JPH11249395A - 電荷伝達デバイス並びにこれを使用した現像機ユニット及び印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性があり簡素で耐久性のある、確実に電
荷を伝達できるデバイスを提供する。 【解決手段】 互いの間に電位を有する第一の要素１１
４と第二の要素である現像機ロール５２との間で電荷を
伝達するデバイス１００は、複数の導電性ファイバ１２
０を含む本体１１０を有する。ファイバ１２０の実質的
な部分は、第一の軸線１２２に実質的に平行な方向へ伸
長する。本体１１０は、第一の要素１１４と接触する第
一の接触領域１１２を有する。さらに本体１１０はその
周縁部に、第一の接触領域１１２とは間隔をあけて、現
像機ロール５２と接触する第二の接触領域１１６を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電写真式印刷機に
関し、特に、静電写真式印刷システム内での電荷の伝達
に関する。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第５，６８６，１８２号におい
ては、コーティングされた芯によって構成される担持体
が開示される。その担持体は、少なくとも一つのポリマ
ー樹脂、並びに少なくとも一つのフィブリル化された
（fibrillated）またはフィブリル化されていない繊維
状のカーボン添加物を含む。また、そのコーティングさ
れた担持体の外部表面は、フィブリル化されている。

【０００３】米国特許第５，５９９，６１５号において
は、他の構成品との電気的接触を実施する電気的構成品
が開示される。その電気的構成品は、導電性金属基質
（matrix）内に配置された複数の導電性非金属ファイバ
を含む複合メンバを有する。この複合メンバは一つの軸
方向を有し、約１００マイクロオームｃｍ以下の直流体
積抵抗率（DC volume resistivity）をもつ。前記複数
の導電性ファイバは前記基質内にて、前記メンバの軸方
向に互いに実質的に平行に向けられる。前記ファイバ
は、前記メンバの一方の端部から他方の端部にまで連続
的に伸長し、前記メンバの各端部に複数の電気的接点を
形成する。前記メンバの少なくとも一つの端部は、前記
複数のファイバからなるブラシ状構造体を有する。その
ブラシ状構造体は、前記金属基質に少なくとも実質的に
固定されない。それにより、前記ブラシ状構造体内の前
記ファイバの末端部が電気的接触面を形成し、分布型フ
ィラメント接触を実施する。

【０００４】米国特許第５，５３７，１８９号には、導
電部分を有する外部表面を含む感光メンバを有する印刷
装置が開示される。非金属ファイバを含む導電性ブラシ
が、前記感光メンバの導電部分に接触し、そのメンバへ
の導電経路を形成する。

【０００５】米国特許第５，４３６，６９６号には、光
伝導体を接地するための、プルトルージョン成形（引き
出し成形：pultruded）されフィブリル化された電子的
構成品が開示される。この構成品は、光伝導体に対して
電気的接触を実施する。フィブリル化構造体の製造に
は、レーザが使用される。

【０００６】米国特許第５，４２０，４６５号は、プル
トルージョン接点（pultrusion contacts）を用いるス
イッチおよびセンサを開示する。これらのスイッチは、
プルトルージョン成形された接触メンバを含む。前記プ
ルトルージョン成形された接触メンバは、絶縁された本
体と、その絶縁された本体内に複数の導電性ファイバと
を有する。前記プルトルージョン成形された接触メンバ
はフィブリル化されており、それにより導電性ファイバ
は、電気的接触を実施するよう露出される。

【０００７】米国特許第５，４１０，５８６号には、プ
ルトルージョン成形され空洞構造を有するメンバからな
る導電接点が開示される。そのプルトルージョン成形さ
れたメンバは、樹脂材料に埋設される複数の連続的導電
性ストランドを含む。プルトルージョン成形されたメン
バの一方の端部は、レーザによってフィブリル化された
ストランドを含み、それによって光伝導性ベルトに接触
する。

【０００８】米国特許第５，３５４，６０７号には、複
数の導電性カーボンファイバを有しプルトルージョン成
形される非金属複合メンバを含む静電気除去デバイスが
開示される。それらのファイバは、熱硬化性樹脂からな
るポリマー母体に配置される。カーボンファイバは、前
記メンバの長手方向に向きを揃えて配置され、その全長
に渡って連続的に伸長する。

【０００９】米国特許第５，０１０，４４１号は、回転
する軸を電気的に接地するデバイスを開示する。ブラシ
は、脱着できるかたちで軸に取り付けられる。ブラシは
導電性ファイバを有し、それらのファイバは軸の一部か
ら外側へ伸長する。

【００１０】米国特許第５３９，４５４号には、補強の
ため金属コートされケーシング内に配置されるフィラメ
ント状のカーボンからなる整流子ブラシが開示される。
このブラシは、ブラシに必要な厚さおよびサイズの積層
またはストリップにまとめられたフィラメント状カーボ
ンによって構成される。そのフィラメント状カーボン
は、一方の端部にて結合されており、他方の端部は固定
されない。

【００１１】米国特許第５，７９４，１００号は、第一
の要素と第二の要素との間で電荷を伝達するデバイスを
開示する。それらの要素の相互間に相対的に、回転運動
が存在する。このデバイスは、複数の導電性ファイバを
含む本体を有する。ファイバの実質的な部分は、第一の
軸線に実質的に平行な方向へ伸長する。本体は、第一の
接触領域を有する。その本体には、開口が形成されてい
る。さらにその本体においては、第一の接触領域とは間
隔をあけて、その開口部の周辺に第二の接触領域が設け
られる。第一の接触領域は第一の要素と接触し、第二の
接触領域は第二の要素と接触する。

【００１２】

【本発明の概要】本発明の一つの態様によれば、第一の
要素と第二の要素との間で電荷を伝達するデバイスが提
供される。それらの要素は、互いの間に電位を有する。
このデバイスは、複数の導電性カーボンファイバを含む
本体を有する。ファイバの実質的な部分は、第一の軸線
に実質的に平行な方向へ伸長する。本体は、第一の要素
と接触する第一の接触領域を有する。さらに本体はその
周縁部に、第一の接触領域とは間隔をあけて、第二の要
素と接触する第二の接触領域を有する。

【００１３】本発明の他の態様によれば、電子写真式印
刷機内で使用される現像機ユニットが提供される。この
印刷機は、静電潜像が光伝導メンバに記録されるタイプ
のものであり、現像機ユニットと第二の要素との間で電
荷が移動される。現像機ユニットと第二の要素は、互い
の間に電位を有する。現像機ユニットは、供給用のトナ
ー粒子を保管するチャンバーを形成するハウジングを含
む。第一の要素は、ハウジングと作動上連係している。
現像機ユニットはさらに、ハウジングと作動上連係して
いる現像機ロールを含む。現像機ロールはその表面に
て、トナー粒子をハウジングのチャンバーから光伝導メ
ンバへと転送する。現像機ユニットはまた、第一の要素
と第二の要素との間で電荷を伝達するデバイスを有す
る。このデバイスは、複数の導電性カーボンファイバを
含む本体を有する。ファイバの実質的部分は、第一の軸
線に実質的に平行な方向へ伸長する。本体は、第一の要
素と接触する第一の接触領域を有する。さらに本体はそ
の周縁部に、第一の接触領域とは間隔をあけて、第二の
要素と接触する第二の接触領域を有する。

【００１４】本発明のさらなる態様によれば、相互間に
電位を有する第一および第二の要素を含む印刷装置が提
供される。この印刷装置は、第一の要素と第二の要素と
の間で電荷を伝達するデバイスを有する。このデバイス
は、複数の導電性ファイバを含む本体を有する。ファイ
バの実質的部分は、第一の軸線に実質的に平行な方向へ
伸長する。本体は、第一の要素と接触する第一の接触領
域を有する。さらに本体はその周縁部に、第一の接触領
域とは間隔をあけて、第二の要素と接触する第二の接触
領域を有する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図７に、本発明にしたがった、印
刷作業の処理、印刷、および完成のための代表的な電子
写真式コピーシステム２を略図にて示す。

【００１６】図７において、本発明による、回転する要
素に対するカーボンファイバを用いた電気的接点は、印
刷機２内のさまざまな部分に適用できる。これらの適用
箇所には、印刷機内で最適な作動のために電荷または電
気的バイアスを必要とするいずれの要素をも含む。例え
ば、バックアップロール５０を通じて光伝導ベルト１３
に電荷を供給することが考えられる。したがって、本発
明のカーボンファイバを用いた電気的接点を、バックア
ップロール５０に使用することができる。

【００１７】同様に、ストリッピングロール５４にもカ
ーボンファイバを用いた電気的接点を使用し、ロール５
４全体に電荷を伝達することができる。さらに、清掃ブ
ラシ５６にもカーボンファイバを用いた電気的接点を使
用し、それにより清掃ブラシ５６中に電荷を伝達するこ
とができる。

【００１８】現像機ユニット５３内の現像機ロール５２
中にも、電気的バイアスを伝達することが考えられる。
上記と同様に、本発明のカーボンファイバを用いた電気
的接点を使用して、現像機ロール５２中に電荷を伝達す
ることができる。

【００１９】バックアップロール５０、現像機ロール５
２、剥離ロール５４、および清掃ブラシ５６などの箇所
は、本発明のカーボンファイバを用いた電気的接点の適
用可能な箇所の単なる例にすぎない。本発明の電気的接
点は、回転する要素とそれに隣接する固定要素との間に
電荷の伝達を必要とするいずれの箇所にも使用できる。

【００２０】本発明の電気的接点は、信頼性の大幅な向
上と低コストを達成し、製造が容易であり、低エネルギ
ー回路における作動に非常に適する。本デバイスは通
常、ミリボルトからキロボルトの範囲の電圧を用いる低
エネルギーデバイスである。また、マイクロアンペアか
らミリアンペアの範囲の電流を用いることもある。本デ
バイスは、通常たとえば数十から数百アンペアの電流を
高電圧にて使用するような高電力利用例とは、対照的で
ある。本デバイスは通常、相互接触面にて散逸する電力
に対する関心が取るに足らない状況で使用される。それ
は例えば、（キロボルトレベルの）高電圧にてマイクロ
アンペアの電流が使用される場合、または低電圧（すな
わちロジックレベルの電圧）にて数十ミリアンペアの範
囲の電流が使用される場合である。

【００２１】本発明は、利用状況によっては数アンペア
から数十アンペアの範囲にて使用できるが、最良の結果
は、電力損失が許容される高電圧または低電圧の低エネ
ルギー回路において得られる。本デバイスはまた利用状
況によっては、過度に熱が発生しない場合において、例
えば一万ボルトを超えるような高電圧の範囲にて使用す
ることもできる。本デバイスは、電気的デバイスの包括
的な分野において、使用される性質を有するといえる。
すなわち、本デバイスの主な利用状況は、固有の電力損
失が許容される低電力分野への応用ということである。

【００２２】本発明の電気的接点は、プルトルージョン
成形され、他の構成品に対して密集分布型フィラメント
接触を実施する複合メンバによって形成されることが好
ましい。密集分布型フィラメント接触とは、他の接触面
との電気的接点を確実にする、非常に高レベルでの接触
の重複を意味する。この密集分布型フィラメント接触に
おいて接触用構成品は、１平方ミリメートル当たり１０
００本を超える個別の導電性ファイバを有する。

【００２３】本発明の好適な実施形態によれば、ホスト
基質内に複数の導電性ファイバを有するプルトルージョ
ン成形品（時に分布型ファイバプルトルージョン成形品
と称される）を電気的接点として利用することは、進歩
的である。このような特徴を用いる固定式またはスライ
ド式接点は、非常に低いコストにて製造できる。空気を
介した金属接点を使用するほかなく、それにより信頼性
が低いと判断されていた数々のデバイス構成が、不活性
で信頼性の高い分布型ファイバ接触によって新たに可能
になる。プルトルージョン成形されたカーボン素材が接
触メンバと構造的部分との両方として利用可能であると
の事実に基づき、上記の特徴を結集させて複合機能デバ
イスを構成することによって、さらに付加価値の高いデ
バイスが構成できる。

【００２４】このような接点は、電子写真式機器内およ
びその周辺において、さまざまな部分に利用することが
できる。これらの接点は全て、カーボンファイバからな
りプルトルージョン成形されたバー、チューブ、ロッ
ド、またはシートによって実現される。これらのプルト
ルージョン成形品は、以下に詳細に説明するように、通
常は剛性を有し、電気的接続が容易である。

【００２５】このように本発明によれば、信頼性の向上
と低コストを達成し、製造が容易である改良型電気的接
点デバイスが提供される。以上の利点は、一般的にプル
トルージョン加工として知られる製造工程の実施を通じ
て可能になる。本発明の実施に利用できるプルトルージ
ョン成形による一つの構成は、抵抗性（resistive）カ
ーボンファイバ充填剤の連続的ストランドにホストポリ
マーを伴ったタイプである。このようなカーボンファイ
バのプルトルージョン成形品は、高性能の導電性複合プ
ラスチックの一種であり、結合剤（バインダー）ポリマ
ー内に一つ以上の種類の補強用導電性連続的フィラメン
トを含んだものである。このようなプルトルージョン成
形品により、細い直径のカーボンファイバの簡便な取扱
い、処理、および利用が可能になり、ばらの導電性ファ
イバを使用する際に通常直面する問題は避けられる。

【００２６】プルトルージョン加工では通常、連続的に
伸長するファイバはまず、樹脂溶液漕または含浸漕内を
通過させられ、続いて予備成形用安定剤の中へ移送され
る。そこでファイバの処理実施部分は、少なくとも部分
的に成形され、過多の樹脂および空気が除去される。処
理実施部分は次に、加熱された型へ引き入れられ、連続
的に硬化される。プルトルージョン技術の詳しい説明に
ついては、１９８５年初版のレイモンドＷ．マイヤー
（Raymond W. Meyer）著“Handbook of Pultrusion Tec
hnology”, Chapman and Hall, N.Y.を参照されたい。

【００２７】さらに詳細に説明すると、本発明の実施に
おいては、導電性カーボンファイバはポリマー溶液に浸
され、高温の型の適切な形をした開口部に引き通され
る。それにより、その型の形および寸法の固体片が形成
される。この固体片は、続いて裁断、成形、または加工
することができる。結果的に、ポリマー基質に数千の導
電性ファイバ要素が含まれた固体片が得られる。これら
のファイバ要素の端部は、露出されて電気的接点を形成
することができる。電気的接点が非常に重複して存在す
ることにより、それらのデバイスの信頼性を実質的に向
上させる。

【００２８】小さい直径の複数の導電性ファイバが、連
続的に伸長した状態でポリマー溶液内および加熱された
型の中を通過させられることにより、一方の端部から他
方の端部までファイバを連続的な状態で含んだ成形済み
メンバが形成される。したがってプルトルージョン成形
された複合体は、プルトルージョン工程の間は連続的に
長い状態で形成され、その後適切な寸法に裁断されるこ
とが可能である。その裁断された複合体の各端部には、
多数の電気的接点が存在する。

【００２９】本発明の実施には、適切な抵抗率を有する
いずれの適切なファイバを使用してもよい。本発明の導
電性ファイバは、典型的には非金属であり、約１×１０
^-5から約１×１０¹¹オームｃｍの直流体積抵抗率を有す
る。損失およびＲＦＩ（無線周波干渉）を最小限に抑え
るために、直流体積抵抗率は約１×１０^-5から約１０オ
ームｃｍの範囲であることがさらに好ましい。１×１０
¹¹オームｃｍまでの高い範囲の抵抗率を有するファイバ
を使用できるのは、例えばファイバ密度が非常に高い場
合などの特殊な利用状況においてである。そのような利
用状況では、個々のファイバが並列した個別の抵抗とし
て機能し、電気アークが防止されていることにより、電
流の伝導は可能でありながらプルトルージョン成形され
たメンバ全体の抵抗値が低く抑えられる。関係する電子
回路の入力インピーダンスが十分に高い場合は、抵抗率
の高い材料を使用することができる。しかし、大部分の
利用状況において効率的な電流伝導を確保するために
は、上記の好適な範囲内の抵抗率を有するファイバを利
用することが必要である。

【００３０】「非金属」という用語を使用することによ
って、１×１０^-6オームｃｍ程度の抵抗率を有し金属的
な導電率を示す従来の金属ワイヤのファイバと区別す
る。「非金属」によって、金属製ではないが、金属に類
似した特性に近づける、またはそのような特性を帯びさ
せる処理を施すことのできるファイバの種類を意味す
る。しかしながら、カーボンファイバが、本発明の好適
なファイバとして特に適している。それは、カーボンフ
ァイバが化学的に、および環境下において不活性であ
り、高い強度および剛性を有し、事実上いずれの所望の
抵抗率にも調整でき、さらにマイナスの熱伝導抵抗係数
を有するためである。またカーボンファイバは、多様な
サーモプラスチックおよび熱硬化樹脂と容易に合成で
き、それにより強度の高いプルトルージョン成形品が形
成できる。

【００３１】さらに個々の導電性ファイバの断面は、一
般的に直径約４μｍから約５０μｍ程度の円形にするこ
とができ、より好ましくは直径約５μｍから１０μｍの
円形である。これにより、小さな断面積においてファイ
バが非常に多く重複して設けられる。このようにして、
接触用材料としての多数のファイバは、例えば１ｃｍ²
当たり０．０５×１０⁵から５×１０⁵個程度の、多重に
重複した接点を形成する。これは接点としては、非常に
信頼性の高いものだと考えられる。なお、異なるサイズ
のファイバを混合して使用することも可能である。

【００３２】ファイバは通常可撓性があり、母体となる
ポリマー系と併用可能である。典型的なファイバは、カ
ーボン、カーボン／黒鉛、金属化または金属コートされ
たカーボンファイバ、金属コートされたガラス、および
金属コートされた重合体ファイバを含むことが考えられ
る。使用に特に好適なファイバの種類は、ポリアクリロ
ニトリル（ＰＡＮ）の前駆体ファイバを、完全または部
分的に炭化する制御熱処理工程によって得られるファイ
バである。このようなファイバにおいて炭化時の温度を
一定の範囲内で注意深く制御することにより、炭化され
たカーボンファイバにて精密な電気的抵抗率が得られる
ことがわかっている。

【００３３】ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）前駆体フ
ァイバから得られるカーボンファイバは、グラフィル社
（Graphil, Inc.）やアモコパフォーマンスプロダクツ
社（Amoco Performance Products, Inc.）などによって
商業的に生産されている。このファイバは、商業上「ト
ウ（Tows）」と称されるフィラメントであり、１，００
０から１６０，０００本の繊維束にて提供される。金属
メッキされたカーボンファイバは、ノヴァメットスペシ
ャルティ社（Novamet Specialty）から入手できる。

【００３４】トウは通常、二段階の工程によって炭化さ
れる。第一の段階は、ＰＡＮファイバを酸素雰囲気中で
３００℃程度の温度にて安定化させることによって、事
前酸素安定化済みＰＡＮファイバを作成することを含
む。第二の段階は、それらのファイバを例えば窒素を含
む不活性雰囲気中で、上昇させた温度にて炭化させるこ
とを含む。結果的に得られたファイバの直流電気的抵抗
率は、選択する炭化時の温度および時間によって制御さ
れる。

【００３５】例えば、炭化時の温度を約５００℃から７
５０℃の範囲内に制御した場合、約１０²から約１０⁶オ
ームｃｍの電気的抵抗率を有するカーボンファイバが得
られる。一方で、１８００℃から２０００℃の処理温度
からは、１０^-3から約１０^-5オームｃｍの直流抵抗率を
有するカーボンファイバが得られる。これらの炭化ファ
イバの作成に利用できる工程に関するさらなる参考に
は、エウィング（Ewing）らに発行された米国特許第
４，７６１，７０９号およびそのコラム８に引用されて
いる文献を参照されたい。

【００３６】通常これらのカーボンファイバは、約３千
万から６千万ｐｓｉまたは２０５から４１１ＧＰａの引
張り係数（tensile modulus）を有する。これは多くの
金属の引張り係数よりも高く、それゆえに非常に強い複
合プルトルージョン成形メンバが形成されると言える。
ポリアクリロニトリルファイバの最高温度にての転化に
よれば、約９９．９９％が不活性で酸化しない炭素元素
であるファイバが得られる。

【００３７】導電性カーボンファイバの使用による利点
の一つには、カーボンファイバがマイナスの熱伝導係数
を有することにより、例えば疑似高電流サージ（spurio
us high current surge）などが通過する際に、個々の
ファイバが熱せられるにつれて導電性がより高くなるこ
とが挙げられる。これは、金属接点に比べて有利な点で
ある。金属の熱伝導係数は正反対の特性を有するため、
金属接点は焼け切れるまたは自己破損する傾向にある。

【００３８】カーボンファイバはさらに、表面が本質的
に粗く多孔性であるため、ポリマー母体によく接着する
という利点がある。またカーボン素材の不活性性質によ
って、接触表面は、金属に影響する典型的な汚染物質に
ほぼ影響されない状態に保たれる。カーボンファイバ
は、適切なポリマー母体に封入される。

【００３９】ポリマー母体は、以下に説明するレーザ処
理の際に、レーザ光線の直接照射を受けると迅速および
完全に揮発する樹脂結合素材であるべきである。低分子
量のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リ塩化ビニル、およびポリウレタンなどのポリマーを用
いることが特に好ましい。ポリエステル、エポキシ、ビ
ニルエステル、ポリエーテルエーテルケトン、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
通常は適切な素材である。しかしその中でも、硬化時間
が短いこと、化学的に比較的不活性であること、並びに
レーザ処理に適していることから、架橋可能なポリエス
テルおよびビニルエステルがより望ましい。

【００４０】図７に、本発明による電荷を伝達するデバ
イス１００を示す。電荷伝達デバイス１００は、現像機
ユニット５３に取り付けられた状態で示される。電荷伝
達デバイス１００は、現像機ロール５２と電気的に接触
している。図７に示すとおり電荷伝達デバイス１００は
さらに、第二の現像機ロール１０２とも電気的に接触し
ている。電荷伝達デバイス１００は、電荷を電圧源１０
４から現像機ロール５２および１０２へ伝達する。電荷
伝達デバイス１００は、どのように固定されてもよい。
例えば、電荷伝達デバイス１００は現像機ハウジング１
０６に取り付けられる。

【００４１】図２に、現像機ユニット５３をさらに詳細
に示す。電荷伝達デバイス１００は、電荷を電圧源１０
４から現像機ロール５２および１０２へ伝達できる位置
であれば、現像機ユニット５３に対していずれの位置に
配置してもよい。例えば図２に示すように、電荷伝達デ
バイス１００は現像機ハウジング１０６に取り付けられ
る。

【００４２】電荷伝達デバイス１００は、第一の要素と
第二の要素との間で電荷を伝達するために使用できると
理解されたい。第一の要素と第二の要素の間には、電位
が存在することが考えられる。コピーまたは印刷機内
で、電位を特定の領域に印加する必要があるか、または
電荷を放電する必要がある（すなわち、特定の領域を接
地する必要がある）いずれの箇所にも、デバイス１００
の使用は適している。

【００４３】図１に、本発明による電荷伝達デバイス１
００をさらに詳細に示す。電荷伝達デバイス１００は本
体１１０を有する。その本体１１０は、第一の要素１１
４との接触のための第一の接触領域１１２と、その第一
の接触領域１１２から間隔をあけて本体の周縁部１１８
に第二の接触領域１１６とを含む。第二の接触領域１１
６は、第一の現像機ロール５２（図１に示す）である第
二の要素との接点を確立する。第一の要素１１４は、第
一の接触領域１１２へ電位を適切に伝達できれば、いず
れの形状および構成であってもよい。同様に第二の要素
５２も、印刷機またはコピー機内で電位が印加されるい
ずれの機構であってもよいし、もしくは印刷機またはコ
ピー機内で接地または電荷の放電が必要とされるいずれ
の構成品であってもよい。

【００４４】本体１１０は、本体１１０の長手方向に沿
った第一の軸線１２２に実質的に平行する方向に伸長す
る複数の導電性ファイバ１２０を含む。

【００４５】本体１１０は、適切な形状を有する。例え
ば本体１１０は、変化する断面を有することもできる
し、また均一な断面を有することもできる。本体１１０
の断面は、長円形、円形、または多角形などの、電位を
伝達できるいずれの特定の形状でもよい。

【００４６】本願出願人は、断面が円形で、実質的に円
筒形のロッド型部材から形成される本体１１０において
は、第二の接触領域１１６との接点が集中的で実質的に
点状になることを見出した。第二のメンバ５２が回転す
るにつれて、使用初期の慣らし期間中は本体１１０の第
二の接触領域１１６は摩耗し、接触面が拡大する。しか
し、その後の摩耗は非常に少ない。本願出願人は、ロッ
ドまたは円筒形部材の使用によって、確実な連続的接点
が実現され、摩耗が最小限に抑えられることを見出し
た。

【００４７】本体１１０は、複数の導電性ファイバ１２
０を含む。ファイバ１２０は、上記に詳細に説明したと
おりである。ファイバ１２０は、互いに接着して、デバ
イス１００において複数の電気的接点経路を形成するこ
とが好ましい。

【００４８】本体１１０は、上記に詳細に説明したとお
りのプルトルージョン成形された複合メンバを含むこと
が好ましい。また、複数の導電性ファイバ１２０は、上
記に説明したとおりポリマー基質内に設けられることが
好ましい。複数の導電性ファイバは、ポリマー基質内
で、軸線１２２の方向であるプルトルージョン成形され
た複合メンバの長手方向に沿って向きが揃えられてい
る。

【００４９】本体１１０に加わる応力を最小限にするた
めに好ましくは、本体１１０は第一の接触領域１１２を
軸として旋回できるように取り付けられる。このような
単純な旋回式取り付けを実施するために、本体１１０は
電荷が伝達されるべき二つのメンバの間に配置されるこ
とが好ましい。例えば図１に示すとおり本体１１０は、
第一の接触領域１１２を軸として旋回できるように取り
付けられる。第一の現像機ロール５２に接触する第二の
接触領域１１６に加えて、本体１１０はさらに、第二の
現像機ロール１０２と接触する第三の接触領域１２６
を、本体１１０の外部周縁部１１８に含む。

【００５０】図３に、電荷伝達デバイス１００をさらに
詳細に示す。本体１１０は、第一のロール５２と第二の
ロール１０２とから等間隔に配置されることが好まし
い。本体１１０は、第一のローラ軸１３２および第二の
ローラ軸１３４に、その各々の周縁部を介して接触す
る。図３に示すとおり本体１１０は、ブラケット１１４
の支持部１４２を中心とした軸線１４０に整列し、中心
点１３６を有する弧Ｒを形成するようにして、第一のロ
ーラ軸１３２と第二のローラ軸１３４との間に配置され
ることが考えられる。

【００５１】本体１１０は、第二の接触領域１１６にて
水平状態から距離ＤＥ₁だけたわみ、第三の接触領域１
２６にて距離ＤＥ₂だけたわむことが好ましい。本体１
１０は好ましくはブラケット１１４の支持部１４２を軸
に旋回し、またブラケット１１４の支持部１４２は中心
に位置するため、距離ＤＥ₁と距離ＤＥ₂とは実質的に等
しい。

【００５２】本体１１０は、ブラケット１１４の支持部
１４２を軸に適切に旋回できる構成であれば、いずれの
構成によって設置されてもよい。例えば本体１１０が直
径Ｄ_Rを有し、支持部１４２が本体１１０の直径Ｄ_Rより
大きな導電性メンバ開口１４４を含むことも可能であ
る。

【００５３】本体１１０によって、第一および第二のロ
ーラ軸１３２および１３４に作用される法線方向の力Ｆ
_N1およびＦ_N2は各々、本体１１０の直径Ｄ_Rおよび本体
１１０の材質の関数であることに加え、たわみＤＥ₁お
よびＤＥ₂の関数となっている。したがって、寸法ＤＥ₁
およびＤＥ₂を調節することにより、軸１３２および１
３４に作用される力Ｆ_N1およびＦ_N2は、本体１１０の周
縁部１１８の摩耗を最小限に抑えつつ最適な電気的接点
が得られるように調節できる。

【００５４】本願出願人は、約１．７ｍｍの直径を有す
る本体１１０に対して、ＤＥ₁およびＤＥ₂の寸法は約１
ｍｍ±０．５ｍｍが適切であると理解している。この
時、第一のロール５２は、支持部１４２から７５ｍｍで
ある距離Ｌ１だけ離れており、第二のロール１０２は支
持部１４２から７５ｍｍである距離Ｌ２だけ離れてい
る。

【００５５】本体１１０の全長（ＯＡＬ）は、Ｌ１とＬ
２との和より多少長ければいずれの長さでもよい。寸法
Ｌ１およびＬ２が約７５ｍｍの場合、全長は例えば１７
５．０ｍｍであれば適切である。

【００５６】ブラケット１１４は、本体を支持するのに
十分な強度があり、コピー機または印刷機内の構成品と
化学的反応を起こさない、耐久性があって適切ないずれ
の素材で構成されてもよい。例えばブラケット１１４
は、ステンレスからなる。

【００５７】ブラケット１１４は、本体１１０を支持で
きる適切ないかなる形状でもよい。例えば、ブラケット
１１４は全体的に長円形で、例えば１００ｍｍの長さＬ
Ｂと約５０．０ｍｍの幅ＷＢとを有する。図３に示すと
おりブラケット１１４は、板部１５０に加え、電気的コ
ネクタ１５４を電線の形状である導管１５６へ接続する
コネクタ部１５２を含んでもよい。導管１５６は、電源
１０４に電気的に接続される。

【００５８】ブラケット１１４は、板部１５０に接続さ
れた支持部１４２を含むことが考えられる。支持部１４
２は、ブラケット１１４の板部１５０に実質的に垂直な
開口部１６０を有する。開口部１６０は、本体１１０の
旋回軸点となる。支持部１４２は、例えば２．５ｍｍの
厚さＳＴを有する。ブラケット１１４は、例えば約２．
５ｍｍの厚さＴ（図４参照のこと）などの、いずれかの
適切な厚さを有する。

【００５９】ブラケット１１４は、いかなる適切な工程
によって作成されてもよく、例えば金属を鍛造またはプ
レス加工して形成するか、もしくは導電性プラスチック
から成形することができる。ブラケット１１４が例えば
ステンレスなどの導電性金属で構成される場合、ブラケ
ット１１４をシート状金属から形成し、支持部１４２
を、開口部１６０が板部１５０に垂直になる所定の位置
にまで曲げ加工することによって形成できる。

【００６０】ブラケット１１４は、溶接、もしくは接着
剤または留め具の使用などのいずれかの適切な方法で現
像機ハウジング１０６に固定される。例えばブラケット
１１４の板部１５０に開口１５８を設け、それに留め具
１６２を差し込むことによってブラケット１１４をハウ
ジング１０６に固定することができる。

【００６１】図４に、デバイス１００の支持部１４２を
さらに詳細に示す。開口部１６０は開口１４４を含む。
開口１４４は、例えば円形、長円形、またはいずれかの
多角形などの適切な形状を有する。

【００６２】本願出願人は、開口１４４が図４に示すと
おり三角形であることが好ましいと考える。開口１４４
は、各々がほぼ同一の寸法である側面Ｓによって規定さ
れる。開口１４４はその角が曲率半径ＲＲを含んでもよ
い。開口１４４には、本体１１０の直径Ｄ_Rよりわずか
に大きい直径Ｄ_lを有する内接円が描けることが好まし
い。例えば、約１．７ｍｍの直径Ｄ_Rに対して直径Ｄ_lの
寸法は約２．０ｍｍである。

【００６３】三角形の開口１４４を設けることにより、
本体１１０が接続位置にまでたわむと、図に点線で示す
とおり本体１１０は、開口１４４の二つの側面１６４に
押し付けられる。本体１１０が側面１６４に接触する
と、側面１６４は本体１１０の外部周縁部１１８を摩滅
させて食い込み、本体の外部周縁部１１８に溝（図示せ
ず）を形成する。それにより、本体１１０が第一の軸線
１２２（図３を参照のこと）に沿って移動することを防
止する。

【００６４】図５において、本発明の他の実施形態を電
荷伝達デバイス２００によって示す。デバイス２００
は、デバイス１００の本体１１０と同様の本体２１０を
有する点で、デバイス１００と類似する。本体２１０
は、例えばネジ切りされた金属ネジなどの形態の留め具
２１４によって、旋回可能な状態で現像機ハウジング２
０６に取り付けられる。ネジ２１４は、本体２１０内の
開口２６２を通じて本体２１０と接続する。

【００６５】本体２１０は、その外部周縁部２１８に沿
って、第一のローラ軸２３２および第二のローラ軸２３
４と電気的に接続する。本体１１０と同様に本体２１０
はたわみ、それにより本体２１０と第一のローラ軸２３
２との間、および本体２１０と第二のローラ軸２３４と
の間に法線方向の力が加わる。ネジ２１４が、本体２１
０上に配置されるコネクタ２５４を固定する。コネクタ
２５４は、導管２５６と電気的に接続する。導管２５６
は、電源（図示せず）に接続する。

【００６６】図６において、本発明のさらに他の実施形
態を電荷伝達デバイス３００によって示す。デバイス３
００は、デバイス１００の本体１１０と同様の本体３１
０を有する点で、デバイス１００と類似する。本体３１
０は、デバイス１００の本体１１０と類似し、第一のロ
ーラ軸３３２および第二のローラ軸３３４との間に、た
わんだ状態で配置される。本体３１０の外部周縁部３１
８は第一のローラ軸３３２および第二のローラ軸３３４
と接触し、それにより電荷の伝達を実施する。

【００６７】本体３１０は、圧着式ワイヤコネクタの形
態である第一の要素３１４によって、現像機ハウジング
３０６に取り付けられる。圧着式ワイヤコネクタ３１４
は、本体３１０に巻き付く部分を含む。圧着式ワイヤコ
ネクタ３１４は、例えばネジ３７０によって現像機ハウ
ジングに固定される。ネジ３７０はまた、第一の要素３
１４の上から配置されるワイヤ端子３５４も固定する。
ワイヤ端子３５４はワイヤ３５６に接続し、ワイヤ３５
６は電源（図示せず）に接続する。

【００６８】ロッドの長手方向に沿って伸長するファイ
バを含む円筒形ロッド型材を有する電荷伝達デバイスに
よって、可撓性があり簡素で耐久性のあるデバイスが実
現する。このような型材は、低コストにて作成および取
り付けができ、耐久性がある。

【００６９】電荷伝達デバイスにおいて、基質内に複数
の導電性ファイバを含み、そのデバイスの外部周縁部を
用いて荷電すべき装置に接触する本発明の電荷伝達デバ
イスによって、デバイスの摩滅は最小限に抑えられ、フ
ァイバが破断してコピー機または印刷機内に混入するこ
ともない。さらに、現像電極または荷電電極などの精密
器械における短絡の発生数も最低限に抑えられる。

【００７０】円筒形状である電荷伝達デバイスによっ
て、デバイスの摩滅は最小限に抑えられ、使用初期の慣
らし接触を通じて十分で連続的な接触が実現する。

【００７１】本質的に可撓性のある電荷伝達デバイスに
よって、確実な接触が容易に可能になり、断続的な接触
に関連する問題が排除される。

【００７２】簡素な円筒形ロッド型材を用いる電荷伝達
デバイスによって、電荷伝達デバイスに対する高コスト
の細工および工学技術の使用は避けられる。

【００７３】全体的にロッド形状であるメンバを含む電
荷伝達デバイスを用いれば、コピー機または印刷機の現
場での簡素で容易、かつ低コストの改装が可能となる。

【００７４】導電性カーボンファイバを含む円筒形ロッ
ドの形態である電荷伝達デバイスによって、導電性軸受
けを使用する必要がなくなる。

【００７５】円筒形に配置された一連のカーボンファイ
バによって構成される電荷伝達デバイスによって、電気
的不具合の簡素で容易な診断が可能なデバイスが提供さ
れる。

【００７６】母体内に設けられた導電性ファイバからな
る円筒形ロッドの形態である電荷伝達デバイスによっ
て、容易に交換できる荷電デバイスが提供される。

【００７７】強度を有しながらも可撓性のある接触メン
バを含む電荷伝達デバイスによって、接触メンバ自体を
用いて荷電デバイスのバネ力または接触力を供給でき、
バネまたは力を加える他のメンバを必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による、並行方向に伸長し電荷を伝達
する複数の導電性ファイバを有するデバイスを含む現像
機ユニットを示す部分平面図である。

【図２】 図１のデバイスを含む現像機ユニットを示す
平面図である。

【図３】 図１のデバイスに使用するブラケットを示す
平面図である。

【図４】 図３のブラケットを示す端面図である。

【図５】 本発明の電荷伝達デバイスの他の実施形態を
示す平面図である。

【図６】 本発明の電荷伝達デバイスのさらに他の実施
形態を示す平面図である。

【図７】 図１の電荷伝達デバイスを含む印刷機を示す
略立面図である。

【符号の説明】

２ 印刷機、５２ 第一の現像機ロール、５３ 現像機
ユニット、１００ 電荷伝達デバイス、１０２ 第二の
現像機ロール、１０６ 現像機ハウジング、１１０ 本
体、１１２ 第一の接触領域、１１４ ブラケット（第
一の要素）、１１６ 第二の接触領域、１１８ 外部周
縁部、１２０ 導電性ファイバ、１２６第三の接触領
域。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いの間に電位を有する第一の要素と第
   二の要素との間で電荷を伝達するデバイスにおいて、 複数の導電性カーボンファイバを含む本体を有し、 前記ファイバの実質的な部分は第一の軸線に実質的に平
   行な方向へ伸長し、 前記本体は、前記第一の要素と接触する第一の接触領域
   を有し、 さらに前記本体はその周縁部に、前記第一の接触領域と
   は間隔をあけて、前記第二の要素と接触する第二の接触
   領域を有することを特徴とする電荷伝達デバイス。
2. 【請求項２】 静電潜像が光伝導メンバに記録されるタ
   イプの電子写真式印刷機内で使用される現像機ユニット
   であって、互いの間に電位を有する現像機ユニットと第
   二の要素との間で電荷が移動される現像機ユニットにお
   いて、 供給用のトナー粒子を保管するチャンバーを形成し、第
   一の要素が作動上連係するハウジングと、 前記ハウジングと作動上連係し、その表面にて前記トナ
   ー粒子を前記ハウジングの前記チャンバーから前記光伝
   導メンバへと転送する現像機ロールと、 前記第一の要素と前記第二の要素との間で電荷を伝達す
   るデバイスと、を含み、前記デバイスは複数の導電性カ
   ーボンファイバを含む本体を有し、前記ファイバの実質
   的な部分は第一の軸線に実質的に平行な方向へ伸長し、
   前記本体は前記第一の要素と接触する第一の接触領域を
   有し、さらに前記本体はその周縁部に、第一の接触領域
   とは間隔をあけて第二の要素と接触する第二の接触領域
   を有することを特徴とする現像機ユニット。
3. 【請求項３】 相互間に電位を有する第一の要素および
   第二の要素と、前記第一の要素と前記第二の要素との間
   で電荷を伝達するデバイスとを含む印刷装置において、
   前記デバイスは、 複数の導電性ファイバを含む本体を有し、前記ファイバ
   の実質的部分は第一の軸線に実質的に平行な方向へ伸長
   し、前記本体は第一の要素と接触する第一の接触領域を
   有し、さらに前記本体はその周縁部に、第一の接触領域
   とは間隔をあけて第二の要素と接触する第二の接触領域
   を有することを特徴とする印刷装置。