(57)【要約】【課題】より安価またはより長寿命のコロノード帯電装置を提供する。【解決手段】感光体７０の帯電に使用されるコロノード帯電装置１０は、支持部材と、フィラメント３０と、調整メカニズムと、前記フィラメントに電圧を供給する電圧源２０と、を備える。フィラメント３０は、支持部材に沿って設置される。また、フィラメント３０は、前記フィラメント３０の複数の活動領域と複数の非活動領域を作るように配置されるとともに、前記活動領域が前記感光体７０に隣接して配置される。調整メカニズムは、前記フィラメント３０のうち、前記活動領域に対応する部分が、前記非活動領域に対応する位置に移動され、前記フィラメントのうち、前記非活動部分にあったいくつかの部分が前記活動領域に対応する位置に移動されるように前記フィラメント３０を移動させる。【選択図】図１
2010277087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の帯電に使用されるコロノード帯電装置であって、
支持部材と、
前記支持部材に沿って設置されるフィラメントであって、前記フィラメントの複数の活動領域と複数の非活動領域を作るように配置されるとともに、前記活動領域が前記感光体に隣接して配置されたフィラメントと、
前記フィラメントのうち、前記活動領域に対応する部分が、前記非活動領域に対応する位置に移動され、前記フィラメントのうち、前記非活動部分にあったいくつかの部分が前記活動領域に対応する位置に移動されるように前記フィラメントを移動させる調整メカニズムと、
前記フィラメントに電圧を供給する電圧源と、
を備えることを特徴とするコロノード帯電装置。
【請求項２】
感光体の帯電に使用されるコロノード帯電装置をインデックスする方法であって、
前記帯電装置は、
支持部材と、
前記支持部材に沿って設置されるフィラメントであって、前記フィラメントの複数の活動領域と複数の非活動領域を作るように配置されるとともに、前記活動領域が前記感光体に隣接して配置されたフィラメントと、
前記フィラメントのうち、前記活動領域に対応する部分が、前記非活動領域に対応する位置に移動され、前記フィラメントのうち、前記非活動部分にあったいくつかの部分が前記活動領域に対応する位置に移動されるように前記フィラメントを移動させる調整メカニズムと、
前記フィラメントに電圧を供給する電圧源と、
を備え、
前記方法は、
前記調整メカニズムを使って、物質の堆積によって疲弊した前記活動領域を、疲弊していない非活動領域と交換するステップを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真に関する。より詳しくは、本発明は感光体に静電荷を与えるコロナ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の処理においては、導電性バッキング（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｂａｃｋｉｎｇ）の上に設けられた感光性絶縁材料でなる感光体に、その表面全体にわたって均等な電荷が与えられ、その後、この感光体が再現されるべきパターンで露光される。露光された受容体領域は、そこに到達する光の強度に応じて放電し、その結果、受容体被膜の上、または、その内部に静電潜像が形成され、この潜像は、当業界で一般的に知られ、使用されているいずれかの現像技術に従って、受容体に液体、粉末その他の現像剤を塗布することにより、可視画像へと現像される。現像剤は、静電画像に対応する視覚的パターンで受容体に静電的に付着する。その後、現像された画像は受容体から紙等の支持材料に転写され、画像が定着され、永久的な印刷物が形成される。
【０００３】
露光ステップに備えて行われる感光体の帯電は、コロナ発生装置によって実現できる。コロナ発生装置は感光体に静電荷を印加して、これをたとえば約５００から１，０００ボルトの電位まで上げる。このためのコロナ発生装置の１つの形態は特許文献１において開示されており、同特許文献では複数の平行なワイヤが高圧電源に直列に接続され、帯電するべき表面とわずかに離間された関係に配置された導電性シールドの中に支持される。ワイヤに電力が供給されると、ワイヤの表面に沿ってコロナが発生され、隣接する感光表面上にイオンが堆積する。通常、帯電するべき表面とコロナ発生装置の相対的な運動を起こさせるためのメカニズムが設けられる。コロナ発生装置の中には、複数のワイヤではなく１本のコロナワイヤを有しているものがある。より最近の設計では、コロノードと受容体の間に離間された「グリッド」またはスクリーンを備え、受容体に到達するイオンの量を制御するものもある。
【０００４】
特許文献２に記載されているように、ナノ構造のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フィラメントを線形コロノードとして使用し、従来のコロトロンにおけるワイヤの寿命と性能を改善することができる。コロノードとは、コロナ発生電極である。コロトロンとは、感光体に電荷を与えるのに使用されるコロナ発生装置である。市販のＣＮＴフィラメントをコロノード部材として試験した結果、これらのフィラメントがタングステンワイヤのそれと同様のコロナ帯電を促進することがわかっており、またＣＮＴフィラメントはタングステンより軽量で、機械的に強いため、タングステンワイヤを使用する場合より格段に細くすることが可能である。
【０００５】
コロナ発生装置では、劣化したコロナ電極を新しいものと容易に交換できるような仕組みを持たせることも望ましい。この交換は通常、保守の専門技術者によって商業的に行われるため、短時間で容易に交換と調整ができることは非常に有利である。
【０００６】
しかしながら、電子写真帯電装置は一般に動作寿命が短く、維持費が高い。たとえば、特許文献３では、複数のソリッドステート帯電装置をシリンダの周辺に設置した例が開示されている。個々の帯電装置はその寿命が終わるまで使用される。すると、装置が回転して別の帯電装置が現れる。このように１つの帯電装置を使用し、その後、別の位置まで回転させるのは、長い使用期間にわたって帯電の均一性を一貫して確保するための１つのインデクシング（間欠送り）方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第２，７７７，９５７号明細書
【特許文献２】ゾーナ他の"High Strength, Light Weight Corona Wires Using Carbon Nanotube Yarns"と題する米国特許出願第１２／０６２，１６９号明細書
【特許文献３】ウェーバ他の"Rotatable Charging Apparatus, and Printing Machine Including the Same"と題する米国特許第６，３０８，０３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既存の装置は、多少の改良が加えられたとしても、将来のシステムに求められる寿命とコスト面での目標を達成するには不十分であると予想される。現在、コロノードを用いた帯電器の寿命を延ばす試みとして、性能回復のための各種のクリーニングメカニズムや装置が導入されている。残念ながら、このような改善の試みは、サブシステムが高コスト化、複雑化する一方で、限定的な成功のみにとどまっている。こうした不足を補うために、新規の技術を利用して寿命とコストの問題に対処しようと、この１０年間に、ソリッドステート帯電器等、まったく異なる帯電装置の研究が行われてきた。
【０００９】
そこで、本発明では、より安価またはより長寿命のコロノード帯電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
より安価で、長寿命のコロノード帯電装置は、支持部材、フィラメント、調整メカニズムおよび電圧源を備える。フィラメントは支持部材に沿って、フィラメントの複数の活動領域と複数の非活動領域を作るような構成で配置される。活動領域は相互に同一平面上に配置され、同時に感光体に隣接して配置可能である。非活動領域は、感光体から活動領域より遠くにある。調整メカニズムはフィラメントを移動させ、フィラメントのうちの活動領域に対応する部分が非活動領域に対応する位置まで移動され、フィラメントのうち非活動領域にあった部分が活動領域に対応する位置まで移動されるようにする。
【００１１】
ある実施例において、支持部材は、回転可能なシャフトとシャフトに沿ってらせん状に配置された雄ねじを有する。ここで、フィラメントはシャフトの周囲に巻きつけられ、雄ねじによって画定される溝の中に配置されてもよい。雄ねじは、巻きつけられたナノチューブフィラメントを露出させる平坦なエッジを有していてもよい。平坦なエッジは、シャフトの中心から巻きつけられたフィラメントの外周までの距離がシャフトの中心から平坦なエッジの少なくとも一部分までの距離より大きくなるような関係を有する。
【００１２】
ある実施例において、コロノード装置は、感光体とフィラメントの間に設置された支持基板と、支持基板上に配置された１列のアレイ状の開口部を有する。フィラメントの活動領域は、支持基板の各開口部において感光体に対して露出される。フィラメントは、活動領域の１つに対応する各開口部を有する複数のフィラメントを有していてもよい。
【００１３】
ある実施例において、支持部材は複数の第一のピボット支持構造を有していてもよく、第一のピボット支持構造は複数の第二のピボット支持構造より感光体に近い位置に配置される。この実施例では、活動領域は第一のピボット支持構造の位置にある。この実施例は、バネ、第一のホイールおよび第二のホイールをさらに備えていてもよく、バネは第一のホイールに接続され、フィラメントは第一と第二のホイールに接触して、バネの作用によって緊張状態に保持される。
【００１４】
ある実施例において、２つのコロノード装置が、２つの装置のうちの第一の装置のフィラメントが接触点において２つの装置のうちの第二の装置のフィラメントに直接接触するように配置され、この接触が起こす摩擦によって２つの装置のフィラメント上に堆積した物質が除去される。
【００１５】
ある実施例において、２つ組のコロノード装置が平行方向に配置され、第一の装置と第二の装置は感光体から等距離にある。このような実施例では、第一の装置のフィラメントは、少なくとも１つの接触点において第二の装置のフィラメントと接触してもよい。この接触で生じる摩擦によって、第一の装置と第二の装置のフィラメントの上に堆積した物質が除去される。
【００１６】
電子写真装置またはコピー機は、上記のコロノード帯電装置を使用してもよい。
【００１７】
また、コロノード帯電装置の寿命を長くするような方法でコロノード帯電装置のインデクシングを行う方法も提案される。この方法は、調整メカニズムを使って、物質の堆積により疲弊した活動領域を疲弊していない非活動領域と交換するステップを含む。ある実施例において、調整メカニズムは支持部材を移動させずにフィラメントを移動させる。
【００１８】
ある実施例において、調整メカニズムは支持部材を移動させる。ある実施例において、上記の方法は支持部材を回転するステップを含む。ある実施例において、この方法はさらに、物質の堆積によって疲弊した活動領域から堆積物質を除去するステップを含んでいてもよい。
【００１９】
ある実施例において、活動領域は非活動領域より感光体に近く、活動領域は交換されると非活動となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、より安価またはより長寿命のコロノード帯電装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】コロノード装置の１つの実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】感光体を帯電する活動領域から放出される電束のモデルを示す図である。
【図３】インデクシング方法の第一の例を示すフローチャートである。
【図４】コロノード装置の第一の実施例を示す図である。
【図５】コロノード装置の第二の実施例を示す図である。
【図６】コロノード装置の第三の実施例を示す図である。
【図７】コロノード装置の第四の実施例を示す図である。
【図８】図７の拡大図である。
【図９】コロノード装置の第五の実施例を示す図である。
【図１０】図９の一部の拡大図である。
【図１１】図９の別の部分の拡大図である。
【図１２】第五の実施例によるコロノード装置を複数個、互い違いに配置して組み合わせた第六の実施例を示す図である。
【図１３】交差点で直接接触するように密接させて設置された２つの装置が互い違いのアレイ状になっている第七の実施例を示す図である。
【図１４】コロノード装置の第八の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面を参照しながら実施例について説明するが、図中、同様の部品には同様の参照番号が付与されている。
【００２３】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フィラメントをコロノードとして使用した、ごく最近の試みによって、フィラメントの不均一な構造によると考えられる新たな不均一性の問題が明らかとなった。電荷密度の不均一性は、試作装置により帯電される受容体の表面電位を走査した結果に見られる。ＣＮＴフィラメントにより生成されるコロナプラズマ内の摂動は、市販のＣＮＴフィラメントの少なくとも現時点での特徴であるフィラメント構造の中の本来来的な不均一性が原因と考えられる。
【００２４】
ケイ酸塩形成を通じた汚染は、活動コロナプラズマ領域の中またはその周辺で動作するコロノード装置に最も多い故障モードである。さらに、動作素子のコロナプラズマから遠くにある非活動コロノード領域または部材では、ケイ酸塩の成長が起こらない。
【００２５】
コロノード部材を移動可能な要素として有することを特徴とし、予め設定されたデューティサイクル(duty interval)、たとえば１００，０００または２００，０００帯電サイクル中に、この要素の表面の比較的小さな部分、たとえば約０．１％から約１０％しか活動しない、小型で長寿命の充電部材が提案される。現場で調整可能な針状の進化したコロノードの設計を、後述のような「使用−交換のために移動」または「使用−クリーニングのために移動−交換のために移動」の方法と組み合わせて用いることにより、望まれていた長い動作寿命と、これに関係する安価な維持費を容易に実現できる。
【００２６】
具体的には、移動可能なコロノード素子として、非常に薄く、強力なワイヤまたはフィラメントでなる進化したコロノード材料が、いくつかの設計実施例で提案される。個々のナノチューブを織り合わせたナノチューブ糸を、ナノチューブフィラメントとして使用することができる。具体的なフィラメント材料としては、カーボン、窒化ホウ素、ドープシリカ、またはその他の適当な導電性フィラメントがある。ワイヤ材料には、これらに限定されないが、タングステン、プラチナ、またはその他の貴金属ワイヤ等がある。ワイヤまたはフィラメントの径は、線形コロノードの曲率半径が小さく、コロノード装置と感光体との間隔が比較的小さいことによる低い励起電界（たとえば、フィラメントの長さ１ｍｍあたり１０ボルト未満）を利用できるようにするために、約１０ミクロンより大きく、約５０ミクロン未満、好ましくは約３０ミクロン未満である。このような低い励起電界は、装置を適正に帯電させるように空気分子をイオン化するのに十分な電流を供給するために、ワイヤの長さ１ｍｍあたり１２−２０ボルトを必要とする従来のワイヤコロノード装置と対照的である。コロノードとその周辺の装置機能部品との間の空気の絶縁破壊（アーク放電）は、間隔１ｍｍあたり約１ｋＶで発生する。動作電圧を低くすることにより、間隔を狭め、ひいてはより小型の帯電装置を作ることが可能となる。このようなフィラメントとワイヤは機械的強度と耐熱性、フレキシビリティ、導電性、耐久性に優れているため、提案された設計には大きな利点がある。便宜上、「フィラメント」という用語は、フィラメントとワイヤの両方を指し、包含するものと理解する。
【００２７】
上記のことから、非常に小型の装置の中に作り込むことができるさまざまな実施例を開示する。これらの実施例は、ナノ構造のコロノードの各部分を選択的に活動させて、感光体上に均一な電荷を生成する。選択された部分は、それが汚染されたと判断されるまで、または事前に行われた経験的研究結果に基づいて汚染されたと予測されるまで、使用され続ける。その後、短い間隔でのインデクシング移動を利用して、その時点で使用中であった疲弊した活動領域がコロノード部材の未使用の汚染されていない（つまり「疲弊していない」）領域と交換される。
【００２８】
このインデクシング移動では、コロノードフィラメントまたはコロノード装置をそっくり交換しなくてもよい。たとえば、コロノード装置の長さが１６インチで、コロノードフィラメントの長さが１６インチである場合、性能が劣化したときに、１６インチのコロノードフィラメントをまるごと交換する必要はない。その代わりに、少しの部分、たとえば１／４インチだけ交換すればよいかもしれない。このようなインデクシング方法において、装置の寿命は事前に設定できる。使用されたインクリメンタルインデックス(incremental indices)の数をカウントして、コロノードの寿命全体、使用済みの寿命および／または残りの寿命を判断できるため、コロノードの寿命が終わったことを判断するためのセンサは不要である。
【００２９】
本明細書で提案する実施例によるコロノードの寿命をどこまで延ばすことができるかは、（１）コロノードのうちの活発に利用されている領域（つまり「使用中領域」）に対する未使用領域の比率と、（２）使用中領域の特性寿命（すなわち、事前のサンプル試験によって判断された、予想可能な寿命）によって決まる。以下に説明するようにインデクシングナノ構造コロノード領域の特性寿命をモデル化すると、寿命を何倍も延ばすことが可能であることが明らかとなる。このように、本明細書で説明するコロノードの材料、構造および／または動作方法で、きわめて長寿命で小型の帯電システムを実現でき、これは将来の製品において高く評価されるであろう。
【実施例】
【００３０】
実施例は、先行技術の装置で知られている問題に対処し、以下のうちの１つまたはいくつかの点において従来の装置とは区別される。（１）実施例は「ソリッドステート」の厚膜または薄膜設計を用いていないこと、（２）実施例は、受入可能な電荷密度または均一性を実現するのに、埋め込みヒータを必要としないこと、（３）コロノードの材料、特性、インクリメンタルインデックスおよび／または設計が独特であること、（４）移動のための構造が独特であること、（５）長い寿命にわたってコロノードクリーナが不要であること、および／または（６）効果的なコロナ帯電挙動を実現するために特別な具体的なコロノード構成と電界プロファイリング(field profiling)を取り入れることによって不均一なＣＮＴ構造に伴う新たな問題を克服すること。
【００３１】
図１は、コロノード装置１０の機能ブロック図である。コロノード装置１０は、感光体７０に近接して配置される。コロノード装置１０は、電源２０、ナノチューブフィラメント３０、任意のアース４０および任意のシールドまたはスクリーン６０を備える。
【００３２】
ナノチューブフィラメント３０は、支持部材（図示せず）の上に配置される。支持部材の材料は一般的に絶縁体であり、ポリマ、セラミック、その他の種類の絶縁材料であってもよい。たとえば、これらに限定されないが、シリコーンや繊維等である。成形性を有することが好ましい。電源２０は、ナノチューブフィラメント３０に電気的に接続されているエンドブロック（後述）を通じて高電圧を供給する。
【００３３】
図２は、ポイントソース１００がコロナ放電１１０を利用して電源を発生させ、感光体７０の近接領域を帯電させる様子を示す。ここで、放電は一般的に円錐形である。
【００３４】
図３は、「使用−移動」、「使用−移動−交換」のインデクシング方法を示す。ステップＳ１０で、コロノードは、１つまたは複数のフィラメントの活動領域（後述）を使って電荷を付与し、感光体を帯電させる。コロナ放電によってコロノードを取り囲む空気の絶縁破壊が起こり、アンモニア、有害な酸化物その他の副産物が生成される。時間の経過に伴い、ケイ酸塩を含む不要な堆積物がナノチューブフィラメントの活動領域８０に堆積し、不均一性が生じる。前述のように、活動領域において不均一性が見られる（つまり、「疲弊した」）コロノード装置は、ナノチューブフィラメントの未使用、つまり疲弊していない領域ほど十分に機能しない。ステップＳ２０で、活動領域の負荷期間の終了が、ワイヤを感知して不均一性と堆積物の蓄積を検出することによって、あるいは所定の時間、たとえば５０，０００から２００，０００帯電サイクル分待機することによって判断される。
【００３５】
ステップＳ２０で活動領域が疲弊したと判断されると、ステップ３０でナノチューブフィラメントが次の短い間隔のインデックス位置に移動される。この位置では、ナノチューブフィラメントの疲弊していない（たとえば、不使用の、またはわずかしか使用されていない）領域が新たな活動領域となる。この領域には、コロノードの均一性に不利な影響を与えるような実質的な量のケイ酸塩の堆積がない。「使用−交換のために移動」という方法では、フィラメント全体が疲弊するまでステップＳ１０−Ｓ３０が繰り返され、装置の長い耐用寿命が得られる。しかしながら、疲弊したナノチューブフィラメントまたはその一部を、任意のステップＳ４０においてクリーニングしてもよい。クリーニングが終わると、ステップＳ５０において、疲弊していたがクリーニングされた領域を活動領域として再利用し、装置の耐用寿命を延ばすことができる。「使用−クリーニングのために移動−交換のために移動」の方法はステップＳ１０−Ｓ５０を含む。
【００３６】
図４−８は、フィラメントを用いたコロノードが支持部材に連結される実施例を示す。これらの実施例のインデクシングは、支持部材を回転させて、フィラメントの中の選択された領域が電荷受容体と正しく整列されると活動化されるようにすることによって行われる。
【００３７】
コロノード装置２００は、図１に示される装置１０の具体例である。図４は、コロノード装置２００の１つの実施例を示している。コロノード装置２００は、断面がフットボール型の支持部材２１０の周辺に固定的に巻きつけられたナノチューブフィラメント３０を有する。円柱形の場合と異なり、この断面には２つの「狭窄した」終点がある。支持部材２１０は、２つのインデックス位置、つまり断面の「狭窄した」終点の各々に１つずつがある。
【００３８】
動作時には、コロノード装置２００は特定の数の帯電サイクルだけ使用されてから、新しい位置へとインデクシングされ（つまり、この場合、モータによって新しい位置へと１８０度回転され）、フィラメントの異なる部分が感光体（図示せず）と隣接するようになる。コロノードを次の活動領域へとインデクシングするために、スピンドル２２０が支持部材２１０を回転させる。スピンドル２２０は、外部モータに接続されていてもよい。あるいは、支持部材２１０を固定し、支持部材２１０の周辺でナノチューブフィラメント３０をインクリメンタルに移動させることも可能である。同様にして、２つより多いインデックス位置を設けることも可能である。
【００３９】
さらに、第二のナノチューブフィラメント（図示せず）を支持部材２１０の周辺に、第二のナノチューブフィラメントがナノチューブフィラメント３０に平行になるように巻きつけてもよい。このような設計が動くと、理髪店の赤と白のポールのように見えるであろう。
【００４０】
コロノード装置３００は、図１に示される装置１０の具体例である。図５は、コロノード装置３００の１つの実施例を示している。コロノード装置３００の支持部材３１０が支持部材２１０と異なる点は、支持部材３１０がねじ山３２０を有するねじのように形成されている点である。ねじ山は平坦領域３３０を有し、その数はいくつでもよい。たとえば、図５において、ねじ山３２０は３つの平坦領域３３０を有する。各平坦領域３３０は、回転可能なインデックスに対応する。平坦領域を作るには、たとえば、ねじのような形状を作り、次にねじ山をトリミングまたはシェービングによって平坦領域とすればよい。ナノチューブフィラメント３０が、ねじ状の支持部材３１０の周辺に巻きつけられる。平坦領域３３０の付近では、巻きつけられたナノチューブフィラメント３０が露出する。これらの露出領域の１つが、支持部材の、感光体７０に最も近い頂点にあるとき、この露出したナノチューブフィラメント３０の領域が活動領域８０となる。
【００４１】
コロノード装置４００は、図１に示される装置１０の具体例である。図６は、コロノード装置４００の１つの実施例を示している。コロノード装置４００はコロノード装置２００と同様であるが、支持部材４１０の上に巻きつけられたナノチューブフィラメント３０が装置２００の場合より緊密に巻きつけられており、支持部材４１０の断面が円形である点が異なる。各コイル間の、たとえば１．５から２ｍｍの分離により、個々の活動領域と感光体の間の力線の変化が防止される。あるいは、絶縁材を使ってコイルを分離することもできる。支持部材４１０は溝を有していてもよく、その中にナノチューブフィラメント３０が配置される。装置２００と同様に、活動領域８０は感光体７０に最も近い領域にある。図４，５に示される実施例と同様に、この場合のインデクシングもまた回転によって行われる。ナノチューブフィラメントが巻きつけられている支持部材４１０の周囲には、ｎ個のインデックス位置がある（たとえば、ｎ＝２，１０，２５，５０，７５，１００または所望のどの数でもよい）。したがって、支持部材４１０を部分的に回転させるたびに（３６０度／ｎ）、ナノチューブフィラメント３０の異なる領域が感光体７０の付近に位置づけられ、新しい活動領域８０ができる。
【００４２】
コロノード装置５００は、図１に示されるコロノード装置１０の具体例である。図７，８はコロノード装置５００の１つの実施例を示している。図７，８は、支持基板５１０の上に二次元パターンを形成する動作用の行(operational row)に配置された多数のイオン発生開口部５２０を有する平坦なアレイとしての、コロノード装置５００の別の実施例を示す。図８は、図７のコロノード装置５００の拡大図である。コロノード装置５００は、支持基板５１０の、感光体７０と対向する面に配置された、支持基板５１０に平行なナノチューブフィラメント３０を備え、このナノチューブフィラメントの数は変更できる。各ナノチューブフィラメント３０は、１行の開口部５２０を通るように構成されていてもよい。支持基板５１０は、少なくとも開口部５２０の周辺領域において、絶縁体の上に金属が重ねられた２層構造を有する。感光体と対面する外側の金属層は、どのような貴金属またはどのような導電性の材料でもよい。コロノードからはるかに低い大きさの電圧を印加することにより、感光体に到達するイオンの量を制御して、帯電された受容体の最終電圧を制御する手段とすることができる。コロノードのフィラメントと金属層の間の絶縁層は、高誘電絶縁材料のどれでもよく、たとえば、セラミック、ベークライト、フェノール類等がある。金属層は、感光体の帯電電圧を制御する。絶縁体は、コロノードと金属層の間のアーク放電を防止する。この構成は、アレイ状に配列された開口部の平坦な構成を利用するソリッドステート帯電器と同様である。ナノチューブフィラメント３０の、開口部５２０によって露出される部分が活動領域８０となる。開口部５２０は互い違いであってもよい。開口部５２０の相互の距離と開口部５２０のレイアウトは、用途の違いに応じて変更できる。
【００４３】
コロノード装置のインデクシングを行うためには、支持基板５１０を延在するナノチューブフィラメント３０の方向に対して平行に移動させるか、あるいはナノチューブフィラメント３０をたとえばホイール上で移動させればよい。図７，８において、支持構造（たとえば図９−１１に関連して後述するもの）を各フィラメントの片側に接続して、フィラメントを緊張状態に保持し、その動作を制御してもよい。図８では、拡大図により開口部５２０のナノチューブフィラメント３０の露出された活動領域８０がより明確に示されている。
【００４４】
コロノード装置６００は、図１に示されるコロノード装置１０の具体例である。図９−１１は、コロノード装置５００の１つの実施例を示している。一例である鋸歯状コロノード装置６００は、支持部材６１０、第一のエンドブロック６５０および第二のエンドブロック６６０を有するように示されている。比較的長いナノチューブフィラメント３０が支持針６１５または、支持部材６１０のその他の適当な要素の周囲に巻きつけられて、離間された頂点領域が作られ、この例では、この頂点領域が露出された活動領域８０となる。これらの頂点領域は、コロノード装置の構成およびカバーされるべき感光体の面積に応じて異なる距離、たとえば２または３ミリメートル離れていてもよい。鋸歯状領域の高さは、たとえば２ミリメートルであってもよい。
【００４５】
柔軟なナノチューブフィラメント３０は、支持部材６１０の上にアレイ状に設けられたピボットと、エンドブロック６５０，６６０にあるローラによって画定される経路に沿って移動する。ナノチューブフィラメント３０は、支持部材６１０とエンドブロック６８０，６６０の上に設置される。エンドブロック６５０は引張バネ６７０とホイール６５０を備える。エンドブロック６６０はホイール６８０を備える。エンドブロック６５０，６６０は任意でフィラメントクリーナ（図示せず）を備えていてもよく、クリーナは通過しながらナノチューブフィラメントをクリーニングする。このクリーニングは、ファイバブラシ、研磨パッドまたは発泡パッドを使って、フィラメントがクリーニングステーションを通過する際にフィラメントの周囲全体を取り囲み、擦ることによって実現してもよい。
【００４６】
コロナの出力と帯電性能を制御する要素としては、頂点での曲率半径、基底部から頂点の高さ、角の辺を形成する入射角と射出角、隣接する頂点の間の距離、フィラメントに加えられる張力、印加されるバイアス電流の大きさと周波数、鋸歯先端と受容体の間の距離が挙げられる。
【００４７】
図９−１１の構成は、既存のスコロトロンとディスコロトロン（つまり、コロノードを使用するもの以外の装置）で用いられる従来の針型コロノードと非常によく似ているため、その中で用いられる幾何学的要素の多くは、本願にも直接応用できる。しかしながら、剛性金属による位置の固定された活動領域を使用する既存の針型コロノードと異なり、この設計では、柔軟なナノチューブフィラメント３０を図９の矢印で示される方向に移動させることができる。この移動により、フィラメントを単純に移動させ、インデクシングするだけで、最も先端の領域を新品同様にすることが可能になる。この「使用−交換のために移動」という方法は、フィラメントの長さ全体が疲弊するまで継続してもよい。引張バネを用いた張力装置６７０は、フィラメントの長さ全体にわたって必要な張力を加えるためのメカニズムの一例としてエンドブロック６５０に示されており、この実施例では、フィラメントは連続ループとして構成されている。動作中、フィラメントのうち、最も端部の頂点領域でなる部分は、所定の時間（たとえば、特性寿命の９０％）にわたって活動化され、その後、頂点領域のすぐ外側（下流の方向）の新しい位置に移動され、ナノチューブフィラメント３０の疲弊していない部分と交換される。電源は、バネ６７０とホイールアセンブリ６８０を通じてフィラメントに接続され、バネとホイールはどちらも導電性材料で製作されている。バネは、帯電装置（図示せず）のエンドブロックの金属コンタクトに固定され、コロノード装置の外部の電源との接続が可能である。
【００４８】
図１０は、コロノード装置６００のエンドブロック６６０側の拡大図である。ここで、ナノチューブフィラメントとインデクシングについて、第一のピボット支持構造６２０と第二のピボット支持構造６３０を有する支持部材６１０の構造に関連して、より詳しく説明する。第一のピボット支持構造６２０と第二のピボット支持構造６３０は、たとえばマイクロプーリ、ワイヤを取り囲むチューブ、低摩擦ブロック等の成形された装置等を有していてもよい。
【００４９】
図１０からわかるように、ナノチューブフィラメント３０は、第一のピボット支持構造６２０と第二のピボット支持構造６３０の間を移動する。活動領域８０は、第一のピボット支持構造６２０の上にあり、感光体７０に最も近い地点である。コロノード装置６００をインデックスするためには、ナノチューブフィラメント３０を移動させ、第一のピボット支持構造６２０の上の疲弊した活動領域がナノチューブフィラメント３０の隣接する疲弊していない領域と交換されるようにする。疲弊した領域は、移動して頂点から外れ、第二のピボット支持構造６３０に近づく。
【００５０】
保護用シースまたはチューブで、ピボット支持構造６２０および６３０の周辺のナノチューブフィラメント３０を包み込み、または部分的に包み込んでもよい。たとえば、第一のピボット支持構造６２０において、ナノチューブフィラメント３０の活動領域８０は感光体７０に露出される。しかしながら、絶縁シースがあれば、ナノチューブフィラメント３０は第一のピボット支持構造６２０による損傷から保護される。
【００５１】
図１１は、コロノード装置６００の拡大図であり、コロノード装置６００の第一のエンドブロック６５０を中心に描かれている。ここで、第一のエンドブロック６５０は、引張バネ６７０とホイール６８０を備える。引張バネ６７０は、支持部材６１０の上に配置されたナノチューブフィラメント３０を緊張状態に保持する。第一のエンドブロック６５０はまた、ワイヤクリーナ（図示せず）を備えていてもよい。
【００５２】
図１２は、同じ方向を向き、互い違いになるように配置された２つのコロノード装置６００を示す。図２に示されるように、コロノード放電の電界は、活動領域のポイントソースから広がる感光体の特定領域の上にある。各々の装置の頂点領域は相互にずれていて、一方の装置の頂点がもう一方の装置のギャップに入るようになっている。互い違いのコロノード装置６００は、個々の地点からのコロノード放電領域がより十分に感光体全体に広がるように配置される。この構成では、電荷密度がより高くなり、集積されるコロノード装置の全体的な電荷の均一性を改善するチャンスが生まれる。この方法によって、フィラメントの構造の中の不均一性から生じる可能性のある電荷不均一性の問題が解決されるかもしれない。
【００５３】
図１２と同様に、図１３は２つのコロノード装置６００を用いる実施例を示す。しかしながら、２つのコロノード装置のアレイを互い違いにしたものは、ナノチューブフィラメント３０の自由範囲内の特定の交差点でナノチューブフィラメント３０が直接接触するように近接して取り付けられている。ナノチューブフィラメント３０を交差する方向に移動させることによって、相互にスライドする接触が起こり、この接触によって生じる接触力を利用して、各フィラメントからケイ酸塩の堆積物を少なくとも部分的にクリーニングすることができる。
【００５４】
図１４は、コロノード装置７００を示す。このコロノード装置では、支持構造が示されていない。コロノード装置７００の構成において、１本のナノワイヤがそれ自身と交差する地点があるため、クリーナとして機能できる。つまり、各交差点は、疲弊した領域がこの交差領域に入ると、そこからケイ酸塩の樹枝状結晶を削り落とすため、削り落とし領域として機能する。このような構成は自動的かつ継続的に、ナノチューブフィラメントをクリーニングし、新品同様にする。図１４に示される設計の場合、フィラメントの連続ループは、相互に対向し合う頂点が並んで直線状のアレイを形成するように支持される。最も上の列の頂点は、ナノチューブフィラメント３０の活動領域８０となる。最も下の頂点を含めたその他の領域は、非活動領域となる。ナノチューブフィラメント３０のある部分の交差点（たとえば、上下の頂点の間のほぼ中間点）は接触点であり、ここでナノチューブフィラメント３０が移動する交差方向を、適正な荷重メカニズム（バネ等）と合わせて削り落としに使用できる。削り落とし領域が、ナノチューブフィラメント３０の複数の側面を削り落とすことによってナノチューブフィラメント３０の周囲全体にわたるように、ワイヤを拠り合わせ、または構成を調整することができる。
【００５５】
フィラメントの活動頂点領域の機能寿命は汚染堆積動態（たとえば、酸化シリカ薄膜や樹枝状結晶の堆積）によって左右され、これは、使用者の環境と空気質に応じて、従来の針型コロノードの５０，０００から２５０，０００印刷サイクルの範囲であることが特徴である。コロナ浸食が発生する可能性のある場合は、若干大きなフィラメント径および／または適当な金属被膜を使用することができる。
【００５６】
上記の設計は、従来のコロノード装置と比較して、大幅な低コスト化と長寿命化を実現するものと期待される。１メートルの長さのフィラメントのコロノードにおける活動領域と非活動領域の比率は、約１：１０から１：１００の範囲と予測される。したがって、「使用−移動」または「使用−交換のために移動」という方法を使用することにより、非常に安いコストで寿命全体をたとえば１０倍から１００倍まで延ばすことができる。帯電装置の交換間隔を長くすることで、保守時間が短縮され、および／または機械１台あたりの交換部品の数が減る。説明した実施例は、コンポーネントの保守または交換によって機械が機能しない時間を短縮する。
【００５７】
上で開示された、またはそれ以外のさまざまな特徴と機能やこれに代わるものを、他の多くの異なるシステムまたは用途に好ましく取り入れることができると理解するであろう。また、現時点では予想または予測できない各種の代替、改造、改変または改良が、今後、当業者によって行われるかもしれず、これらも以下の特許請求範囲に包含されるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
たとえば、本願のコンセプトと開示内容は、オゾン発生、定着ロール、静電空気正常システムまたはその他、長時間のコロナ発生が有利なその他の機器に応用できる。また、これらは、静電気粉塵除去装置や静電クリーナ等、再生可能な電極を必要とする装置にも利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０，２００,３００，４００，５００，６００，７００  コロノード装置、２０  電源、３０  ナノチューブフィラメント、４０  アース、６０  シールド／スリーン、
７０  感光体、８０  活動領域、１００  ポイントソース、２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，  支持部材、２２０  スピンドル、３３０  平坦領域、５２０
イオン発生開口部、６１５  支持針、６２０，６３０  ピボット支持構造、６５０，６６０  エンドブロック、６７０  張力装置（引っ張りバネ）、６８０  ホイール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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