5 (Ωcm) -1 is desired. Carbon fibers also have the advantage that they adhere well to the polymer matrix due to their inherently rough surface.

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。
Any suitable polymer matrix can be used in the practice of the present invention. The polymer may be insulating or conductive. Conducting polymers can be used if optimum electrical connection of the edges of the pultruded article is desired. Conversely, insulative polymers can be used if it is desired that the edges of the pultruded article be insulative.

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。
In the present invention, the polymer is selected from the group of structural thermoplastics and structural thermosetting resins. Polyesters, epoxies and vinyl esters are generally suitable materials, with polyesters being preferred because of their short cure times and relatively low chemical activity. If an elastomeric matrix is desired, the polymeric matrix can be composed of silicone, fluorosilicone, or polyurethane elastomers. Typical materials are Hetron 613, Arpol 7030 and 7632, which are commercially available from Oshland Oil. Inc., and are commercially available from Koppers Company. Inc.
Dion Iso7315, Vestron Corporatio
There is Silmar S-7956 commercially available from n). See Chapter 4 of Meyer's above Handbook for more information on suitable resins. If desired, other materials may be added to the polymer bath to provide other properties such as corrosion resistance and flame resistance. It is also possible to add calcium carbonate, alumina, silica or pigments to the polymer bath for coloring or to add a lubricant, for example to reduce the friction of the sliding contacts. Other additives which modify the viscosity or surface tension, or which aid in the adhesion of the drawn product to other materials can be added. Of course, if a glue is applied to the fiber, one should choose a polymer that is compatible with it. For example, if epoxy resin is used, an epoxy glue is added to the fiber to promote adhesion.

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。
The loading of the fibers into the polymer matrix depends on the desired conductivity and cross section. Generally, the specific gravity of the resin is about 1.1 to about 1.5 and the specific gravity of the fibers is about 1.7 to about 2.5. In order to achieve the above-mentioned levels of conductivity, pultruded composites generally have 50% or more of their weight,
Preferably, 80 or 90% or more is a fiber, and the higher the fiber loading, the more the fiber for the contact and the lower the volume resistivity. Fibers can be added to increase the conductivity of the matrix.

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。
The pultruded composite is, for example, the "Handbook of Pultrusi
can be prepared according to the Meyer drawing technique described in "On Technology". Generally, this technique involves pre-rinsing a continuous, multifilamentary strand of conductive carbon fibers in a pre-rinse bath, then drawing the continuous strand through a molten or liquid polymer, which is then heated. Including into oven dryer (if necessary) through a die (which can be at the curing temperature of the resin) and pulling to a cutting or unloading position. See Meyer for more details on this process. The desired final shape of the pultruded composite member is the shape given by the die, but it can also be ground with a conventional carbide tool to obtain the desired shape. With ordinary grinding techniques, holes, slots, protrusions,
Grooves, convex or concave contact areas, threads, etc. can be formed in the pultruded composite member. Various die shapes that can be used to make the corresponding pultruded profile are shown in FIG. It will be appreciated that although the individual dots representing the individual fibers are drawn in an orderly pattern, they generally appear chaotic.

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。
Typically, the fibers are, for example, 1, 3, 6, 12 per yarn.
Alternatively, provided as a continuous filament yarn having 160,000 filaments, it provides about 1 × 10 5 to about 2.5 × 10 5 contacts per cm 2 of the formed drawn member.

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。
The thus-formed pultruded member can be used to provide at least one contact element in an electric current carrying device. Additionally or alternatively, both contacts can be made from similar or dissimilar pultruded composite members. Moreover, one or both of the contacts can have mechanical or structural functions. For example, not only can it act as a current conducting member of the connector, but the drawn member can also function as a guide pin. The pultruded member not only serves as a rail on which the scanning head rides, but can also provide a ground return path.

次に、第1図ないし第6図を参照して本発明を説明す
る。
Next, the present invention will be described with reference to FIGS.

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。
FIG. 1 shows an electrophotographic printing or copying machine which uses a belt 10 having a photoconductive surface. Belt 10 is arrow 12
In the direction of to advance the photoconductive surface through various processing stations starting from the charging station including the corona generator 14. The corona generator charges the photoconductive surface to a relatively high, substantially uniform potential.

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。
The charged portion of the photoconductive surface is advanced through the imaging station. At the imaging station, the document handling device 15 positions the document 16 face-down on the exposure system 17. The exposure system 17 includes a lamp 20 that illuminates a document 16 positioned on a transparent platen 18. Document 16
Rays reflected from are transmitted through lens 22, which focuses the light image of original 16 onto the charged portion of the photoconductive surface of belt 10 and selectively dissipates the charge.
This records an electrostatic latent image on the photoconductive surface corresponding to the informational areas contained in the original document.

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。
The platen 18 is movably mounted and moves in the direction of arrow 24 to adjust the magnification of the original document to be copied.
The lens moves synchronously with the light image of original 16 to focus it on the charged portion of the photoconductive surface of belt 10.

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。
The document handling device 15 sequentially sends the documents from the holding tray to the platen 18. The document handling device returns the documents to the stack supported by the tray. Thereafter, belt 10 advances the electrostatic latent image recorded on the photoconductive surface to a development station.

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。
At the development station, a pair of magnetic brush developer rollers 26, 28 deliver developer to the electrostatic latent image. The latent image attracts developer particles from the carrier to form a toner powder image on the photoconductive surface of belt 10.

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。
After the electrostatic latent image recorded on the photoconductive surface of belt 10 has been developed, belt 10 and the toner powder image are advanced to the transfer station. At the transfer station, the copy sheet is contacted with the toner powder image. The transfer station includes a corona generating device 30 that disperses ions on the back side of the copy sheet. This attracts the toner powder image from the photoconductive surface of belt 10 to the copy sheet.

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。
The copy sheet is sent from one selected tray 34, 36 to the transfer station. After transfer, the conveyor 32 sends the copy sheet to the fusing station. The fusing station includes a fusing assembly that permanently affixes the transferred powder image to the copy sheet. Preferably, the fusing assembly 40 includes a fusing roller 42 that is heated and a backup roller 44, and the powder image is in contact with the fusing roller 42. After fusing, the conveyor 46 feeds the paper to the gate 48 which functions as an inverter selector. Depending on the position of the gate 48, the copy paper is either a paper inverter 50 or a bypass paper inverter.
It is deflected to 50 and sent directly to the second gate 52. The judgment gate 52 sends the paper directly to the output tray 54,
Alternatively, the paper is fed into the transfer path for feeding to the third gate 56 without inverting the paper. The gate 56 feeds the paper directly, i.e. without inverting, into the output tray of the copier, or feeds the paper into the double sided reversing roller feeder 58.
The reverse feeding device 58 reverses and stacks the sheets to be overlapped in the overlapping tray 60. The overlapping tray 60 is printed on one side, and also serves as an intermediate storage place for sheets to be printed on the back side.

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。
FIG. 2 shows the document size driven by the pinch roller 64.
Documents traveling to platen 18 through sensor array 66
16 routes are shown. Document size sensor. Array 66 includes an array of opposing conductive contacts. As shown in detail in FIG. 3, the pair is a fiber brush 68 carried by an upper support 70 and a puller carried by a lower conductive support 74 and in electrical contact with the fiber brush. And the processed composite member 72. The pultruded composite member has a plurality of electrically conductive fibers 71 within a polymer matrix 75 having a surface 73, one end of which can be in contact with a brush 68, which brush is transverse to the paper path. Is in contact with the document passing between the contacts and is bent by the paper.
When no document is present, the brush fibers form a closed electrical circuit with the drawn member 72. A single position sensor can also be used. Referring to the pultruded members of FIGS. 2 and 3 above, it can be seen that the fiber loading of the member is generally much higher than the amount shown.

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。
Testing was conducted on the apparatus shown in FIG. 3, in which case the fiber brush 68 was a Celion Carbon Fibers. Inc., a division of BAS.
F. Charlotte. North Carolina). 1
It is made of polyacrylonitrile fiber "Celion C-6000" which has 6000 fibers per yarn. The fiber has a 0.7% by weight polyvinylpyrrolidone "glue", a resistivity of 10 -3 Ωcm, and a diameter of 7 to 10 microns. The brush is formed by wrapping one end of the fiber in an ultrasonically welded conductive plastic holder, the other contact 72 having a circular cross section of about 6 mm in diameter cut to a length of about 3 mm. It was a drawn pellet. The pultruded pellets have about 10 in the polymer matrix.
Formed from 7 to 10 micron diameter carbon fibers having a resistivity of -3 Ωcm, 30 to 50% of the weight of the polymer matrix was fibers. The pellets are from Diversified Fabr
Commercially available from icators, Inc., Winona, Minn.

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。
The pellets are attached to a conductive plate using silver filled conductive epoxy and the formed switch is a DC power source with a current sensing resistor that allows 10 milliamps to flow through the contacts.
Connected to 5V. Use one of the sensors in the test fixture
It was operated 100 million times, but there was no failure. A similar test was conducted by replacing the drawn contact with a metal contact. When placed in the test fixture, after about 100,000 actuations, failure occurred due to oxides adhering to the metal contacts, and at such low energy levels a relatively small force pierces the contaminant layer. It was not enough to pull it out.

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。
The device of FIG. 3 was also tested, but in that case,
The plucked member was immersed in the fixing device oil or water, or the toner was poured on it. In each case it has been shown that effective switching is achieved even under such high levels of contact discrimination.

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。
Reference is made to FIG. 4 which shows another embodiment of a device of this kind.
The pultruded composite member 78 is ground and has similar brush contacts.
A round groove 80 is formed that allows contact with 86 fibers. In FIG. 5, the device has two drawing members 82, 84 at the contact interface, both of which are slightly ground to ensure good contact. A round groove 83 is provided in one member and one end of the other member is rounded to fit the groove (85). Referring to FIG. 6, there is shown an apparatus including two pultruded composite members forming contacts. Each of the pultruded members 87, 88 is connected to an electrical wire 90, 91 through a hole in the end of the pulverized member, respectively, and is housed in a molded plastic cap 92, 93 within housings 95, 96. The connector is either Velcro (trademark of Velcro Company) or Scotch Fle.
Designed as a male-female compatible device held by a flexible fastener material such as xlock 97 (trademark of 3M).
Naturally, the drawn composite member should be electrically connected to the wire by a well-known technique such as crimping, passing a wire or wire through a hole formed in the drawn member, soldering, or fixing with an adhesive. It can be done.

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。
FIG. 7 shows the elastomeric pultruded member 98 biased by a force applied near the center of the lever to connect the contacts 102, 103 at each end 100, 101.

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。
Although shown as a switch, the device could be used for other purposes, including high energy applications. For example, this device may include audio and signal level connections, non-metal buses, corotron array fibers, ground or bias elements, power outputs,
It can be used for etc. If it is desired to provide brush-type contacts at the ends of the pultruded composite member, this can be accomplished by removing the polymer matrix with a solvent or by removing the binder by incineration or etching. .

(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。
(Effect of the Invention) According to the electric device of the present invention, at least one of the two contact elements is a drawn composite member having a plurality of small-diameter conductive fibers in a polymer matrix, and the conductive fibers are Oriented in the polymer matrix in a direction substantially parallel to the axial direction of the composite member, the conductive fibers provide multiple electrical contacts at both ends of the composite member in succession, and the polymer matrix is structurally Since it is a thermoplastic or thermosetting resin, both ends of the drawn composite member are good electrical contacts, and the parts other than the ends are composed of a polymer matrix made of structural thermoplastic or thermosetting resin. Therefore, the conductivity of the conductive fiber is maintained for a long time, the conductivity of the electrical contacts at both ends is also maintained for a long time, and the structural thermoplastic or Since the whole is made of thermosetting resin, its molding is easy and its shape can be changed in various ways, it is extremely easy to handle, it is suitable for connectors, switches, sensors, etc. Can be incorporated. That is, the present invention provides an extremely reliable electric device that can be used as a sensor, a switch, a connector, an interlock, or the like. As a result of using a pultruded member that provides a vast number of potential electrical contacts that provide greater degree of electrical redundancy than ordinary metal-to-metal contacts.
Such reliability is achieved. Moreover, the contacts are not degraded by oxidation over a long period of time and their integrity is not compromised even if they are contaminated. The device is relatively low cost, can be easily manufactured in a variety of cross-sectional shapes, and can be used to provide both structural and mechanical functions. The device offers relatively low cost and high contact reliability. The device can function in a low energy configuration over a very long period of time. For example, it can also function in a high voltage system in connection with the hybrid vehicle ignition cable described in Holtberg U.S. Pat. No. 4,369,423. In such a system, electromagnetic or high frequency buffering (noise) does not occur because the carbon wire at the contact attempts to consume the transient current in the wire before noise that disturbs the logic circuit is generated. Further, in the drawing composite member of the present invention, the coefficient of linear expansion is small as compared with the contact between metal and metal, so that the internal stress during heating and cooling is small.

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。
Although the present invention has been described with reference to particular embodiments, those skilled in the art will appreciate that other embodiments in various forms are feasible. For example, although the invention has been illustrated as being used in an electrographic printing apparatus, it will be appreciated that it is equally applicable to larger arrays of machines with electrical elements. Therefore, all the alternatives and modifications that come within the scope of the description of the claims are to be included in the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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
FIG. 1 is a sectional view of an automatic electrostatic copying machine to which the present invention can be applied. FIG. 2 is a diagram showing in detail the document handling apparatus of FIG. 1 to which the present invention can be applied. FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the sensor of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an electrical connection between the drawing member and the conductive fiber brush. FIG. 5 shows an electrical connection where both contacts are pultruded, one of which is ground to provide a precise contact location. FIG. 6 is a cross-sectional view of an electrical connection between two pultruded members contained in a plastic cap and held by a flexible fastener. FIG. 7 is a view showing an electric connection portion which is an elastomer member in which the drawn member is biased in a contact relationship. FIG. 8 shows various typical cross-sections that a drawn member can have. Explanation of reference numerals 10 ... Photoconductive belt, 15 ... Document handling device 17 ... Exposure system 66 ... Document size sensor array 72 ... Drawing composite member

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor John E Courtney 14502 Macedon Panel Road, New York, USA 128 (72) Inventor Wilbur Mpeck, New York, USA 14616 Rochester Ripplewood Drive 227

Claims (42)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A current carrying electrical device having two contact elements, at least one of said contact elements having a plurality of small diameter electrically conductive fibers in a polymer matrix, wherein the composite element is drawn. The plurality of conductive fibers are oriented in the matrix in a direction substantially parallel to the axial direction of the composite member, and the plurality of conductive fibers are
A composite member continuously extending from one end to the other to provide a plurality of potential electrical contacts at both ends, the polymer matrix being a structural thermoplastic or thermosetting resin An electric device characterized by the above.
【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。
2. The device according to claim 1, wherein the conductive fibers are carbon fibers.
【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。
3. The device according to claim 2, wherein the carbon fiber is a carbonized polyacrylonitrile fiber.
【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。
4. The device of claim 1 wherein the conductive fibers are substantially circular in cross section and have a diameter of about 4 microns to about 50 microns.
【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。
5. The device of claim 4, wherein the fibers have a diameter of about 7 microns to about 10 microns.
【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。
6. The fibers are from about 1 × 10 -5 Ωcm to about 1 × 10 10
The device of claim 1 having a DC volume resistivity of Ωcm.
【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。
7. The device of claim 6 wherein the fibers have a DC volume resistivity of about 1 × 10 −3 Ωcm to about 10 Ωcm.
【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。
8. At least one contact element is at least 5
2. Having a weight percent of conductive fibers.
The device according to.
【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。
9. At least one contact element is at least 50
9. Having wt% conductive fibers.
The device according to.
【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。
10. At least one contact element comprises about 90% by weight.
10. The device according to claim 9, wherein the device has conductive fibers.
【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。
11. The device according to claim 1, wherein the resin is polyester or epoxy.
【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。
12. The device according to claim 1, wherein the polymer is a crosslinked silicone elastomer.
【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。
13. The composite member after being drawn is an electric element and a mechanical element.
The device according to.
【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。
14. The device according to claim 1, wherein both contact elements are composite members that are both drawn.
【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。
15. The apparatus according to claim 14, wherein at least one of the drawn composite members is an electric element and a mechanical element.
【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。
16. The apparatus according to claim 14, wherein both of the drawn composite members are mechanical elements.
【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。
17. The device according to claim 2, wherein the carbon fiber is metallized.
【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。
18. The apparatus of claim 1 wherein the pultruded composite part member has at least one mechanical function incorporated therein.
【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。
19. The apparatus according to claim 13, wherein at least one mechanical function is incorporated into the pultruded composite member.
【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。
20. The device of claim 14 wherein the polymer matrix is removed from one end of one drawn composite member to expose individual fibers.
【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。
21. The device of claim 1, wherein both contact elements are held in contact by a flexible fastener.
【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。
22. The device of claim 1, wherein the electrical device is a switch, sensor or connector.
【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。
23. A machine comprising a plurality of electrical elements which require a current source to operate and which comprises at least one electrical device for passing current, said electrical device comprising: Having two contact elements, at least one of which is a pultruded composite member having a plurality of small diameter conductive fibers in a polymer matrix, wherein the plurality of conductive fibers are Oriented in the matrix in a direction substantially parallel to the axial direction of the composite member, the plurality of conductive fibers continuously extending from one end of the composite member to the other end of the composite member. A machine that provides a plurality of potential electrical contacts at each end, the polymer matrix being a structural thermoplastic or thermosetting resin.
【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。
24. The machine according to claim 23, wherein the conductive fibers are carbon fibers.
【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。
25. The machine according to claim 24, wherein the carbon fibers are carbonized polyacrylonitrile fibers.
【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。
26. The conductive fiber has a substantially circular cross section,
24. The machine of claim 23 having a diameter of about 4 microns to about 50 microns.
【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。
27. The device of claim 26, wherein the electrically conductive fibers have a diameter of about 7 microns to about 10 microns.
【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。
28. The machine of claim 23, wherein the electrically conductive fibers have a DC volume resistivity of about 1 × 10 −5 Ωcm to about 1 × 10 10 Ωcm.
【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。
29. The conductive fiber is from about 1 × 10 −3 Ωcm to about 10
A DC volume resistivity of Ωcm.
Machine as described in 28.
【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。
30. At least one of the contact elements has at least 5% by weight of conductive fibers.
Machine as described in 23.
【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。
31. At least one contact element is at least
Claims, characterized by having 50% by weight of conductive fibers.
Machine as described in 30.
【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。
32. At least one contact element comprises about 90% by weight.
32. The machine according to claim 31, having the conductive fibers of
【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。
33. The machine according to claim 23, wherein the resin is polyester or epoxy.
【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。
34. The machine according to claim 23, wherein the polymer is a crosslinked silicone elastomer.
【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。
35. The drawn composite member is an electric element and a mechanical element.
Machine described in.
【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。
36. The machine according to claim 23, wherein both the contact elements are composite members that have been drawn.
【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。
37. The machine according to claim 36, wherein at least one of the drawn composite members is an electric element and a mechanical element.
【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。
38. The machine of claim 36, wherein both pultruded composite members are mechanical members.
【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。
39. The machine according to claim 24, wherein the carbon fibers are metallized.
【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。
40. The machine of claim 23, wherein the pultruded composite member has at least one mechanical function incorporated therein.
【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。
41. The machine of claim 36, wherein the polymer matrix is removed from one end of one pultruded composite member to expose individual fibers.
【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。
42. The machine of claim 23, wherein the contact elements are held in contact by a flexible fastener.
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