JPH06290895A - Device removing electric charge from surface - Google Patents
Device removing electric charge from surfaceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、概して、電流を導通す
るコネクター、スイッチ及びセンサー等の電子部品に関
する。また、本発明は概して表面に蓄積された静電荷を
中和、除去するための装置に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to electronic components such as connectors, switches and sensors that conduct current. The invention also relates generally to an apparatus for neutralizing and removing electrostatic charge accumulated on a surface.
【0002】特に、本発明は、上記電子部品及び静電気
除去装置を適正な動作のために必要とする種々のタイプ
の機器及び他の用途に有用である電子部品及び静電気除
去装置に関する。具体的には、本発明の電子部品及び静
電気除去装置は各々、ポリマーマトリックス内に概して
円形の小さな断面の導電繊維を複数有する引抜き成形複
合部材を具備し、これらの繊維はこのポリマーマトリッ
クス内で、該部材の軸方向に平行に配向され、かつ、複
合部材の一端から他端に連続しており、該部材の一端が
小繊維にばらけたブラシ状の構造をしている。ここで記
述する電子部品はとりわけ、現在のデジタル及びアナロ
グ信号処理の実践により代表される低エネルギーの電子
的/ミクロ電子的信号レベル回路に適するものであり、
一方以下に述べる静電気除去装置はコピー用紙等の誘電
体物質から蓄積された静電荷を除去又は中和するよう理
想的に設計される。このような電子部品及び装置を用い
る典型的な装置の種類としては静電写真印刷装置があ
る。In particular, the present invention relates to electronic components and static eliminators that are useful in various types of equipment and other applications that require the electronic components and static eliminators described above for proper operation. Specifically, the electronic component and static eliminator of the present invention each comprise a pultruded composite member having a plurality of generally circular, small cross-section conductive fibers within a polymer matrix, the fibers being within the polymer matrix, The member is oriented parallel to the axial direction of the member and is continuous from one end to the other end of the composite member, and one end of the member has a brush-like structure in which small fibers are scattered. The electronic components described herein are particularly suitable for low energy electronic / microelectronic signal level circuits represented by current digital and analog signal processing practices,
On the other hand, the static eliminator described below is ideally designed to remove or neutralize accumulated electrostatic charges from dielectric materials such as copy paper. A typical type of device using such electronic components and devices is an electrostatographic printing device.
【0003】[0003]
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】現在、一
般に使用される静電写真印刷装置では、通常、感光性絶
縁部材は一様の電圧に帯電され、その後、複写すべき原
稿文書の光画像に露光される。この露光により、露光領
域又は背景領域で感光性絶縁表面を放電させ、原稿文書
内に含まれる画像に対応する静電潜像を該部材上に形成
する。或るいは、光ビームを変調し、これを用いて帯電
された感光面領域を選択的に放電させ、感光体上に所望
の情報を記録してもよい。一般的に、このようなシステ
ムはレーザービームを使用する。次いで、感光性絶縁表
面上の静電潜像はこの技術分野ではトナーと呼ばれる現
像粉により画像を現像することにより可視化される。大
抵の現像システムは荷電されたキャリア粒子と摩擦電気
により該キャリア粒子に付着している荷電されたトナー
粒子の両者を含む現像剤を使用する。現像に際して、感
光体絶縁領域の画像領域の荷電パターンがキャリア粒子
からトナー粒子を引き寄せ、感光体領域上に粒子画像を
形成する。次いでこのトナー画像はコピー用紙等の静電
写真印刷装置内で搬送される担持体表面に転写される。
このトナー画像は加熱または加圧によりコピー用紙に恒
久的に固定される。BACKGROUND OF THE INVENTION In the currently commonly used electrostatographic printing apparatus, the photosensitive insulating member is usually charged to a uniform voltage and then an optical image of the original document to be copied. Exposed. This exposure discharges the photosensitive insulating surface in the exposed or background areas to form an electrostatic latent image on the member corresponding to the image contained in the original document. Alternatively, a light beam may be modulated and used to selectively discharge the charged photosensitive surface area to record desired information on the photoreceptor. Generally, such systems use a laser beam. The electrostatic latent image on the photosensitive insulating surface is then visualized by developing the image with a developer powder called toner in the art. Most development systems use a developer that contains both charged carrier particles and charged toner particles that are triboelectrically attached to the carrier particles. During development, the charge pattern in the image area of the photoreceptor insulation area attracts toner particles from the carrier particles to form a particle image on the photoreceptor area. The toner image is then transferred to the surface of a carrier such as copy paper which is transported within the electrostatographic printing apparatus.
This toner image is permanently fixed to the copy sheet by heating or pressing.
【0004】このような静電写真印刷装置の商業的使用
では感光体は原稿からの高速複数コピーを可能にするた
めに、一般に高速で移動するベルトまたはドラムにより
構成される。このような状況下では移動する感光体はゼ
ログラフィックプロセスで生じるスプリアスな電流の全
てを接地する経路を提供するように電気的に接地されな
ければならない。これは通常、導電繊維からなる接地ブ
ラシに接触する感光体ベルト又はドラムの一側における
接地ストリップとして形成される。このようなブラシの
内あるものは繊維径が細く、かつ脆く、そのためブラシ
が脱落し易いという欠陥があり、これが、自動複写装置
における高電圧帯電装置について特に、脱落した導電繊
維がこの帯電ワイヤーに接触するとこれがアーク放電を
起こしワイヤー上にホットスポットを生じさせ、その結
果ワイヤーが融け、コロトロンを破壊するという問題を
引き起こし兼ねない。これは破壊的かつ致命的な損害で
あり、予定外の、訓練されたオペレターによる装置の修
理を必要とする。また繊維が装置を汚染し、コロナ帯電
の均一性の障害となる。In the commercial use of such electrostatographic printing devices, the photoreceptor is generally comprised of a fast moving belt or drum to allow high speed multiple copies from the original document. Under these circumstances, the moving photoreceptor must be electrically grounded to provide a path to ground all the spurious currents that occur in the xerographic process. It is usually formed as a ground strip on one side of the photoreceptor belt or drum that contacts a ground brush of conductive fibers. Some of these brushes have a small fiber diameter and are fragile, which makes the brush easy to fall off.This is especially true for high-voltage charging devices in automatic copying machines. On contact, this can cause arcing and hot spots on the wire, which can cause the wire to melt and destroy the corotron. This is catastrophic and fatal damage and requires unplanned, trained operator repair of the device. Fibers also contaminate the device and interfere with the uniformity of corona charging.
【0005】更にこのような静電写真印刷装置の商業的
利用では、装置内の各所に電源及び/又は論理信号を分
配する必要がある。従来の方法によれば、これは慣用の
ワイヤーを使用し、各機内においてハーネスを接続する
ことにより自動化された装置における様々な機能要素に
電源及び論理信号を配給する形態を採っていた。このよ
うな配給システムではワイヤーと各部に電気的コネクタ
ーを装備する必要がある。更に、例えば、コピー用紙や
原稿等の位置を感知するセンサーやスイッチを装備する
必要がある。同様に、機能起動及び停止をするためにイ
ンターロック等のその他の電気デバイスが与えられる。Further, commercial use of such electrostatographic printing machines requires the distribution of power and / or logic signals throughout the machine. According to conventional methods, this took the form of using conventional wires to distribute power and logic signals to various functional elements in the automated device by connecting harnesses within each machine. In such a distribution system it is necessary to equip the wires and parts with electrical connectors. Further, for example, it is necessary to equip a sensor and a switch for detecting the position of copy paper or a document. Similarly, other electrical devices such as interlocks are provided to activate and deactivate functions.
【0006】これらの機能を果たすごく一般的なデバイ
スは従来より金属間接点を用い関連電子回路を完成させ
ていた。この長期にわたる従来方法は多くの応用では非
常に有効であったが、幾つかの困難を伴っていた。例え
ば、金属の酸化による絶縁膜の形成により、金属接点の
一方又は両方が時間と共に劣化する。この膜は機械的な
接触力または回路内に存在する低いエネルギー電力(5
v、10mA)では突き破ることが出来ない。このこと
は、ホルム(Holm)の「電気接点」第4版1ページ(19
67年Springer-Verlag 刊行)に記載事項により更に複
雑化される。即ち、接点が非常に硬い場合には如何なる
力を以てしても極少数の局所的なスポット以外で接触を
生じさせることは出来ない。更に、腐食接点は電波周波
数干渉(ノイズ)の原因となり、微妙な回路に障害を与
える可能もある。更に、従来の金属間接点は塵その他の
機内環境における残骸による汚染に影響を受け易い。例
えば、静電写真印刷装置では、トナー粒子が空気により
機内に撒き散らされ、集合し、このような接点に沈着し
得る。印刷装置に共通の汚染として、定着解離剤として
通常使用されるシリコーンオイルがある。この汚染も必
要な金属間接触を禁ずるのに十分である。従って、直接
的な金属間接点は低エネルギー回路では特に信頼性が低
い。このような接点の信頼性を、特に低エネルギー用途
のために、向上させるために、接点を予め、金、パラジ
ウム、銀、ロジウム等の貴金属、または、パラジウム・
ニッケル等の特殊開発合金から作るか、或るいは他の応
用では接点を真空中に設けたり、または密閉したりして
いた。更に、金属接点は自己破壊したり、焼き切れたり
することもある。というのも大抵の金属は熱伝導率が正
の係数を有し、電流密度の増加により接触スポットが熱
をもち、さらに抵抗が増し、それにより増加した電流に
より更に熱せられ、ついには焼け切れ、或るいは融けて
しまう。電流が殺到する現象が電流の導通を支配する
と、最終破壊となる。汚染に対して敏感であるために信
頼性に欠けるのに加えて、従来の金属接点、特にスライ
ド接点は、大きな垂直力により、長期の使用により摩耗
し易い。Very common devices that perform these functions have traditionally completed the associated electronic circuits using metal indirect points. While this long-standing conventional method was very effective in many applications, it had some difficulties. For example, the formation of an insulating film by oxidation of a metal causes one or both of the metal contacts to deteriorate with time. This membrane is either a mechanical contact force or a low energy power (5
(v, 10mA) cannot break through. This is because Holm's "Electrical Contact", 4th Edition, page 1 (19
(67 Springer-Verlag)) and further complicated by the description. That is, if the contact is very hard, it is not possible to make contact with anything but a very small number of local spots with any force. Further, the corrosion contact causes radio frequency interference (noise), which may cause a delicate circuit failure. Moreover, conventional metal indirect points are susceptible to contamination by dust and other debris in the in-flight environment. For example, in an electrostatographic printing machine, toner particles may be sprinkled by air into the machine, aggregate, and deposit at such contacts. A common contaminant in printing devices is silicone oil, which is commonly used as a fixing and releasing agent. This contamination is also sufficient to prevent the required metal-to-metal contact. Therefore, direct metal indirect points are particularly unreliable in low energy circuits. In order to improve the reliability of such contacts, especially for low energy applications, the contacts may be pre-filled with precious metals such as gold, palladium, silver, rhodium, or palladium.
It was made from a specially developed alloy such as nickel, or in other applications the contacts were placed in a vacuum or sealed. In addition, metal contacts can self-destruct or burn out. Because most metals have a positive coefficient of thermal conductivity, increasing the current density causes the contact spot to heat up, further increasing the resistance, which is further heated by the increased current and eventually burns out. Somehow it melts. When the phenomenon of flooding of current dominates the conduction of current, it is the final destruction. In addition to being unreliable due to its sensitivity to contamination, conventional metal contacts, especially sliding contacts, are subject to wear due to long vertical use due to the large vertical forces.
【0007】先に述べたように、コピー用紙または同等
な支持体表面はトナー画像が感光性絶縁部材から転写さ
れるに先立ち、静電写真印刷装置内で適所に搬送される
必要がある。トナー画像が転写されると、コピー用紙は
次の静電写真動作またはコピー用紙の排紙のために静電
写真印刷装置内で搬送される。コピー用紙の搬送プロセ
スに用いられるガイド部材及び搬送機構がコピー用紙に
対し摩擦接触し、これにより、摩擦電荷が発生すること
になる。更に、静電写真印刷装置内で意図的に生成され
る電荷もまたコピー用紙上に誘導される。これらの電荷
は正または負のいずれかの極性を有する。その誘電特性
によりコピー用紙又は同等な支持体表面はこれらの電荷
を受け保持する。As mentioned above, the copy paper or equivalent support surface must be transported into place in the electrostatographic printing machine prior to the toner image being transferred from the photosensitive insulating member. Once the toner image is transferred, the copy sheet is transported within the electrostatographic printing machine for the next electrostatographic operation or ejection of the copy sheet. The guide member and the transport mechanism used in the process of transporting the copy sheet are brought into frictional contact with the copy sheet, which causes frictional charge. In addition, the charge that is intentionally generated in the electrostatographic printing machine is also induced on the copy paper. These charges have either positive or negative polarity. Due to its dielectric properties, the copy paper or equivalent support surface receives and retains these charges.
【0008】これらの電荷の蓄積はコピー用紙の扱い及
び搬送に対し非常に害を及ぼす。コピー用紙は薄くかつ
柔らかい為、静電荷によりコピー用紙は静電写真印刷装
置内の或る位置又は部材から反発力をうけ、また別な位
置では引き付けられることになる。更に静電荷により複
数のコピー用紙がくっつき易くなり、動作の際に静電写
真印刷装置において潜在的に紙詰まりを引き起こしやす
い。複数のコピー用紙における蓄積静電荷は静電写真印
刷装置の使用者に対する放電による電気ショックを引き
起こすという欠点もある。最後に、コピー用紙上に蓄積
される静電荷は画質に害を与えることが知られている。
即ち、静電写真印刷装置内に存在するトナー粒子及びそ
の他の汚物が帯電したコピー用紙にくっつき背景品質を
劣化させることになる。The accumulation of these charges is very detrimental to the handling and transport of copy paper. Because copy paper is thin and soft, electrostatic charge causes the copy paper to be repelled by some position or member within the electrostatographic printing apparatus and attracted at another position. In addition, electrostatic charges tend to stick multiple copy sheets together, potentially causing paper jams in the electrostatographic printing machine during operation. The electrostatic charge buildup on multiple copy sheets also has the disadvantage of causing electrical shock to the user of the electrostatographic printing apparatus by discharge. Finally, the electrostatic charge that builds up on copy paper is known to be detrimental to image quality.
That is, toner particles and other contaminants present in the electrostatographic printing machine will stick to the charged copy paper and degrade the background quality.
【0009】コピー用紙上の蓄積静電荷を除去又は中和
するために幾つかの方法及び装置が提案されている。初
期の概念はコピー用紙のまわりの空気をイオン化し接地
経路を生じさせる独立して電力供給する装置であった。
しかし、この装置は製造及び動作が高価であり、その
上、オゾンを発生する。最近の概念はコピー用紙がコピ
ー機から排紙される際にコピー用紙の表面にわたり引き
ずるように配置された接地光沢金属を使用している。こ
の「光沢金属」装置はシートの除電において完全なもの
では無いので、静電写真印刷装置内での帯電したコピー
用紙の扱いにおける困難を完全に削減することは出来な
かった。更に、この光沢金属はコピー用紙表面の作られ
たばかりの画像を引っ掻いてしまうことがあった。Several methods and devices have been proposed to remove or neutralize accumulated electrostatic charge on copy paper. The early concept was an independently powered device that ionized the air around the copy sheet and created a ground path.
However, this device is expensive to manufacture and operate and, in addition, produces ozone. Recent concepts use ground gloss metal that is arranged to drag across the surface of the copy sheet as it exits the copier. Since this "gloss metal" device is not perfect at static elimination of sheets, the difficulty in handling charged copy paper in electrostatographic printing machines could not be completely eliminated. In addition, the glossy metal can scratch the freshly made image on the copy paper surface.
【0010】最近、コピー用紙上に蓄積された静電荷の
除去を促すために静電写真印刷装置内では様々な態様の
ブラシが使用される。一般に、これらの静電気除去ブラ
シは静電写真印刷装置内の必要箇所に配置され、コピー
用紙が搬送機構により処理される前に静電気除去ブラシ
の接地繊維に接触して通過するようになっている。ブラ
シ形式の静電気除去機は電荷を除去するのに有効である
ことを証明してきたが、使用される材料及び構成により
幾つかの欠点が認識されている。Recently, various forms of brushes have been used in electrostatographic printing machines to aid in the removal of electrostatic charges accumulated on copy paper. Generally, these static eliminator brushes are located in the required locations within the electrostatographic printing machine to allow the copy sheets to contact and pass through the ground fibers of the static eliminator brush before being processed by the transport mechanism. Although brush-type static eliminators have proven effective in removing charge, several drawbacks have been recognized depending on the materials and construction used.
【0011】例えば、金属ブラシを用いる静電気除去装
置は連続動作後、限られた有効寿命があることが知られ
ている。或るいは、静電気除去ブラシはブラシ繊維の柔
軟性を確保するために比較的長い、即ち、15乃至25mmの
長さの導電性炭素繊維を用いて開発されてきた。しか
し、これらの比較的長さが長い導電性炭素繊維は細い炭
素繊維固有の脆さにより、ブラシから脱落しやす。上述
した感光体接点ブラシに関して、これらの比較的長い導
電性炭素繊維が静電写真印刷装置に一般的な複数の高電
圧帯電装置の一つの帯電ワイヤーに接触し、電橋する
と、アーク放電を起こし帯電ワイヤーを破損する傾向に
ある。このワイヤーの破損は破壊的で、修復不能であ
り、帯電装置の均一性を損ない、その結果、予定外の装
置の修理が必要となる。高電気抵抗率の炭素繊維が開発
され、静電写真印刷装置内でのアーク放電を最小にする
ために使用されているが、多くの理由で、高抵抗率低導
電性の静電気除去ブラシは常に望ましいというわけでは
ない。For example, it is known that a static eliminator using a metal brush has a limited useful life after continuous operation. Alternatively, antistatic brushes have been developed with relatively long, i.e. 15 to 25 mm, lengths of conductive carbon fiber to ensure the flexibility of the brush fibers. However, these relatively long conductive carbon fibers easily fall off from the brush due to the brittleness inherent to the thin carbon fibers. With respect to the photoreceptor contact brush described above, these relatively long conductive carbon fibers contact one charging wire of a plurality of high-voltage charging devices that are common in electrostatographic printing devices and, when bridged, cause arcing. It tends to damage the charging wire. This wire breakage is catastrophic and irreparable, impairing the uniformity of the charging device, resulting in unscheduled device repairs. Although high electrical resistivity carbon fibers have been developed and used to minimize arcing in electrostatographic printing machines, for many reasons high resistivity low conductivity antistatic brushes have always been used. Not desirable.
【0012】Franks等に付与された米国特許4,553,191
号は約21×103ohm-cm 乃至1 ×106ohm-cmの抵抗率を有
する弾力的、柔軟な細い繊維を複数有する静電気除去装
置を開示する。この繊維は局部的に炭化されたポリアク
リロニトリル繊維で構成されることが好ましい。US Pat. No. 4,553,191 to Franks et al.
U.S. Pat. No. 5,968,049 discloses a static eliminator having a plurality of elastic, flexible, fine fibers having a resistivity of about 21 × 10 3 ohm-cm to 1 × 10 6 ohm-cm. The fibers are preferably composed of locally carbonized polyacrylonitrile fibers.
【0013】Springer-Verlay 発行のRagnar Holm の
「電気接触」(第4版、1967年)の1−53、118−
134、228、259ページは電気接触、特に金属接
触の理論の包括的記述である。1-53, 118- of Ragnar Holm's "Electrical Contact" (4th edition, 1967), published by Springer-Verlay.
Pages 134, 228, 259 are a comprehensive description of the theory of electrical contacts, especially metal contacts.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明はポリマーマトリ
ックスにおいてポリマーマトリックス内に概して円形の
小さな断面の導電繊維を複数有する非金属の引抜き成形
複合部材を具備する、別の部材と電気接触させるための
電気部材に関し、その繊維はポリマーマトリックス内
で、該部材の軸方向にほぼ平行に配向され、かつ、これ
らの繊維は該部材の一端から他端に連続して該部材の各
端部で複数の電気接点を提供し、該複合部材の一端が密
に分配されたフィラメント接触を提供する複数の繊維か
らなる小繊維化されたブラシ状の構造を有し、そのブラ
シ状構造の繊維の端部が電気的な接触面を構成してい
る。例えば、この電子要素はスイッチ、センサー又はコ
ネクター等の電子デバイスで使用される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a polymer matrix for electrical contact with another member comprising a non-metallic pultruded composite member having a plurality of generally circular small cross-section conductive fibers within the polymer matrix. For an electrical member, the fibers are oriented in a polymer matrix substantially parallel to the axial direction of the member, and the fibers are continuous from one end of the member to the other at a plurality of ends of the member. The composite member has a fibrillated brush-like structure composed of a plurality of fibers that provide electrical contact and one end of the composite member provides densely distributed filament contact, the ends of the fibers of the brush-like structure being It constitutes the electrical contact surface. For example, this electronic element is used in electronic devices such as switches, sensors or connectors.
【0015】本発明の別の態様において、この電気部品
は、静電写真印刷装置の移動する感光性部材用の導電性
の接地ブラシを提供するのに使用される。In another aspect of the invention, the electrical component is used to provide a conductive ground brush for the moving photosensitive member of an electrostatographic printing machine.
【0016】本発明はコピー用紙等の支持体表面から電
荷を除去するための静電気除去装置及び方法にも向けら
れる。本発明の静電気除去装置はポリマーマトリックス
内に複数の導電繊維を具備する非金属の引抜き成形複合
部材を含む。複数の導電繊維はポリマーマトリックス内
で該引抜き成形複合部材の長手方向に配向され、該部材
内で連続的に延びている。この引抜き成形複合部材は支
持体表面に接触するための複数の導導電繊維の露出した
長手部分から形成されたブラシ状構造を含む小繊維化さ
れた端部を少なくとも一つ有する。The present invention is also directed to a static eliminator and method for removing charge from the surface of a support such as copy paper. The static eliminator of the present invention comprises a non-metallic pultruded composite member having a plurality of conductive fibers within a polymer matrix. A plurality of conductive fibers are oriented within the polymer matrix in the longitudinal direction of the pultruded composite member and extend continuously within the member. The pultruded composite member has at least one fibrillated end that includes a brush-like structure formed from exposed longitudinal portions of a plurality of conductive conductive fibers for contacting a support surface.
【0017】静電気除去装置は更に引抜き成形複合部材
または複数の引抜き成形複合部材を保持する為のベース
部材を具備し、このベース部材は複数の導電繊維から電
荷が移動できるように導電繊維と接続している。或るい
は、本発明の静電気除去装置の引抜き成形複合部材は概
して、平坦な形状をしており、かつ引抜き成形複合部材
のベース端部は複数の導電繊維から電荷が移動できるよ
うに導電繊維と電気的に接続する手段を具備する。この
ため、本発明の静電気除去装置は基本的には単独装置と
して一体的に構成される。静電気除去装置は、典型的に
は、静電写真印刷装置内を搬送されるコピー用紙の蓄積
電荷を除去する為に静電写真印刷装置に組み込まれる。The static eliminator further comprises a base member for holding the pultruded composite member or a plurality of pultruded composite members, the base member being connected to the conductive fibers so that charges can be transferred from the plurality of conductive fibers. ing. Alternatively, the pultruded composite member of the static eliminator of the present invention has a generally flat shape, and the base end of the pultruded composite member is made of conductive fibers so that charges can be transferred from the plurality of conductive fibers. A means for electrically connecting is provided. Therefore, the static eliminator of the present invention is basically integrally formed as a single device. The static eliminator is typically incorporated into an electrostatographic printing machine to remove accumulated charge on copy sheets carried within the electrostatographic printing machine.
【0018】[0018]
【実施例】本発明は以下の代表的な図面に基づいて記述
するが、これらの図面においては各部の寸法は必ずしも
正確なものではなく、むしろ解説、記述を明瞭にするた
めに誇張、または歪んでいることもある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described based on the following representative drawings, but the dimensions of each part in these drawings are not necessarily accurate, but rather exaggerated or distorted for clarity of explanation and description. Sometimes I'm out.
【0019】本発明によれば電子部品が提供され、信頼
性が高く、低価格でかつ簡単に製造出来、さらに低エネ
ルギー回路にて確実に動作可能なスイッチ、センサー、
コネクター、インターロック等の電流を導通するための
様々な電子デバイスを提供する。一般にはこれらのデバ
イスは数ミリボルト乃至数百ボルトの範囲の低電圧及
び、例えば数十乃至数百アンペアの電力印加に対するも
のではなく、数マイクロアンペア乃至数百ミリアンペア
の範囲の低電流を使用する低エネルギーデバイスであ
る。本発明は所定の用途においては一桁のアンペア領域
で使用することも可能であるが、電力損失を許容し得る
高抵抗回路で最良の結果が得られる。なお、これらのデ
バイスは過剰の熱発生がなければ、一定の使用において
は、例えば1万ボルト以上の高電圧領域でも用いること
が可能である。これらのデバイスは、先に述べたように
固有の電力損失が許容される場合に一定の低電力用途で
使用可能であるが、一般的な電気デバイスの分野におい
てその性質上電子的であり、つまり、基本的には信号レ
ベルの回路で利用されることを意味する。更に、これら
の電子デバイスは電気的機能を果たすのに加えて、機械
的または機構的機能を果たすことが可能である。上述の
長所は一般に引抜き成形として知られる製造方法及び引
抜き成形の少なくとも一端を小繊維化することにより実
現される。According to the present invention, an electronic component is provided, which is highly reliable, can be manufactured at low cost and easily, and can operate reliably in a low energy circuit.
Various electronic devices for conducting current such as connectors and interlocks are provided. Generally, these devices are not for low voltages in the range of a few millivolts to hundreds of volts and low currents in the range of a few microamps to a few hundreds of milliamps, rather than for power applications of, for example, tens to hundreds of amps. It is an energy device. Although the present invention may be used in the single digit amperage range for certain applications, it will provide the best results with high resistance circuits that can tolerate power loss. It should be noted that these devices can be used even in a high voltage region of, for example, 10,000 V or more in a certain use, provided that excessive heat is not generated. While these devices can be used in certain low power applications where the inherent power dissipation is acceptable, as mentioned above, they are electronic in their nature in the general electrical device field, that is, , Basically means to be used in signal level circuits. Further, these electronic devices can perform mechanical or mechanical functions in addition to performing electrical functions. The above advantages are realized by a manufacturing method commonly known as pultrusion and by fibrillating at least one end of pultrusion.
【0020】本発明によれば一端に小繊維化されたブラ
シ状構造を有する引抜き成形複合部材から電子部品が構
成され、このブラシ状構造の一端が他の部品に対し密に
配置されたフィラメント接触を提供する。密に配置され
たフィラメント接触という用語により、もう一つの接触
面との電気的接触を保証するとりわけ高度に豊富な接触
であることを意図し、この際、接触部品は1mm2 当り1
000本超の独立した導電繊維を有する。好適な実施例
では、レーザーの使用により、引抜き成形部材は単独工
程で独立したセグメントに切断され、小繊維化すること
が可能である。このレーザーによる小繊維化工程が、迅
速かつクリーンなプログラム可能な方法を提供する。即
ち、この方法により、電気接点は低コスト、長寿命、低
電気ノイズで、脱落せず、かつ固体材料のように機械加
工可能で、さらに耐久性を有し、簡単に交換可能な、汚
染を起こさない導電性接触を提供するよう形成される。
一方、ブラシ状構造は個々の繊維の直径より数倍大きな
長さを有し、これにより変形の際には塊として弾力的に
挙動する柔らかい弾性を有する柔軟なブラシを提供し、
その結果電子接触で所望なレベルの豊富な接触を提供す
る電子接点を形成することが可能となる。更には、ブラ
シ状繊維の長さが繊維の直径の5倍より短かく、端末部
が比較的剛性を有する接触面を提供するミクロな構造を
提供するという長所をも有する。According to the present invention, an electronic component is composed of a pultruded composite member having a fibrillated brush-like structure at one end, and one end of the brush-like structure is in close contact with another component for filament contact. I will provide a. The term densely arranged filament contacts is intended to be a particularly highly abundant contact which ensures an electrical contact with another contact surface, where the contact parts are 1 per mm 2
It has more than 000 independent conductive fibers. In the preferred embodiment, the use of a laser allows the pultruded member to be cut into discrete segments and fibrillated in a single step. This laser fibrillation process provides a fast and clean programmable method. That is, by this method, the electrical contacts are low cost, long life, low electrical noise, do not fall off, can be machined like solid material, have more durable, easily replaceable, no pollution. Formed to provide a conductive contact that does not occur.
On the other hand, the brush-like structure has a length several times larger than the diameter of the individual fibers, thereby providing a flexible brush with soft elasticity that elastically behaves as a lump when deformed,
As a result, it is possible to form electronic contacts that provide the desired level of rich contact with electronic contacts. Further, the length of the brush-like fiber is less than 5 times the diameter of the fiber, and the end portion provides a microstructure in which the contact surface provides a relatively rigid contact surface.
【0021】引抜き成形プロセスは一般に、樹脂槽また
は含浸器を介して繊維を連続長に引伸し、予備形成フィ
クスチャーに入れ、そこでセクションを部分的に成形
し、過剰な樹脂及び/又は空気を取り除き、更に加熱し
たダイに入れ、そこでセクションを連続的に硬化させ
る。このプロセスは通常、ガラス繊維強化プラスチック
の引抜き成形形状を作るのに用いられる。引抜き成形技
法の更なる詳細については「引抜き成形技法のハンドブ
ック」(Raymond W. Meyer 、1985年初版、Chap
man and Hall,New York)を参照のこと。本発明の実施
において、導電性炭素繊維をポリマー槽内に浸漬させ、
所望の形をしたダイ開口部を介して高温で引出し、ダイ
の寸法及び形を有し、切削、成形及び機械加工可能な固
体片を形成する。その結果何千もの導電繊維要素がポリ
マーマトリックス内に包含され、これらの繊維の端部を
電気接点となるように表面に露出する。この電子接点が
極めて豊富であること及び有用性によりこれらのデバイ
スの信頼性を実質的に向上させることが可能になる。こ
れらの複数の小径の導電繊維をポリマー槽及び加熱され
たダイを介して連続長として引出すので、成形される部
材はその部材の一端から他端に連続する繊維により形成
され、樹脂マトリックス内で該部材の軸方向に実質的に
平行に配向される。用語「軸方向」は、引抜き成形プロ
セスの際の構成の主軸に沿う長さ方向、即ち長手方向を
定義するものである。従って、引抜き成形複合体は引抜
き成形プロセスに際しての構成の連続長で形成でき、か
つ各端部で非常に多くの電子接点を提供するように、所
望の長さに切断することが可能である。これらの引抜き
成形複合部材はその後一方又は両方の端部を小繊維化さ
せることが可能である。The pultrusion process generally stretches the fibers to a continuous length through a resin bath or impregnator and places them in a preformed fixture where the sections are partially molded to remove excess resin and / or air. It is further placed in a heated die, where the sections are continuously cured. This process is commonly used to make pultruded shapes of glass fiber reinforced plastics. For more details on pultrusion techniques, see "Handbook of pultrusion techniques" (Raymond W. Meyer, 1985 first edition, Chap.
man and Hall, New York). In the practice of the present invention, the conductive carbon fiber is immersed in a polymer tank,
It is drawn at an elevated temperature through a die opening of the desired shape to form a solid piece that has the dimensions and shape of the die and can be cut, formed and machined. As a result, thousands of conductive fiber elements are contained within the polymer matrix, exposing the ends of these fibers to the surface for electrical contact. The extreme abundance and availability of this electronic contact makes it possible to substantially improve the reliability of these devices. Since these plurality of small-diameter conductive fibers are drawn out as a continuous length through the polymer tank and the heated die, the molded member is formed by the fibers continuous from one end to the other end of the member, and is formed in the resin matrix. Oriented substantially parallel to the axial direction of the member. The term "axial" defines the longitudinal or longitudinal direction along the major axis of the construction during the pultrusion process. Thus, the pultruded composite can be formed into a continuous length of construction during the pultrusion process and can be cut to the desired length to provide a large number of electronic contacts at each end. These pultruded composite parts can then be fibrillated at one or both ends.
【0022】本発明の実施にあたり任意の好適な繊維も
使用することが可能である。一般には、抵抗損失及び過
剰RFI を最小に抑えるために、導電繊維は非金属で、約
1×10-5乃至約1×1010ohm-cmの直流体積抵抗率を
有し約1×10-4乃至約10ohm-cmの直流体積抵抗率を
有することが好ましい。1×1010ohm-cmまでの抵抗率
の上方域は、例えば、個々の繊維が個々の並列抵抗のよ
うに作用し、これにより電流導通を可能にする引抜き成
形部材の全抵抗低下させるような極端に高い繊維密度を
含む特殊利用でも使用され得る。しかしながら大多数の
応用では、電流を導通するのに上述した好適な範囲内の
抵抗率を有する繊維を必要とする。用語「非金属」は、
1×10-6ohm-cmオーダーの抵抗率を有する金属導電率
を示す慣用の金属繊維から区別し、かつ非金属ではある
が金属的な物性に近い、またはこれを提供するよう扱う
ことが可能な繊維の一つのクラスを定義するために使用
する。関連する電子回路が十分に高いインピーダンスを
有する場合には更に抵抗率が高い材料を使用することも
可能である。更に個々の導電繊維は概して断面が円形で
あり一般に約4乃至約50ミクロンのオーダーの直径を
有し、これにより非常に小さな断面積で非常に多くの接
点を提供することが出来る。繊維は一般に柔軟で、かつ
ポリマー系と適合性を示す。典型的な繊維としては炭素
繊維及び炭素/グラファイト繊維等がある。Any suitable fiber can be used in the practice of the present invention. Generally, the conductive fibers are non-metallic and have a DC volume resistivity of about 1 × 10 -5 to about 1 × 10 10 ohm-cm to minimize resistive losses and excess RFI, and are about 1 × 10 −. It is preferred to have a DC volume resistivity of 4 to about 10 ohm-cm. The upper region of the resistivity up to 1 × 10 10 ohm-cm is such that the individual fibers act like individual parallel resistors, thereby reducing the total resistance of the pultruded member which allows current conduction. It can also be used in special applications involving extremely high fiber densities. However, most applications require fibers having a resistivity within the preferred range described above to conduct current. The term "non-metal"
It is possible to distinguish from a conventional metal fiber that exhibits a metal conductivity having a resistivity of the order of 1 × 10 -6 ohm-cm, and to treat it as a non-metallic but close to or provide a metallic physical property. Used to define a class of different fibers. It is also possible to use materials with higher resistivity if the associated electronic circuit has a sufficiently high impedance. In addition, the individual conductive fibers are generally circular in cross section and generally have diameters on the order of about 4 to about 50 microns, which allows to provide a large number of contacts with a very small cross sectional area. Fibers are generally flexible and compatible with polymer systems. Typical fibers include carbon fibers and carbon / graphite fibers.
【0023】使用可能な特に好適な繊維としてはポリア
クリロニトリル(PAN)前駆体繊維の完全若しくは部
分的に炭化を生じさせる制御された熱処理により得られ
る繊維がある。このような繊維は炭化温度を一定の範囲
内に注意深く制御することにより炭化された炭素繊維の
電気抵抗率を正確に得ることが可能であることが見いだ
されている。ポリアクリロニトリル前駆体繊維からの炭
素繊維はStackpole 社、Celion Carbon Fibers社(BA
SF事業部)等により1000乃至160000本のフィラメント
の繊維束で商業的に生産されている。この繊維束を二段
階のプロセスで炭化される。即ち、PAN 繊維を酸素雰囲
気下で300度程度の温度で安定化させ、予備酸化安定
PAN 繊維を生成し、次いで高温、不活性(窒素)雰囲気
下で炭化する。結果として得られる繊維の直流電気抵抗
率は炭化温度の選択により制御される。例えば、炭化温
度を約500℃乃至750℃の範囲に制御すれば約10
2乃至約106 ohm-cmの電気抵抗率の炭素繊維が得ら
れ、一方1800℃乃至2000℃の処理温度では10
-2乃至約10-6ohm-cmの直流抵抗率の炭素繊維が得られ
る。これらの炭化繊維を生成するために採用することが
可能な処理についてはU.S.特許4,761,709 (Ewing 等)
及びその第8欄に引用されている文献を参照することと
する。一般にこれらの炭素繊維は殆どの鋼鉄より高い引
張応力である約3000万乃至6000万psi 即ち20
5乃至411GPaを有し、これにより非常に強い引抜
き成形複合部材を得ることが出来る。ポリアクリロニト
リル繊維の高温転化は不活性かつ耐酸化力を有する約9
9.99 %の元素炭素の繊維を生み出す。Particularly suitable fibers that can be used are those obtained by a controlled heat treatment that causes complete or partial carbonization of polyacrylonitrile (PAN) precursor fibers. It has been found that such fibers are capable of accurately obtaining the electrical resistivity of carbonized carbon fibers by carefully controlling the carbonization temperature within a certain range. Carbon fibers from polyacrylonitrile precursor fibers are available from Stackpole, Celion Carbon Fibers (BA
It is commercially produced by a fiber bundle of 1000 to 160,000 filaments by SF Division, etc. This fiber bundle is carbonized in a two-step process. That is, the PAN fiber is stabilized in an oxygen atmosphere at a temperature of about 300 ° C. to stabilize the pre-oxidation.
PAN fibers are produced and then carbonized at high temperature under an inert (nitrogen) atmosphere. The DC electrical resistivity of the resulting fiber is controlled by the choice of carbonization temperature. For example, if the carbonization temperature is controlled in the range of about 500 ° C to 750 ° C, about 10
Carbon fibers with an electric resistivity of 2 to about 10 6 ohm-cm are obtained, while at the processing temperature of 1800 ° C. to 2000 ° C. 10
Carbon fibers with a DC resistivity of -2 to about 10 -6 ohm-cm are obtained. See US Pat. No. 4,761,709 (Ewing et al.) For treatments that may be employed to produce these carbonized fibers.
And the literature cited in column 8 thereof. Generally, these carbon fibers have higher tensile stresses than most steels, about 30 to 60 million psi or 20.
5 to 411 GPa, which makes it possible to obtain very strong pultruded composite parts. High temperature conversion of polyacrylonitrile fiber is inert and oxidatively resistant about 9
Produces 9.99% elemental carbon fiber.
【0024】導電性炭素繊維を使用することによる長所
の一つはこれらが負の熱導電係数を有し、そのため、例
えばスプリアスな高電流サージの流れに際して、個々の
繊維が熱くなるに連れてこれらの繊維の導電性は増加す
ることである。これが金属接点に対して有利な点であ
る。なぜならば金属はこの反対の挙動を示めし、このた
めに金属接点は焼け切れたり、自己破壊したりする傾向
にあるからである。炭素繊維の更なる長所としてはこれ
らの表面が元来粗くかつ多孔性であり、これによりポリ
マーマトリックスによく付着する点である。更に炭素材
料が不活性であるのでメッキ金属の汚染に対して比較的
耐える。One of the advantages of using conductive carbon fibers is that they have a negative coefficient of thermal conductivity, so that as the individual fibers become hotter, for example during spurious high current surge flow. The conductivity of the fibers is to increase. This is an advantage over metal contacts. This is because metals exhibit this opposite behavior, which makes metal contacts prone to burnout and self-destruction. A further advantage of carbon fibers is that their surface is naturally rough and porous, which allows them to adhere well to the polymer matrix. In addition, the carbon material is inert and therefore relatively resistant to contamination of the plated metal.
【0025】本発明の実施に際して任意の好適なポリマ
ーマトリックスを使用することが可能である。ポリマー
は絶縁性のものでも導電性のものでもよい。引抜き成形
のエッジ部に沿って対角線方向の導電性が必要とされる
場合には導電性ポリマーを使用すればよい。反対に引抜
き成形のエッジ部に沿って絶縁性が必要とされる場合に
は絶縁性ポリマーの厚膜を使用するか、引抜き成形構造
の外周に絶縁繊維を使用し、導電繊維をエッジ部から隔
離するように構成することが可能である。Any suitable polymeric matrix can be used in the practice of the present invention. The polymer may be insulating or conductive. If diagonal conductivity along the edges of the pultrusion is required, conductive polymers may be used. On the other hand, if insulation is required along the edges of the pultrusion, use a thick film of insulating polymer or use insulating fibers around the pultrusion structure to isolate the conductive fibers from the edges. Can be configured to do so.
【0026】一般にポリマーは構造用熱可塑性又は熱硬
化性樹脂の群から選ばれる。ポリエステル、エポキシ、
ビニルエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエ
ーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン及びポリアミドが一般に適した材料
であり、ポリエステル及びビニルエステルが硬化時間が
短く、相対的に化学的に不活性であり、レーザー処理に
適するので、好ましい。しかし、熱可塑性ポリアミド、
ポリエチレン、及びポリプロピレンは融点が低く、コス
トが安く、レーザー処理に適するので、これらもまた好
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またはポリウレタ
ンエラストマーがポリマーマトリックスを供給すること
が可能である。典型的な具体的材料としては、Hetron 6
13、Hetron 7030 、Arpol 7030、7362(Oshland Oil 社
から入手可能)、Dion Iso 6315 (Koppers 社から入手
可能)及びSilmar S-7956(Vestron 社から入手可能)が
ある。使用可能な樹脂についての更なる情報については
上述のMeyer の「引抜き成形技術ハンドブック」の4章
を参照すること。耐腐食性、耐炎性等の物性が必要な場
合にはさらにこの他の材料をポリマー槽に添加してもよ
い。更に、ポリマー槽は炭化カルシウム、アルミナ、シ
リカ等の充填剤、または一定の色を付けるために顔料、
例えば、摺動接触における摩擦を減らす潤滑剤を含むこ
とも可能である。更に、粘性、表面張力を変えるため、
または架橋または引抜き成形の結合を促進するために、
この他の材料以外にも添加剤を加えてもよい。当然、繊
維が接着糊を含む場合には、相溶性ポリマーを選ぶ。例
えばエポキシ樹脂を使用する場合にはエポキシ糊を繊維
に加え、樹脂と繊維の間の接着を促進することが好まし
い。Generally the polymer is selected from the group of structural thermoplastic or thermosetting resins. Polyester, epoxy,
Vinyl esters, polyether ether ketones, polyether imides, polyether sulfones, polyethylenes, polypropylenes and polyamides are generally suitable materials, polyesters and vinyl esters have a short cure time and are relatively chemically inert, It is preferable because it is suitable for laser treatment. However, thermoplastic polyamide,
Polyethylene and polypropylene are also preferable because they have a low melting point, are low in cost, and are suitable for laser treatment. If an elastomeric matrix is desired, silicone, fluorosilicone or polyurethane elastomers can provide the polymeric matrix. As a typical concrete material, Hetron 6
13, Hetron 7030, Arpol 7030, 7362 (available from Oshland Oil), Dion Iso 6315 (available from Koppers) and Silmar S-7956 (available from Vestron). See Section 4 of Meyer's Pultrusion Technology Handbook, above, for more information on the resins that can be used. When physical properties such as corrosion resistance and flame resistance are required, other materials may be added to the polymer tank. In addition, the polymer bath may be a filler such as calcium carbide, alumina, silica, or a pigment to give a constant color,
For example, it is possible to include a lubricant that reduces friction in sliding contact. Furthermore, to change the viscosity and surface tension,
Or to facilitate cross-linking or pultrusion bonding,
Additives may be added in addition to these other materials. Of course, if the fiber contains adhesive glue, a compatible polymer is chosen. For example, when using an epoxy resin, it is preferable to add an epoxy paste to the fiber to promote the adhesion between the resin and the fiber.
【0027】ポリマーマトリックスへの繊維充填は所望
の導電率及び最終構造の断面積やその他の機械的性質に
より決まる。一般に樹脂は約1.1 乃至約1.5 の比重を有
し、一方繊維は約1.7 乃至約2.2 の比重を有する。上記
の導電性レベルを電子部品に付与するには繊維は引抜き
成形部材の5重量%程度あれはよいが、所望の数の繊維
接点を付与するには、一般には50重量%以上、好まし
くは70重量%、また更には90重量%の繊維が引抜き
成形部材に含まれることが好ましく、繊維充填量が多い
ほど、体抵抗率が低い接触に供する繊維が多くなり、ま
た硬く強い部材を提供する。一般にマトリックスの導電
性を増加するために更に導電繊維を添加してもよい。The fiber loading into the polymer matrix depends on the desired conductivity and cross-sectional area of the final structure and other mechanical properties. Generally, resins have a specific gravity of about 1.1 to about 1.5, while fibers have a specific gravity of about 1.7 to about 2.2. The fibers may be about 5% by weight of the pultruded member to impart the above-mentioned conductivity level to the electronic component, but generally 50% by weight or more, preferably 70% by weight, to impart the desired number of fiber contacts. It is preferable that the pultruded member contains, by weight, or even 90% by weight of the fiber, and the higher the fiber loading, the more fibers will be subjected to contact with low body resistivity, and a hard and strong member will be provided. Generally, additional conductive fibers may be added to increase the conductivity of the matrix.
【0028】引抜き成形複合部材は上述した引抜き成形
技術、例えば、Meyer の「引抜き成形技術ハンドブッ
ク」により製造できる。一般にこれは、以下の工程を含
む。即ち、予備洗い槽で導電性炭素繊維の連続したマル
チフィラメント素線を予備的に洗い、次いで、溶融した
または液体のポリマーを介してその連続素線を引っ張
り、さらに樹脂の硬化温度に合わせて熱せられたダイを
介してそれを引っ張り、切断または巻き取り位置におい
て必要であれば、オーブン乾燥機に導入する。更なるこ
のプロセスについての詳細はMeyer を参照することとす
る。引抜き成形複合部材の所望の最終形状はダイにより
形成される。一般には引抜き成形の断面は円形、楕円
形、正方形、長方形、三角形等である。ある応用では断
面は不規則のこともあり、また上記の形状の空洞をもっ
た管状または環状の断面であってもよい。導電性及び非
導電性の繊維の混合領域を許容するその他の構造も可能
である。一般に、孔、スロット、稜、グルーブ、凹また
は凸状の接触領域、またはネジ部が従来の機械加工技術
により引抜き成形複合部材で形成可能である。或るい
は、ダイから引抜き成形を最初に取り出す際に引抜き成
形が柔軟性をもち、折り曲げ可能であるようにし、さも
なくば、硬化の際に剛性構造部材になる形に成形するこ
とができるように引抜き成形プロセスを改良することも
可能である。或るいは、引抜き成形樹脂が熱可塑性のも
のである場合には一部をダイから高温のまま取り出し、
成形し、その後、硬化させるために冷却するようにプロ
セスを整備することも可能である。The pultrusion composite member can be manufactured by the pultrusion technique described above, for example, by Meyer's "Pultrusion Technique Handbook." Generally, this involves the following steps. That is, a continuous multifilamentary strand of conductive carbon fibers is preliminarily washed in a preliminary washing tank, then the continuous strand is pulled through a molten or liquid polymer, and further heated according to the curing temperature of the resin. It is pulled through the die provided and introduced into the oven drier, if necessary in the cutting or winding position. See Meyer for more details on this process. The desired final shape of the pultruded composite part is formed by the die. Generally, the cross section of pultrusion is circular, oval, square, rectangular, triangular, etc. In some applications, the cross section may be irregular, and may be tubular or annular in cross section with a cavity of the shape described above. Other constructions that allow a mixed region of conductive and non-conductive fibers are possible. Generally, holes, slots, ridges, grooves, concave or convex contact areas, or threads can be formed in a pultruded composite member by conventional machining techniques. Or, to allow the pultrusion to be flexible and foldable upon its initial removal from the die so that it can be molded into a rigid structural member upon curing. It is also possible to improve the pultrusion process. Or, if the pultrusion resin is a thermoplastic one, take out a part of it from the die at high temperature,
It is also possible to arrange the process to be molded and then cooled to cure.
【0029】一般に繊維は連続的なフィラメント素線、
例えば、各素線が1千、3千、6千、1万2千または1
6万本までのフィラメントからなる連続的なフィラメン
ト素線として供給される。一般にこれらの繊維は1cm2
あたり約1×105 (公称直径4ミクロンの繊維を引抜
き成形に重量で50%添加)乃至約1×107 (公称直
径4ミクロンの繊維を引抜き成形に重量で90%添加)
の接点を持つように引抜き成形部材を形成する。Generally, a fiber is a continuous filament wire,
For example, each strand is 1,000, 3,000, 6,000, 12,000 or 1
It is supplied as a continuous filament wire consisting of up to 60,000 filaments. Generally these fibers are 1 cm 2
About 1 × 10 5 (4% nominal diameter fiber added to pultrusion by 50% by weight) to about 1 × 10 7 (nominal 4 micron fiber added to pultrusion by 90% by weight)
The pultruded molded member is formed so as to have the contact points.
【0030】個々の小繊維化された繊維が密に存在する
電気接触面を有する電子部品は適度な断面を有する引抜
き成形部材から適切な技術により製造可能である。引抜
き成形部材を小繊維化する典型的な技法としては、引抜
き成形部材の端部におけるポリマーマトリックスの溶解
及び熱除去がある。好適な実施例では、小繊維化はレー
ザー光への露光により行われる。熱除去プロセスでポリ
マーマトリックスは繊維よりかなり低い融点または分解
点を持つ。同様に溶媒除去プロセスでは溶媒がポリマー
マトリックスのみを除去し、繊維に対しては溶媒とはな
らない。いづれの場合でも残留物を実質上殆ど除去する
ことなくこのプロセスを終える。一般に引抜き成形部材
は連続長で供給され、ずっと小さい寸法の小繊維化接点
に形成され、レーザーは長ものから個々の部品への切断
するとともに同時に下流に進行した引抜き成形部材の高
度に重複する繊維接点及び第二の引抜き成形部材の上流
の高度に重複する繊維接点となる両方の端部を小繊維化
する。使用されるレーザーは、通常、ポリマーマトリッ
クスが吸収し、これにより揮発するものを使用する。ま
たこれらは安全であり、高速切断のため高出力であり、
連続またはパルス出力をもち、比較的簡単に作動するも
のである。具体的なレーザーとしては二酸化炭素レーザ
ー、一酸化炭素レーザー、YAGレーザーまたアルゴン
イオンレーザーがあり、このうち、信頼性が高く、ポリ
マーマトリックスの吸収及び製造環境に最も適し、かつ
最も経済的であるので、二酸化炭素レーザーが好まし
い。以下の例により本発明を説明する。An electronic component having an electrical contact surface in which individual fibrillated fibers are densely present can be manufactured by a suitable technique from a pultruded member having a proper cross section. Typical techniques for fibrillating pultruded parts include melting and heat removal of the polymer matrix at the ends of the pultruded part. In the preferred embodiment, fibrillation is accomplished by exposure to laser light. In the heat removal process, the polymer matrix has a much lower melting point or decomposition point than the fiber. Similarly, in the solvent removal process, the solvent removes only the polymer matrix and not the fiber. In each case the process is completed with virtually no removal of the residue. In general, pultruded parts are supplied in continuous lengths and formed into fibrillated contacts of much smaller size, the laser cuts from long pieces into individual parts and at the same time a highly overlapping fiber of the pultruded parts that travels downstream. Fiberizing both ends of the contact and the highly overlapping fiber contact upstream of the second pultruded member. The laser used is usually one which is absorbed by the polymer matrix and is thereby volatilized. They are also safe and have high output due to high speed cutting,
It has a continuous or pulsed output and operates relatively easily. Specific lasers include carbon dioxide lasers, carbon monoxide lasers, YAG lasers, and argon ion lasers, of which the reliability is high, the most suitable for absorption of polymer matrix and manufacturing environment, and the most economical. A carbon dioxide laser is preferred. The invention is illustrated by the following examples.
【0031】直径約8乃至10ミクロンで0.001 乃至0.
1ohm-cm の抵抗を有する炭素繊維をビニルエステル樹脂
マトリックスに1mm2あたり繊維が10000 本以上あるよう
に作られた直径2.5mm のロッド状の引抜き成形を0.5mm
のスポットに結像した6 ワットの連続波レーザー(Adki
n Model LPS-50)にロッドを毎秒約1回転でゆっくりロ
ッド軸について回転させながら露光した。一工程約10
0秒の露出後、レーザーにより引抜き成形物が完全に切
断され、また両部材のフィラメント端部から数ミリまで
ビニルエステル接着樹脂を均一に蒸発させることによ
り、図1に示すような剛体の導電性引抜き成形に接続さ
れた「絵筆状」の先端が残った。0.001 to 0 with a diameter of about 8 to 10 microns.
1ohm-cm 0.5 mm rod-shaped pultrusion 2.5mm in diameter made as fibers per 1 mm 2 in a vinyl ester resin matrix of carbon fibers is more present 10000 having a resistance of
6 watt continuous wave laser (Adki
n Model LPS-50) was exposed while rotating the rod slowly about the rod axis at about 1 revolution per second. About 10 steps
After the exposure for 0 seconds, the pultrusion molding was completely cut by the laser, and the vinyl ester adhesive resin was evaporated evenly from the filament ends of both members to several millimeters, so that the rigid conductive material as shown in FIG. The "paintbrush" tip connected to the pultrusion remained.
【0032】300ワットの連続波で約7.5cm/minで走
査する大型のCO2 レーザー(Coherent General model E
verlase 548 )を使用し、同じ材料から作られた直径1m
m の引抜き成形物は一秒未満で切断、小繊維化された。A large CO 2 laser (Coherent General model E) that scans at a continuous wave of 300 watts at about 7.5 cm / min.
verlase 548) and made from the same material with a diameter of 1 m
The m 2 pultruded product was cut into fibrils in less than 1 second.
【0033】図1A及び2Aを参照する。これらは本発
明の電子部品の好適な実施例を描いたものであり、引抜
き成形複合部材の一端においてレーザーで小繊維化され
たブラシ状構造をもち、電気的接触面に対し高密度に分
配されるフィラメント接触を提供する。上記連続引抜き
成形では電子部品のブラシ状構造は少なくとも1000本/m
m2の繊維密度を有し、実際、15000 本/mm2超の繊維密度
をもち高いレベルの豊富な電子接触を構成することが可
能であることが理解できよう。当然ではあるがこのよう
なレベルの繊維密度は図1A、図1B、図2A及び図2
Bでは正確に表現することは出来ないが、図1及び図2
はブラシ状構造の繊維が実質上均一な自由繊維長を有
し、引抜き成形部とブラシ状の部分の間の境界部をレー
ザーの精密制御により形成したことを示すものである。Referring to FIGS. 1A and 2A. These depict a preferred embodiment of the electronic component of the present invention, which has a laser fibrillated brush-like structure at one end of the pultruded composite member, which is densely distributed over the electrical contact surface. Provide filament contact. In the above continuous pultrusion molding, the brush-like structure of electronic parts is at least 1000 pieces / m
It will be appreciated that it is possible to make high levels of abundant electronic contacts with fiber densities of m 2 and in fact fiber densities above 15000 fibers / mm 2 . Of course, such a level of fiber density is shown in FIGS. 1A, 1B, 2A and 2
Although it cannot be accurately expressed in B, FIG. 1 and FIG.
Shows that the fibers of the brush-like structure have a substantially uniform free fiber length, and the boundary between the pultrusion part and the brush-like part was formed by precise control of the laser.
【0034】図1、図1A及び図1Bはブラシ状構造の
繊維が繊維径の5倍以上の長さをもち、故に変形される
と弾性的に振舞い、概して弾力的な柔軟な電子部品を示
すものである。この種の電子部品は例えば、上述した感
光体接地ブラシ等の摺動接触におけるような弾力的柔軟
な繊維の接触を有することが望ましい応用にて用途を見
いだすことであろう。このような接点では個々の繊維は
非常に繊細かつ弾性的であるのでこれらの繊維は別の接
触面に対し接触したまま留まり、従来の金属接触でよく
起こった跳ね、分裂等が起こることがない。従って、こ
れらは、物理的な環境での細かな分裂はあっても機能し
続ける。この種のマクロな小繊維化は図2、図2A及び
図2Bに示されるよりミクロな小繊維化と一線を画す。
図2、図2A及び図2Bではブラシ状構造の繊維が繊維
径の約5倍より短く、端末部が比較的硬く、変形不能な
接触面を構成する場合を示す。この部品では、個々の要
素は最小限に偏向し、このため、スイッチ及びマイクロ
スイッチ等の静止即ち、非摺動接触を必要とする応用で
の用途を見いだす。しかし、これらは個々の繊維が高度
に密集し接触面を構成する。このミクロな実施例では、
引抜き形成複合材部とブラシ状構造部の間の境界領域を
的確に保ち、別の対向面に対し、均一な接触対向面を与
えることが特に重要である。これらの二つの領域の間の
境界が的確でなく、かつ実質上均一な自由繊維長が形成
されないと、接触面で接触圧が異なり、このため別の対
向面に対して非均一な面を呈することになる。FIGS. 1, 1A and 1B show flexible electronic components which are generally elastic in that the fibers of the brush-like structure have a length greater than 5 times the fiber diameter and therefore behave elastically when deformed. It is a thing. Electronic components of this type may find use in applications where it is desirable to have resiliently flexible fiber contacts, such as in sliding contacts such as the photoreceptor ground brushes described above. At such contacts, the individual fibers are very delicate and elastic so that they stay in contact with another contact surface without the bounce, split, etc. that often occur with conventional metal contacts. . Therefore, they continue to function despite minor disruptions in the physical environment. This type of macro fibrillation is distinct from the more micro fibrillation shown in FIGS. 2, 2A and 2B.
2, FIG. 2A and FIG. 2B show the case where the fibers of the brush-like structure are shorter than about 5 times the fiber diameter, and the end portions are relatively hard to form an undeformable contact surface. In this part, the individual elements are minimally deflected, and thus find use in applications requiring static or non-sliding contact, such as switches and microswitches. However, they are highly packed with individual fibers and constitute the contact surface. In this micro example,
It is particularly important to keep the boundary area between the pultruded composite part and the brush-like structure part precise and to provide a uniform contact-facing surface to another facing surface. If the boundary between these two regions is not precise and a substantially uniform free fiber length is not formed, the contact pressure will be different at the contact surface and will therefore present a non-uniform surface to another opposing surface. It will be.
【0035】用語「境界領域」は分解されたポリマーと
小繊維化された繊維のグラデーションが存在する小繊維
化されたブラシ状構造と引抜き成形部の間の熱影響領域
部を定義することを意図する。この熱影響部ではレーザ
ーにより発生する光誘導熱との接触にともない引抜き成
形の小体積部の温度がかなり上昇する。この熱は材料の
熱伝導、レーザースポットの出力及び露出時間に依存し
て材料の高温接触領域から低温バルク部に広がる。加熱
中に発生する引抜き成形の長さ方向の温度勾配は境界領
域の分解ポリマーのグラデーションをもたらす。The term "boundary region" is intended to define the heat affected zone area between the pultruded brush-like structure and the pultruded part where there is a gradation of decomposed polymer and fibrillated fibers. To do. In this heat-affected zone, the temperature of the small volume portion of the pultrusion molding rises considerably with the contact with the light-induced heat generated by the laser. This heat spreads from the hot contact area of the material to the cold bulk portion of the material depending on the heat conduction of the material, the power of the laser spot and the exposure time. The temperature gradient along the length of the pultrusion that occurs during heating results in a gradation of decomposed polymer in the boundary region.
【0036】小繊維化された引抜き成形体の自由繊維の
長さは1インチまたはそれ以上でも使用することが可能
である。しかし自由繊維が約5mm より長いとポリマーマ
トリックスの除去及び消費のために従来のブラシ状構造
を構成する技法と比べコストが高くなるので実用的でな
い。静電気のまたはその他の電気的な又は電子的な応用
では約0.1 乃至約0.3mm の自由繊維長が好適である。ミ
クロな具体例では小繊維化された端部は繊維がとても短
く、触った場合、繊維とは認識されず、固体のような感
触がする。しかし、マクロな具体例では毛羽立ったビロ
ードまたは絵筆のような感触である。It is possible to use a free fiber length of the fibrillated pultruded body of 1 inch or more. However, free fibers longer than about 5 mm are not practical because they are more costly than conventional brush-like construction techniques for removal and consumption of the polymer matrix. Free fiber lengths of about 0.1 to about 0.3 mm are preferred for electrostatic or other electrical or electronic applications. In microscopic embodiments, the fibrillated ends are very short fibers and, when touched, are not perceived as fibers and feel solid. However, in a macro example, it feels like a fluffy velvet or paintbrush.
【0037】好適な実施例による電子部品を作成する
際、引抜き成形片に対してレーザービームを移動させ
る。これはレーザービーム又は引抜き成形片を静止さ
せ、他方を静止部材に対して移動させるか、或るいは、
レーザー及び加工片の両方を同時に制御してプログラム
により簡単に実行可能である。In making the electronic component according to the preferred embodiment, the laser beam is moved relative to the pultruded piece. This allows the laser beam or pultruded piece to rest and the other to move relative to the stationary member, or
Both the laser and the work piece can be controlled simultaneously and easily implemented programmatically.
【0038】図3を参照するに、図3は中心軸43即ち
モーター格納箱44のモーター軸(図示せず)を中心に
回転可能に設置されたテーブル42に引抜き成形片40
を固定する方法の概要を示すものである。更にこのテー
ブルはモーター格納箱44の別のモータ(図示せず)に
よりウォームギア46の動きによりXY平面で移動可能
である。レーザー走査キャリッジ48はレーザーポート
52を具備し、ウォームギア56及びモーター58によ
り鉛直方向に移動可能であり、またウォームギア60及
びモーター62により水平方向に移動可能である。テー
ブル42及び走査キャリッジ48の動きはプログラム可
能な制御装置64により制御される。Referring to FIG. 3, in FIG. 3, a pultruded piece 40 is placed on a table 42 which is rotatably installed around a central shaft 43, that is, a motor shaft (not shown) of a motor housing box 44.
The outline of the method of fixing is shown. Further, this table can be moved in the XY plane by the movement of the worm gear 46 by another motor (not shown) in the motor storage box 44. The laser scanning carriage 48 has a laser port 52 and can be moved vertically by a worm gear 56 and a motor 58, and can be moved horizontally by a worm gear 60 and a motor 62. The movement of table 42 and scan carriage 48 is controlled by programmable controller 64.
【0039】レーザーにより小繊維化された引抜き成形
部材はデバイス内の電流を導通する接触部品の少なくと
も一つを構成するために使用され、また残りの接触部品
は慣用の導体及び絶縁体から選択される。これらに加え
て、或るいは、これらの代用として、両方の接点を引抜
き成形され小繊維化された同一又は異なる引抜き成形複
合部材により構成してもよい。或るいは、一方の接点を
引抜き成形されかつ小繊維化されてないものとしてもよ
い。一方の接点をマクロに小繊維化されたもの、他方を
ミクロに小繊維化されたものとしてもよい。更に、一方
又は両方の接点が、機械的または構造的機能を果たすこ
とも可能である。例えば、コネクターの電流導体として
の役割を果たすのに加え、小繊維化された引抜き成形部
材の固体部分をブラケットまたはその他の構造支持体等
の機械的部材として機能させたり、または金属コネクタ
ー上のクリンプに対する機械的固定具として機能させて
もよい。小繊維化された引抜き成形部材の一部をガイド
レール又はピン、または止め具として、又は走査押出し
ヘッドを載せる為のレールとしての機械的構成を付与す
ることも可能であり、更に接地帰還経路とすることも可
能である。従って複数の機能を合体させることが出来、
部品を減らすことが可能となる。実際、一つの部材で、
電子接点、その支持部及び電気接続として機能させるこ
とが可能である。The laser fibrillated pultruded member is used to form at least one of the current conducting contact components in the device, with the remaining contact components selected from conventional conductors and insulators. It In addition to these, or as a substitute for them, both contacts may be constructed from the same or different pultruded composite members that are pultruded and fibrillated. Alternatively, one of the contacts may be pultruded and not fibrillated. One of the contact points may be macro-fibrillated and the other may be micro-fibrillated. Furthermore, it is possible that one or both contacts fulfill a mechanical or structural function. For example, in addition to serving as a current conductor in a connector, the solid portion of the fibrillated pultruded member may function as a mechanical member such as a bracket or other structural support, or a crimp on a metal connector. May function as a mechanical fixture for the. It is also possible to provide a part of the fibrillated pultruded member as a guide rail or a pin, a stopper, or a mechanical structure as a rail for mounting a scanning extrusion head. It is also possible to do so. Therefore, it is possible to combine multiple functions,
It is possible to reduce the number of parts. In fact, one member,
It can function as an electronic contact, its support and an electrical connection.
【0040】図4は本発明の接地ブラシ29を具備する
感光体表面を有するベルト10を用いる電子写真印刷装
置または複写機を示す。ベルト10は矢印12の方向に
動き、感光体表面部をコロナ発生装置14を具備する帯
電ステーションを起点として様々なプロセスステーショ
ンを介して連続的に進行する。このコロナ発生装置は比
較的高電圧でかつほぼ一様に感光体表面を帯電する。FIG. 4 shows an electrophotographic printing apparatus or a copying machine using the belt 10 having the surface of the photosensitive member provided with the ground brush 29 of the present invention. The belt 10 moves in the direction of an arrow 12 and continuously advances from the surface of the photoconductor starting from a charging station equipped with a corona generator 14 through various process stations. This corona generator charges the surface of the photoconductor at a relatively high voltage and almost uniformly.
【0041】次に感光体表面の帯電した部分は画像形成
ステーションを通過進行する。画像形成ステーションで
は文書取り扱い装置15は原稿文書16を露光システム
17上に原稿面を下向きにして位置決めする。この露光
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を照射するランプ20を具備する。文書16か
ら反射された光線はレンズ22を透過し、このレンズ2
2は原稿文書16の光画像をベルト10の感光体表面の
帯電部に結像させ、選択的に電荷を散逸させる。これに
より、原稿文書に含まれる情報領域に対応する感光体表
面上に静電潜像を記録する。Next, the charged portion of the surface of the photoconductor advances through the image forming station. At the image forming station, the document handling device 15 positions the original document 16 on the exposure system 17 with the original surface facing down. The exposure system 17 comprises a lamp 20 which illuminates a document 16 positioned on a transparent platen 18. The light rays reflected from the document 16 pass through the lens 22 and this lens 2
Reference numeral 2 forms an optical image of the original document 16 on the charging portion on the surface of the photoreceptor of the belt 10 to selectively dissipate the electric charge. As a result, an electrostatic latent image is recorded on the surface of the photoconductor corresponding to the information area included in the original document.
【0042】複写する原稿文書の拡大率を調整できるよ
うプラテン18は移動可能に載置され、矢印24の方向
に移動するように配置される。レンズ22はこれと同期
して移動し原稿文書16の光画像をベルト10の感光体
表面の帯電部上に結像する。The platen 18 is movably mounted so that the magnification of the original document to be copied can be adjusted, and is arranged so as to move in the direction of arrow 24. The lens 22 moves in synchronism with this and forms an optical image of the original document 16 on the charging portion on the surface of the photoreceptor of the belt 10.
【0043】文書取り扱い装置15は保持トレイから文
書を次々とプラテン18に送る。この文書取り扱い装置
はトレイに保持されたスタックに文書を戻す。その後、
ベルト10は感光体表面に記録された静電潜像を現像ス
テーションに進める。The document handling device 15 sends documents to the platen 18 one after another from the holding tray. The document handling device returns the documents to the stack held in the tray. afterwards,
Belt 10 advances the electrostatic latent image recorded on the photoreceptor surface to a development station.
【0044】現像ステーションでは一対の磁気ブラシ現
像ローラー26及び28が静電潜像に対して現像剤を接
触させる。潜像は現像剤のキャリア粒子からトナー粒子
を引き付けベルト10の感光体表面上にトナー粒子画像
を形成する。At the developing station, a pair of magnetic brush developing rollers 26 and 28 bring the developer into contact with the electrostatic latent image. The latent image attracts toner particles from the carrier particles of the developer to form a toner particle image on the photoreceptor surface of belt 10.
【0045】ベルト10の感光体表面に記録された静電
潜像が現像されると、ベルト10はトナー粒子画像を転
写ステーションに進める。転写ステーションではコピー
用紙がトナー粒子画像に接触移動される。この転写ステ
ーションはコロナ発生装置30を具備し、これはコピー
用紙の裏面にイオンをスプレーする。これによりベルト
10の感光体表面からトナー粒子画像がシートに引き付
けられる。When the electrostatic latent image recorded on the photoreceptor surface of belt 10 is developed, belt 10 advances the toner particle image to the transfer station. At the transfer station, copy paper is moved into contact with the toner particle image. The transfer station comprises a corona generator 30, which sprays ions onto the back side of the copy sheet. As a result, the toner particle image is attracted to the sheet from the photoreceptor surface of the belt 10.
【0046】コピー用紙はトレイ34、36のうちの選
択された一つから転写ステーションに搬送される。転写
後、コンベア32がシートを定着ステーションに進め
る。定着ステーションは転写されたトナー画像を恒久的
にコピー用紙に付着させる定着アセンブリを具備する。
定着アセンブリ40は好適には加熱定着ローラー42及
びバックアップローラー44を具備し、粒子画像は定着
ローラー42に接する。The copy sheet is conveyed from the selected one of the trays 34 and 36 to the transfer station. After transfer, the conveyor 32 advances the sheet to the fusing station. The fusing station includes a fusing assembly that permanently affixes the transferred toner image to the copy sheet.
The fusing assembly 40 preferably includes a heat fusing roller 42 and a backup roller 44, with the particle image in contact with the fusing roller 42.
【0047】定着後、コンベア46は反転部として機能
するゲート48にシートを搬送する。ゲート48の位置
により、コピー用紙をシート反転器50即ちバイパスシ
ート反転器50に偏向挿入し、または直接第二ゲート5
2に搬送する。判定ゲート52は出力トレイ54に直接
シートを偏向し、またはシートを第三のゲート56に反
転せずにシートを搬送する搬送路にシートを向ける。ゲ
ート56はシートを反転せずに直接複写機の出力路にシ
ートを搬送するか、若しくは両面コピー用反転ロール搬
送58へシートを偏向する。反転搬送58は両面コピー
用トレイ60に両面コピーするシートをスタックする。
両面コピー用トレイ60は一方の面が印刷されたシート
の反対面を印刷するために中間的な一時保持の為のもの
である。After fixing, the conveyor 46 conveys the sheet to the gate 48 which functions as a reversing unit. Depending on the position of the gate 48, the copy sheet is deflected and inserted into the sheet reverser 50, that is, the bypass sheet reverser 50, or directly into the second gate 5.
Transport to 2. The judgment gate 52 deflects the sheet directly to the output tray 54, or directs the sheet to a conveyance path for conveying the sheet without inverting the sheet to the third gate 56. The gate 56 conveys the sheet directly to the output path of the copying machine without inverting the sheet, or deflects the sheet to the reverse roll conveyance 58 for double-sided copying. The reverse conveyance 58 stacks sheets for double-sided copying on the double-sided copying tray 60.
The double-sided copy tray 60 is for intermediate temporary holding in order to print the opposite side of the sheet on which one side is printed.
【0048】図5において、文書16の移送経路内に文
書センサー66が示される。文書センサー66は一般に
一対の対向配置される導体接点を具備する。この一対は
上側支持体70に支持されたレーザー小繊維化ブラシ6
8とこれと電気接触し且つ下側導体支持体74に支持さ
れた引抜き成形複合部材72として描かれている。引抜
き成形複合部材は表面73を有するポリマーマトリック
ス75内の複数の導電繊維71よりなり、繊維の一端部
はレーザーで小繊維化されたブラシ68の繊維と接触す
るようになっている。このブラシ68はシート経路に対
して直角方向に配置されていて、接点間の文書の通過に
よりたわむ。文書が無いときはレーザー小繊維化繊維は
引抜き成形部材72の表面73と閉回路を形成する。In FIG. 5, a document sensor 66 is shown in the transport path of the document 16. Document sensor 66 generally comprises a pair of opposed conductor contacts. This pair is a laser fibrillated brush 6 supported by the upper support 70.
8 and is depicted as a pultruded composite member 72 in electrical contact therewith and supported by a lower conductor support 74. The pultruded composite member comprises a plurality of conductive fibers 71 within a polymer matrix 75 having a surface 73, one end of which is in contact with the fibers of a laser fibrillated brush 68. The brush 68 is oriented perpendicular to the sheet path and flexes as the document passes between the contacts. In the absence of a document, the laser fibrillated fibers form a closed circuit with the surface 73 of the pultrusion member 72.
【0049】図6を参照するに、感光体接地ブラシの側
面模式図が矢印で示される方向に移行する感光体ととも
に描かれている。ノッチ、即ち「V」が接地ブラシの引
抜き成形部分に形成されている。これは移動する感光体
ベルトがベルトの横方向に継目を持つため、もし、この
ノッチが無いと接地動作を潜在的に混乱させ兼ねないの
で付与されている。この幾何配置により、ノッチ、即ち
「V」空間により隔離された二つの小繊維化されたブラ
シ状構造が与えられる。Referring to FIG. 6, a schematic side view of the photoconductor grounding brush is shown with the photoconductor moving in the direction indicated by the arrow. A notch or "V" is formed in the pultruded portion of the ground brush. This is given because the moving photoreceptor belt has a seam in the lateral direction of the belt, and if this notch were not present it could potentially disrupt the grounding operation. This geometry provides two fibrillated brush-like structures separated by a notch or "V" space.
【0050】図6に側面から示した引抜き成形体は長さ
17mm、幅25mm、厚さ0.8mm であり、この引抜き成形をXe
rox 5090複写機で感光体接地ブラシとしてテストした。
この引抜き成形体は、エポキシで固められ且つビニルエ
ステルバインダー樹脂に引抜き成形されたCelion Carbo
n Fiber G30-500 (Celion Carbon Fiber s DIV.,BASF
Structural Material Inc., Charlotte, N.C.)の6000本
のフィラメントからなる素線50本から作られた。引抜き
成形部材はCO2 レーザーで17mm間隔に切断され、切断部
の両方のエッジを同時に小繊維化した。図6に示す
「V」を形成するためにノッチ形成器を使用した。この
ように作成された二つのブラシ状構造をXerox 5090複写
機に搭載し、これらのブラシを感光体のエッジ部に接地
接触させた。引抜き成形体の他端は装置の接地にワイヤ
ーで結合した。二つの装置で1千500万枚以上のコピ
ーをしたが、テスト中断時において繊維の消耗が他の部
品を短くしたが、コピーは失敗無くすることが出来き
た。The pultruded body shown from the side in FIG.
17mm, width 25mm, thickness 0.8mm.
Tested as a photoreceptor ground brush on a rox 5090 copier.
This pultruded product is a Celion Carbo that has been hardened with epoxy and pultruded into a vinyl ester binder resin.
n Fiber G30-500 (Celion Carbon Fibers DIV., BASF
Made from 50 strands of 6000 filaments (Structural Material Inc., Charlotte, NC). The pultruded member was cut with a CO 2 laser at intervals of 17 mm, and both edges of the cut portion were simultaneously fibrillated. A notch former was used to form the "V" shown in FIG. The two brush-like structures thus prepared were mounted on a Xerox 5090 copier, and these brushes were brought into ground contact with the edges of the photoconductor. The other end of the pultruded body was wire bonded to the ground of the device. I made more than 15 million copies with the two machines, and at the time of the test interruption, fiber consumption shortened other parts, but the copies could be eliminated without failure.
【0051】このように本発明によれば、接点において
従来の金属間接点より非常に高度に重複する密に分配さ
れたフィラメント接触電子部品が提供される。更に、信
頼性が高く、コストが安く、耐久性を有する部品で、か
つ抵抗が制御され、汚染に対し免疫性を有し、毒性が無
く、環境的に安定になるように設計可能な部品が提供さ
れる。これは低い出力構造において非常に長期にわたり
機能する。また好適な実施例においては引抜き成形部材
を個々の接点に切削し、同時に小繊維化し、自由繊維長
を厳密に制御し、かつ引抜き成形部分とその自由繊維の
間の境界領域を的確に構成した最終接点を提供する。こ
れはレーザーがプログラム形式により精密に制御結像出
来るからである。更に、単独一工程自動製造ができるこ
とに加え、本要素は電気機能と機械的若しくは構造的機
能を同時に果たすことが出来る。Thus, according to the present invention, there is provided a densely distributed filament contact electronic component that has a very high degree of overlap in the contacts over conventional metal indirect points. In addition, there is a reliable, low cost, durable component that has controlled resistance, is immune to contamination, is non-toxic, and can be designed to be environmentally stable. Provided. It works for a very long time in low power structures. Also, in the preferred embodiment, the pultruded member was cut into individual contacts, simultaneously fibrillated, the free fiber length was strictly controlled, and the boundary region between the pultruded portion and the free fiber was precisely constructed. Provide the final contact. This is because the laser can be precisely controlled and imaged by the program format. Further, in addition to being capable of single, one-step automated manufacturing, the element can simultaneously perform electrical and mechanical or structural functions.
【0052】本発明はコピー用紙等の支持体から蓄積電
荷を除去するための静電気除去装置にも向けられる。一
般に本発明の静電気除去装置は、柔軟な複合部材の一端
に形成され且つ露出された導電繊維の小繊維化ブラシ状
構造を具備する。電気的に帯電した支持体面が静電気除
去装置を交差して搬送されると、複合部材が湾曲して通
過させる一方、ブラシ状構造は支持体表面に接触し、電
荷を受け放電する。このようにして、導電繊維の脱落が
ブラシ状構造の繊維の露出長に制限され、静電気除去装
置の耐久性が増強される。尚、静電気除去装置を、支持
体表面の代わりにまたは支持体表面の搬送に加えて動か
すことも可能であることは理解されるであろう。The present invention is also directed to a static eliminator for removing accumulated charges from a support such as copy paper. Generally, the static eliminator of the present invention comprises a fibrillated brush-like structure of conductive fibers formed and exposed at one end of a flexible composite member. When the electrically charged support surface is conveyed across the static eliminator, the composite member curves and passes while the brush-like structure contacts the support surface to receive and discharge. In this way, the loss of the conductive fibers is limited to the exposed length of the fibers of the brush-like structure, and the durability of the static eliminator is enhanced. It will be appreciated that the static eliminator can also be moved instead of or in addition to the transport of the support surface.
【0053】故に、本発明によれば、静電気除去装置は
ポリマーマトリックス内に複数の導導電繊維を具備する
非金属の引抜き成形複合部材から構成される。ここに、
複数の導電繊維はポリマーマトリックス内において引抜
き成形複合部材の長手方向に配向されている。非金属の
引抜き成形複合部材を製造する引抜き成形プロセス及び
引抜き成形複合部材の一般な特徴は本発明の電子部品に
関する上記の詳細説明に説明されている。Thus, in accordance with the present invention, the static eliminator comprises a non-metallic pultruded composite member having a plurality of conductive conductive fibers within a polymer matrix. here,
The plurality of conductive fibers are oriented within the polymer matrix in the longitudinal direction of the pultruded composite member. The pultrusion process for making non-metallic pultruded composites and the general features of pultruded composites are set forth in the above detailed description of the electronic components of the present invention.
【0054】しかしながら、静電気除去装置の構造及び
物理的特性に関する仕様は上述の部品とは異なっている
ことに注意することが重要である。これらの構造及び物
理的特性における違いが静電気除去装置の動作条件を独
特なものにする。例えば、多くの支持体表面が静電気除
去装置を連続的に通過搬送される際に引抜き成形複合部
材が繰り返したわむ柔軟性を維持することが望ましい。
このため、以下に述べるようにポリマーマトリックスが
レーザーにより揮発することが可能なエネルギー吸収物
質であるだけでなく、とりわけ、ここで具現化される静
電気除去装置のエネルギー吸収物質は熱可塑性樹脂とす
る。However, it is important to note that the specifications regarding the structure and physical characteristics of the static eliminator differ from those of the parts described above. These differences in structure and physical properties make the static eliminator operating conditions unique. For example, it is desirable to maintain the flexibility of the pultruded composite member as it repeatedly flexes as many support surfaces are continuously transported through the static eliminator.
Therefore, as described below, the polymer matrix is not only an energy absorbing substance capable of being volatilized by a laser, but in particular, the energy absorbing substance of the static eliminator embodied here is a thermoplastic resin.
【0055】上述したように、ポリマーマトリックス、
特に熱可塑性樹脂は絶縁体でも導体でもよい。熱可塑性
樹脂としてはポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、液晶ポリマー及び熱可塑性エラストマーがある。し
かし、熱可塑性樹脂はポリアミド、ポリエチレン及びポ
リプロピレンからなる群から選択されるのが好ましい。
適用可能な樹脂についての更なる情報については上述の
Meyer の引抜き成形技術ハンドブックの4章を参照する
こと。As mentioned above, a polymer matrix,
In particular, the thermoplastic resin may be an insulator or a conductor. Thermoplastic resins include polyamide, polyethylene, polypropylene, liquid crystal polymers and thermoplastic elastomers. However, it is preferred that the thermoplastic resin is selected from the group consisting of polyamide, polyethylene and polypropylene.
See above for more information on applicable resins.
See chapter 4 of Meyer's pultrusion technology handbook.
【0056】静電気除去装置の更なる特徴は上述した電
気部品の典型例より低い電気抵抗率が必要であることで
ある。この電気抵抗率が低いことにより誘電支持体から
蓄積電荷の不規則なパルス放電が許容される。このよう
に、ここで具現化される静電気除去装置の複数の導電繊
維の直流抵抗率は約1×10-5ohm-cm乃至約1×105ohm-c
m である。しかし、導電繊維の直流抵抗率は約1×10-4
ohm-cm乃至約10ohm-cmであることが好ましい。A further feature of the static eliminator is that it requires a lower electrical resistivity than the typical electrical components described above. This low electrical resistivity allows irregular pulse discharge of stored charge from the dielectric support. As described above, the direct current resistivities of the plurality of conductive fibers of the static eliminator embodied here are about 1 × 10 −5 ohm-cm to about 1 × 10 5 ohm-c.
m. However, the direct current resistivity of conductive fiber is about 1 × 10 -4
It is preferably from ohm-cm to about 10 ohm-cm.
【0057】事実上、適当な導電繊維であれば如何なる
ものでも使用可能であるが、ここで具現化する静電気除
去装置は炭素及び炭素/グラファイト繊維等の非金属繊
維を連続長で加工製造する。好適な実施例では炭素ポリ
アクリロニトリル繊維を用いるのが、上述したようにそ
の電気的特性及び耐久性により好ましい。更にここで具
体化するように、導電繊維は一般に円形の断面を持つ。
各導電繊維の直径は約4ミクロン乃至約50ミクロンの
範囲にあり、好ましくは直径が約7ミクロン乃至約10
ミクロンの間の導電繊維を使用することが好ましく、さ
らには、直径が約7ミクロン乃至約8.5 ミクロンの導電
繊維を使用することが更に好ましい。Virtually any suitable conductive fiber can be used, but the static eliminator embodied here processes and manufactures non-metallic fibers such as carbon and carbon / graphite fibers in continuous length. In the preferred embodiment, carbon polyacrylonitrile fibers are preferred due to their electrical properties and durability, as described above. As further embodied herein, the conductive fibers generally have a circular cross section.
The diameter of each conductive fiber is in the range of about 4 microns to about 50 microns, preferably about 7 microns to about 10 diameters.
It is preferred to use conductive fibers between the microns, and even more preferred to use conductive fibers having a diameter of from about 7 microns to about 8.5 microns.
【0058】先に詳説した引抜き成形プロセスを用い、
本発明の静電気除去装置を1mm 四方あたり少なくとも約
100本の繊維密度で構成することが可能である。低抵
抗率及び高導電率が望まれるので、ここで具体化する静
電気除去装置は1mm 四方あたり少なくとも約400本の
繊維密度をもち、1mm 四方あたり約400本乃至約12
00本の繊維密度であることが好ましい。このように複
数の導電繊維が少なくとも引抜き成形複合部材の約5%
の重量で含まれ、好適な静電気除去装置の実施例として
は約30%重量、更には40%重量以上約80%重量以
下の繊維を含む。Using the pultrusion process as detailed above,
It is possible to construct the static eliminator of the present invention with a fiber density of at least about 100 fibers per 1 mm square. Since low resistivity and high conductivity are desired, the static eliminator embodied here has a fiber density of at least about 400 fibers per 1 mm square and from about 400 to about 12 fibers per 1 mm square.
A fiber density of 00 fibers is preferable. Thus, a plurality of conductive fibers is at least about 5% of the pultruded composite member.
Examples of suitable static eliminators include about 30% by weight, and more than 40% by weight and about 80% by weight or less fibers.
【0059】本発明によれば、静電気除去装置の引抜き
成形複合部材は少なくとも一つの小繊維化された端部を
有し、この端部は支持体表面に対して接触する複数の導
電繊維の露出長から形成される高密度に配分されたフィ
ラメント接点のブラシ状構造を有する。要するに、この
ブラシ状構造は支持体表面から蓄積電荷を放電するため
に密に存在する接点を提供する。ここで具体化されるよ
うに、複数の導電繊維の露出長は約0.1mm 乃至約15mmの
範囲であり、約0.1mm 乃至約8mm に制限された露出長の
方が好ましい。このように、不慮にブラシ状構造から破
壊、脱落する個々の繊維の長さはこの露出長で制限され
る。ブラシ状構造の露出繊維をコロナ発生装置等の高電
圧帯電装置におけるアーク放電おこす臨界距離より短く
制限することにより、従来の静電気除去装置のブラシに
よく起こりがちである機械的破損を防ぐことが可能にな
る。According to the invention, the pultruded composite member of the static eliminator has at least one fibrillated end, which end exposes a plurality of conductive fibers in contact with the support surface. It has a brush-like structure of densely distributed filament contacts formed from lengths. In essence, this brush-like structure provides a closely-spaced contact for discharging accumulated charge from the support surface. As embodied herein, the exposed length of the plurality of conductive fibers is in the range of about 0.1 mm to about 15 mm, with an exposed length limited to about 0.1 mm to about 8 mm being preferred. Thus, the exposed length limits the length of individual fibers that inadvertently break or fall out of the brush-like structure. By limiting the exposed fibers of the brush-like structure to be shorter than the critical distance that causes arc discharge in a high-voltage charging device such as a corona generator, it is possible to prevent mechanical damage that often occurs in brushes of conventional static eliminators. become.
【0060】本発明の電子部品に関し、上述したよう
に、ブラシ状構造の形成は引抜き成形複合部材の少なく
とも一端でのレーザーによる小繊維化により行われる。
即ち、上述したCO2 またはYAG レーザー等のレーザーの
使用により、ポリマーマトリックスは揮発により除去さ
れ複数の導電繊維が所定の長さだけ露出される。このよ
うにして引抜き成形複合部材と導電繊維の露出長の間に
適度な境界部が構成される。尚、ポリマーマトリックス
はエネルギー吸収物質である。上述したように、レーザ
ーは長ものの引抜き成形ストック部材から個々の長さの
引抜き成形複合部材を切るのにも使用することが出来
る。With respect to the electronic component of the present invention, as described above, the formation of the brush-like structure is performed by fibrillation by laser at at least one end of the pultrusion composite member.
That is, by using a laser such as the above-mentioned CO 2 or YAG laser, the polymer matrix is removed by volatilization and a plurality of conductive fibers are exposed for a predetermined length. In this way, an appropriate boundary portion is formed between the pultruded composite member and the exposed length of the conductive fiber. The polymer matrix is an energy absorbing substance. As mentioned above, lasers can also be used to cut individual lengths of pultruded composite parts from long pultruded stock members.
【0061】本発明の一具体例によれば、静電気除去装
置は引抜き成形複合部材を保持するベース部材を具備
し、このベース部材は複数の導電繊維と電気的に接続
し、電荷を繊維から移動させる手段を具備する。複数の
導電繊維との電気接続は様々な方法で実行可能である。
例えば、ベース部材が導電性物質により構成され、接地
電位と接続される場合、ベース部材近傍の引抜き成形複
合部材のベース端部を小繊維化し、ベース部材に対し直
接複数の導電繊維を露出するか、またはポリマーマトリ
ックスを導電性樹脂で構成し、ベース部材に対して直接
接触させてもよい。或るいは、Acheson Colloids社、Po
rt Huron, Michiganから入手可能Electrodag213又はEle
ctrodag 199等の導電性エポキシを使用し、引抜き成形
複合部材のベース端部を囲み、接触させることも可能で
ある。この際、導電性エポキシはベース部材を介して、
又は直接接地電位に接地される。尚、引抜き成形は十分
に導電性があり、例えば、螺子止めにより接地可能であ
ることは理解されよう。According to one embodiment of the invention, the static eliminator comprises a base member holding a pultruded composite member, the base member being electrically connected to a plurality of conductive fibers and transferring charges from the fibers. It is equipped with a means for The electrical connection with the plurality of conductive fibers can be performed in various ways.
For example, when the base member is made of a conductive material and is connected to the ground potential, the base end of the pultruded composite member near the base member is fibrillated to expose a plurality of conductive fibers directly to the base member. Alternatively, the polymer matrix may be made of a conductive resin and may be brought into direct contact with the base member. Or Acheson Colloids, Po
rt Huron, available from Michigan Electrodag 213 or Ele
It is also possible to use a conductive epoxy, such as ctrodag 199, to surround and contact the base end of the pultruded composite member. At this time, the conductive epoxy is passed through the base member,
Alternatively, it is directly grounded to the ground potential. It will be appreciated that pultrusion is sufficiently conductive that it can be grounded, for example, by screwing.
【0062】本発明の電子部品に関して上述したよう
に、引抜き成形複合部材は引抜き成形プロセスの主軸に
より規定される軸又は長手方向をもつ様々な形状で形成
することが出来る。細長形状にすることにより、引抜き
成形複合部材は移動する支持体にかかる横方向に誘起さ
れた力に応答して湾曲しうる。ここで具現化されるよう
に引抜き成形複合部材は約6mm 乃至約50mmの全長を有
し、更には約10mm乃至約25mmの全長が好ましい。As described above with respect to the electronic components of the present invention, the pultrusion composite member can be formed in a variety of shapes with an axis or longitudinal direction defined by the principal axes of the pultrusion process. The elongated shape allows the pultruded composite member to bend in response to laterally induced forces on the moving support. As embodied herein, the pultruded composite member has a total length of about 6 mm to about 50 mm, and more preferably a total length of about 10 mm to about 25 mm.
【0063】先ず、図7に参照するに、図7は符号100
により示される静電気除去装置の一具体例を示す。図7
の静電気除去装置100 は、ベース部材130 から互いにほ
ぼ平行に延びる複数の引抜き成形複合部材110 を具備す
る。各引抜き成形複合部材110 は細長い棒状に成形され
ていて、複数の導電繊維120 が引抜き成形複合部材110
の長手方向に配向され、その中を連続的に延びている。
各棒状引抜き成形複合部材の断面は所望であれば、多角
形、楕円形、平面等でもよいが、ここでの実施例の静電
気除去装置は円形断面の棒状引抜き成形複合部材を用い
る。各棒状引抜き成形複合部材の主寸法、即ち直径は約
0.1mm 乃至約4mm の範囲にあり、約0.1mm 乃至約2mm の
主寸法がより好ましい。一般に各引抜き成形複合部材の
断面積は約0.01mm2 乃至約10mm2 の範囲にあり、更には
約0.1mm2乃至約1mm2が好ましい。First, referring to FIG. 7, FIG.
A specific example of the static eliminator shown by is shown. Figure 7
The static eliminator 100 comprises a plurality of pultruded composite members 110 extending substantially parallel to each other from a base member 130. Each pultruded composite member 110 is formed into an elongated rod shape, and a plurality of conductive fibers 120 are formed by the pultruded composite member 110.
Oriented in the longitudinal direction and extending continuously therethrough.
The cross section of each bar-shaped pultruded composite member may be polygonal, elliptical, flat, etc., if desired, but the static eliminator of this embodiment uses a bar-shaped pultruded composite member having a circular cross section. The main dimension, or diameter, of each bar pultruded composite is approximately
Main dimensions in the range of 0.1 mm to about 4 mm, with about 0.1 mm to about 2 mm being more preferred. In general the cross-sectional area of each pultruded composite member is in the range of from about 0.01 mm 2 to about 10 mm 2, even about 0.1 mm 2 to about 1 mm 2 is preferred.
【0064】図8乃至10は図7の静電気除去装置のブ
ラシ状構造125 の二つの異なる構成を示すものである。
図8に見られるように複数の導電繊維120 の各々の露出
長は均一であり、ブラシ状構造125 の自由端部が引抜き
成形複合部材と導電繊維の露出長との間の境界115 の領
域に平行でほぼ平坦である。或るいは、ブラシ状構造12
5'の自由端部は図9に示されるように境界115'の領域に
対して傾斜してもよい。電子部品の製造方法について上
述した切断小繊維化プロセスを用いることにより、様々
な形態のブラシ状構成125 を形成することが可能であ
る。例えば、図7の棒状引抜き成形複合部材110 の各々
のブラシ状構造125 の自由端部を図10に見られるよう
にレーザー切断及び小繊維化の際各棒状部材110 を回転
させることにより円錐形状にすることも可能である。
尚、これらの引抜き成形複合部材の繊維密度は1mm 四方
あたり少なくとも約100本であり、実際には1mm 四方
あたり約1000本を越える繊維があるが、図8乃至1
0の概略図においてはこれらの繊維密度を記載できない
ことを再び述べておく。FIGS. 8 to 10 show two different configurations of the brush-like structure 125 of the static eliminator of FIG.
As can be seen in FIG. 8, the exposed length of each of the plurality of conductive fibers 120 is uniform, with the free end of the brush-like structure 125 in the region of the boundary 115 between the pultruded composite member and the exposed length of the conductive fibers. It is parallel and almost flat. Or brush-like structure 12
The free end of 5'may be angled with respect to the area of boundary 115 'as shown in FIG. By using the cut fibrillation process described above for the method of manufacturing an electronic component, it is possible to form the brush-like structure 125 in various forms. For example, as shown in FIG. 10, the free end of each brush-like structure 125 of the rod-shaped pultruded composite member 110 of FIG. 7 is formed into a conical shape by rotating each rod-shaped member 110 during laser cutting and fibrillation. It is also possible to do so.
It should be noted that the fiber density of these pultruded composite members is at least about 100 fibers per 1 mm square, and actually there are more than about 1000 fibers per 1 mm square.
It is again noted that these fiber densities cannot be stated in the 0 schematic.
【0065】図11は符号200 で示される静電気除去装
置の別の具体例を示すものであり、平坦な形状の単独の
引抜き成形複合部材を使用したものである。複数の導電
繊維220 が引抜き成形複合部材210 の長手方向に配向さ
れて、その間連続的に延び、平面部材210 の全幅、即ち
横方向に渡り密に配されている。ここでの実施例の平面
形状の引抜き成形複合部材210 の幅は約2mm 乃至約1000
mmの範囲が可能であり、約2mm 乃至約300mm の間がより
好ましい。一方、平面部材の厚さは約0.1mm 乃至約3mm
の範囲が可能であり、0.2mm 乃至約1mm の間が好まし
い。更に平面形状部材210 の小繊維化端部に形成される
ブラシ状構造225 は直線エッジで構成してもよく、また
図11に示されるように鋸刃形状等の形状加工エッジで
構成してもよい。FIG. 11 shows another specific example of the static eliminator indicated by reference numeral 200, which uses a single pultruded composite member having a flat shape. A plurality of conductive fibers 220 are oriented in the longitudinal direction of the pultruded composite member 210, continuously extend therebetween, and are densely arranged over the entire width of the plane member 210, that is, in the lateral direction. The width of the planar pultruded composite member 210 of the present example is from about 2 mm to about 1000.
The range of mm is possible, with between about 2 mm and about 300 mm being more preferred. On the other hand, the thickness of the flat member is about 0.1 mm to about 3 mm.
Can range from 0.2 mm to about 1 mm, preferably. Further, the brush-like structure 225 formed on the fibrillated end of the planar member 210 may be formed by a straight edge, or may be formed by a shaped edge such as a saw blade shape as shown in FIG. Good.
【0066】図12は基本的に一体的な静電気除去装置
の実施例を示すものであり、これを符号300 で示す。こ
こで、平面状の単一の引抜き成形複合部材310 が使用さ
れる。そのため、独立したベース部材の代わりに、引抜
き成形複合部材310 のベース端部316 は複数の導電繊維
320 に電気的に接続され、そこから電荷の流れを可能に
する手段を具備する。例えば、上述した導電エポキシの
一つを用い、引抜き成形複合部材310 のベース端部316
を被覆し、複数の導電繊維320 と接触し、導電エポキシ
を直接、接地電位に接地している。FIG. 12 shows an embodiment of a basically integrated static eliminator, which is designated by reference numeral 300. Here, a single flat pultruded composite member 310 is used. Therefore, instead of a separate base member, the base end 316 of the pultruded composite member 310 has multiple conductive fibers.
It is provided with means electrically connected to 320 to allow the flow of charge therefrom. For example, using one of the conductive epoxies described above, the base end 316 of the pultruded composite member 310.
And is in contact with the plurality of conductive fibers 320, and the conductive epoxy is directly grounded to the ground potential.
【0067】図11の実施例において、図12の複数の
導電繊維320 を引抜き成形複合部材310 の長手方向にそ
の間連続的に配向し、平面部材310 の全幅即ち横方向に
わたり密に配する。ここでの実施例の平面形状引抜き成
形複合部材310 の幅は約2mm乃至約1000mmの範囲が可能
であり、約2mm 乃至約300mm の間が好ましい。一方平面
部材310 の厚さは約0.1mm 乃至約3mm の範囲が可能であ
り、約0.2mm と約1mmの間が好ましい。平面形状部材310
の小繊維化端部に形成されるブラシ状構造325 は直線
エッジ形状又は形状加工エッジ形状のいずれでもよい。
更に例えば図13に見られるように静電気除去装置の柔
軟性を増加させるためにグルーブ318 を平面形状引抜き
成形複合部材310 に形成してもよい。In the embodiment of FIG. 11, the plurality of conductive fibers 320 of FIG. 12 are oriented continuously in the longitudinal direction of the pultruded composite member 310, while being closely spaced across the width of the planar member 310. The width of the planar pultruded composite member 310 of the present embodiment can range from about 2 mm to about 1000 mm, preferably between about 2 mm and about 300 mm. On the other hand, the thickness of the planar member 310 can range from about 0.1 mm to about 3 mm, preferably between about 0.2 mm and about 1 mm. Plane shape member 310
The brush-like structure 325 formed on the fibrillated end of the above may have either a straight edge shape or a shaped edge shape.
Further, grooves 318 may be formed in the planar pultrusion composite member 310 to increase the flexibility of the static eliminator, as seen, for example, in FIG.
【0068】図7及び図11乃至13の実施例において
静電気除去装置の幅、即ち横方向は搬送される支持体の
幅に対応し、幅方向に渡り延びている。コピー用紙等の
支持体表面は一般に誘電体であり電荷を導電しない。こ
のため、支持体表面の電荷を単独接点では十分に放電す
ることが出来ない。接点の配置は支持体表面の移動方向
に対して垂直であることが必要であり、これにより支持
体表面のほぼ全表面積がこの静電気除去装置に確実に接
触し、放電される。このようにして蓄積電荷は支持体表
面の8.5 ×11のシートあたり、約20ナノクーロン未満に
下げることが可能である。In the embodiment of FIGS. 7 and 11 to 13, the width of the static eliminator, that is, the lateral direction corresponds to the width of the support to be conveyed, and extends over the width direction. The surface of a support such as copy paper is generally a dielectric and does not conduct electric charges. Therefore, the electric charge on the surface of the support cannot be sufficiently discharged by a single contact. The location of the contacts must be perpendicular to the direction of movement of the support surface, which ensures that almost the entire surface of the support surface is in contact with this static eliminator and is discharged. In this way the stored charge can be reduced to less than about 20 nanocoulombs per 8.5 x 11 sheet on the support surface.
【0069】図14を参照するに、図14は本発明の電
子部品の使用に関して既に述べた自動静電写真印刷装置
を示すものであり、更に本発明の静電気除去装置を具備
する。一般に上述した説明から理解されるように自動静
電写真印刷装置は静電写真プロセスにより支持体表面に
トナー画像を形成する手段と、トナー画像形成手段によ
る支持体表面の静電写真処理をするために装置内におい
て支持体面を搬送する手段とを具備する。即ち、トナー
画像形成手段は上述したように帯電ステーション、画像
形成ステーション、現像ステーション、転写ステーショ
ン及び定着ステーションを具備する。搬送手段は複数の
トレイ、コンベア、判断ゲート等を装置内の各所に具備
する。Referring to FIG. 14, FIG. 14 shows the automatic electrostatographic printing apparatus already described with respect to the use of the electronic component of the present invention, further comprising the static eliminator of the present invention. Generally, as can be understood from the above description, an automatic electrostatographic printing apparatus has a means for forming a toner image on a surface of a support by an electrostatographic process, and an electrostatographic treatment of the surface of the support by the toner image forming means. And means for transporting the support surface in the apparatus. That is, the toner image forming means includes the charging station, the image forming station, the developing station, the transfer station and the fixing station as described above. The conveying means is equipped with a plurality of trays, conveyors, judgment gates, etc. at various places in the apparatus.
【0070】図14から明らかなように、支持体、即
ち、コピー用紙の各シートは転写ステーション及び定着
ステーションを介して、及びコンベア64、66、32
及び46で搬送された後、一般にかなりの量の電荷に曝
される。この蓄積電荷は続く判断ゲート48、52、5
6によるコピーシートの扱い及び方向付け処理を非常に
害する。更に、蓄積電荷はコピー用紙が排紙口A又はB
から排紙された後、又は両面コピー用トレイ60に保持
される際に、使用者に静電気ショックを与える危険があ
る。As is apparent from FIG. 14, the support, that is, each sheet of copy paper, passes through the transfer station and the fixing station, and the conveyors 64, 66, 32.
And 46, they are generally exposed to a significant amount of charge. This accumulated charge is applied to the subsequent decision gates 48, 52, 5
6 is very detrimental to the handling and orientation of copy sheets. In addition, the accumulated charge is output from the copy paper output port A or B.
There is a risk of giving an electrostatic shock to the user after the sheet is discharged from the sheet or when the sheet is held in the double-sided copy tray 60.
【0071】これらの電荷関連の問題は支持体表面の8.
5 ×11の大きさのシートあたり約20ナノクーロン未満
に蓄積電荷を削減することにより解決または最小限に抑
えることが出来る。各シートに蓄積される電荷を減らす
ために本発明の静電気除去装置Sは対象となる必要位置
の直ぐ上流に配置される。例えば、図14に見られるよ
うに、静電気除去装置Sは判断ゲート48、52及び5
6、排紙口A及びB、及び両面コピー用トレイ60の直
ぐ手前に設けられる。These charge-related problems are due to the 8.
It can be solved or minimized by reducing the accumulated charge to less than about 20 nanocoulombs per 5 x 11 size sheet. In order to reduce the charge stored on each sheet, the static eliminator S of the present invention is placed immediately upstream of the required location of interest. For example, as can be seen in FIG. 14, static eliminator S has decision gates 48, 52 and 5
6, the sheet discharge ports A and B, and the tray 60 for double-sided copying.
【0072】開示した実施例のいずれも、また本発明の
静電気除去装置の明白な実施例のいづれもが図14の自
動静電写真印刷装置に使用することが可能であることは
明らかである。また、本発明の静電気除去装置の使用に
より、コロナ発生装置14及び30等の高電圧帯電装置
におけるアーク放電及び機械的破損の危険性を大きく削
減することも明らかである。即ち、静電気除去装置Sか
ら不慮に破壊又は脱落する個々の導電繊維の長さが既に
述べたようにコロナ発生装置14及び30の臨界長さ未
満に制限されている。It will be appreciated that any of the disclosed embodiments, or any of the obvious embodiments of the static eliminator of the present invention, can be used in the automatic electrostatographic printing apparatus of FIG. It is also clear that the use of the static eliminator of the present invention greatly reduces the risk of arcing and mechanical damage in high voltage charging devices such as corona generators 14 and 30. That is, the length of each conductive fiber that is inadvertently broken or dropped from the static eliminator S is limited to less than the critical length of the corona generators 14 and 30 as described above.
【0073】このように、本発明によれば、密に配置さ
れるフィラメント接点のブラシ構造を有する静電気除去
装置は支持体から蓄積静電荷を除去するために使用され
る。本静電気除去装置は信頼性が高く、安価で、低出力
構成で、外部電源を使用せず、長期に渡り機能すること
が可能である。更には、本発明の静電気除去装置は抵抗
を制御が可能であり、また汚染に対し免疫性を有し、毒
性がなく、環境的に安定に製造することが可能である。Thus, according to the present invention, the static eliminator having a densely arranged brush structure of filament contacts is used to remove accumulated electrostatic charges from the support. The static eliminator is highly reliable, inexpensive, has a low output configuration, and can function for a long time without using an external power source. Furthermore, the static eliminator of the present invention has a controllable resistance, is immune to contamination, is not toxic, and can be environmentally stable manufactured.
【図1】図1は、ポリマーマトリックスを有する成形複
合部材の側面図であり、ポリマーマトリックスが該部材
の一端から繊維径に比べ比較的長い個々の繊維を露出す
るように除去されており、該部材は変形されると固まり
のようなブラシとして振舞い、図1Aは図1の小繊維化
された部材の断面図であり、図1Bは図1Aの断面図の
一部を更に拡大した図である。FIG. 1 is a side view of a molded composite member having a polymer matrix with the polymer matrix removed from one end of the member to expose individual fibers that are relatively long compared to the fiber diameter, and The member behaves as a lump-like brush when deformed, FIG. 1A is a cross-sectional view of the fibrillated member of FIG. 1, and FIG. 1B is a partially enlarged view of the cross-sectional view of FIG. 1A. .
【図2】図2は引抜き成形複合部材の別の実施例であ
り、小繊維化された一端部の長さは繊維径に比べかなり
短く、端末部は比較的堅い接触面を有し、図2Aは図2
の小繊維にばらけた部材の断面図であり、図2Bは図2
Aの断面図の一部を更に拡大した図である。FIG. 2 is another embodiment of the pultruded composite member, in which the length of the fibrillated one end is considerably shorter than the fiber diameter, and the end portion has a relatively hard contact surface. 2A is Figure 2
2B is a cross-sectional view of the member dispersed in the small fibers of FIG.
It is the figure which expanded a part of sectional view of A further.
【図3】図3は引抜き成形部材の一部をレーザーにより
小繊維化するために引抜き成形部材を載置するためのプ
ログラム可能なベッドの概略説明図である。FIG. 3 is a schematic illustration of a programmable bed for placing a pultrusion member for laser fibrillating a portion of the pultrusion member.
【図4】図4は感光体接地ブラシとしての本発明を装備
する自動静電写真印刷装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an automatic electrostatographic printing apparatus equipped with the present invention as a photoconductor grounding brush.
【図5】図5はレーザにより繊維化された引抜き成形さ
れた接点を有するセンサ及び引抜き成形された接点を示
すものである。FIG. 5 illustrates a laser fiberized sensor with pultruded contacts and pultruded contacts.
【図6】図6は移動する感光体面に接触する感光体接地
ブラシの側面から見た拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of the photoconductor grounding brush that comes into contact with the moving photoconductor surface as seen from the side surface.
【図7】図7は本発明の静電気除去装置の一実施例の概
略表示の側面図である。FIG. 7 is a schematic side view of an embodiment of the static eliminator of the present invention.
【図8】図8は図7に示す静電気除去装置の引抜き成形
複合部材の一つの拡大図である。8 is an enlarged view of one of the pultruded composite members of the static eliminator shown in FIG.
【図9】図9は図7の静電気除去装置において使用され
る引抜き成形複合部材の代替実施例の拡大図である。9 is an enlarged view of an alternative embodiment of a pultruded composite member used in the static eliminator of FIG.
【図10】図10は図7の静電気除去装置において使用
される引抜き成形複合部材の別の代替実施例の拡大図で
ある。10 is an enlarged view of another alternative embodiment of the pultruded composite member used in the static eliminator of FIG.
【図11】図11は本発明の静電気除去装置の別の実施
例の概略図である。FIG. 11 is a schematic view of another embodiment of the static eliminator of the present invention.
【図12】図12は本発明の静電気除去装置の一体実施
例の概略図である。FIG. 12 is a schematic view of an embodiment of the static eliminator of the present invention.
【図13】図13は本発明の静電気除去装置の別の一体
実施例の概略図である。FIG. 13 is a schematic view of another integrated embodiment of the static eliminator of the present invention.
【図14】図14は本発明の静電気除去装置を更に具備
する図4の自動静電写真印刷装置の断面を示すものであ
る。FIG. 14 is a cross-sectional view of the automatic electrostatographic printing apparatus of FIG. 4 further including the static eliminator of the present invention.
フロントページの続き (72)発明者 トーマス イー.オルラウスキ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14450 フェアポート モーニング ビュー ド ライヴ 1 (72)発明者 スタンレー ジェイ.ウォレス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14564 ヴィクター トリリアム トレイル 7424 (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 (72)発明者 ジョン イー.コートニイ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14502 マセダン パネル ロード 128 (72)発明者 デイヴィッド イー.ロリンズ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14489 −1258 レイトン ストリート 59Continuation of front page (72) Inventor Thomas E. Orlauski New York, USA 14450 Fairport Morning View Drive 1 (72) Inventor Stanley Jay. Wallace New York, USA 14564 Victor Trillium Trail 7424 (72) Inventor Wilber M. Peck New York, USA 14616 Rochester Ripplewood Drive 227 (72) Inventor John Yi. Courtney, New York, USA 14502 Macedan Panel Road 128 (72) Inventor David E. Rollins United States New York 14489 -1258 Leighton Street 59
Claims (3)
含む非金属性の引抜き成形複合部材と、ここに前記複数
の導電繊維はポリマーマトリックス内に引抜き成形複合
部材の長手方向に配向され且つポリマーマトリックスを
通って連続的に延び、前記引抜き成形複合部材は少なく
とも一つの小繊維化された端部を有し、該端部は前記表
面との接触用の複数の導電繊維の露出長により形成され
る密に配置されるフィラメント接点のブラシ状構造を含
み、 引抜き成形複合部材を保持するベース部材であって、複
数の導電繊維と電気的に接続し、そこから電荷を通過さ
せる手段を含む上記ベース部材とを含む上記表面から電
荷を除去する装置。1. A device for removing charge from a surface, the non-metallic pultruded composite member comprising a plurality of conductive fibers provided within a polymer matrix, wherein the plurality of conductive fibers are within a polymer matrix. Oriented in the longitudinal direction of the pultruded composite member and extending continuously through the polymer matrix, said pultruded composite member having at least one fibrillated end, said end being in contact with said surface. A base member for holding a pultruded composite member, comprising a brush-like structure of closely arranged filament contacts formed by the exposed lengths of a plurality of conductive fibers for contact, electrically connected to the plurality of conductive fibers And a device for removing charge from the surface including the base member including means for passing charge therethrough.
により揮発されて、少なくとも前記小繊維化された端部
における複数の導電繊維の露出長を露出し、これにより
ブラシ状構造を形成することことができるエネルギー吸
収物質であることを特徴とする請求項1の装置。2. The energy by which the polymer matrix is volatilized by a laser to expose at least the exposed lengths of the plurality of conductive fibers at the fibrillated ends, thereby forming a brush-like structure. The device of claim 1 which is an absorbent material.
脂であることを特徴とする請求項2の装置。3. The device of claim 2, wherein the energy absorbing material is a thermoplastic resin.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US021445 | 1993-02-24 | ||
US08/021,445 US5354607A (en) | 1990-04-16 | 1993-02-24 | Fibrillated pultruded electronic components and static eliminator devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06290895A true JPH06290895A (en) | 1994-10-18 |
Family
ID=21804275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2144494A Pending JPH06290895A (en) | 1993-02-24 | 1994-02-18 | Device removing electric charge from surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06290895A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009128692A (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Fuji Xerox Co Ltd | Electrostatic charge removing means and image forming apparatus having the same |
JP2010267409A (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Toshiba Corp | Neutralization apparatus for resin film, and printing device with the same |
CN116608776A (en) * | 2022-09-14 | 2023-08-18 | 北京航空航天大学 | Automatic high-temperature multi-scale speckle spot coating device and spot coating method |
-
1994
- 1994-02-18 JP JP2144494A patent/JPH06290895A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN116608776B (en) * | 2022-09-14 | 2023-10-13 | 北京航空航天大学 | Automatic high-temperature multi-scale speckle spot coating device and spot coating method |
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