(57)【要約】【課題】対象物に画像を形成するために用いられる光導電表面を帯電させるためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】対象物に画像を形成する際に使用するのに適した、光導電表面８０を帯電するためのシステム１０で、少なくとも一部が真空である室１００と、真空の室内に配置され電子を放出するのに適した少なくとも一つのナノ構造体１３０と、少なくとも一つのキャップ７０とを有する。少なくとも一つのナノ構造体１００から放出された電子がキャップ７０に衝突して、光導電表面８０の少なくとも一部を帯電させるのに適した電磁波を放出するように、少なくとも一つのキャップ７０が一つのナノ構造体１３０に対して配置されている。
2006522941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に画像を形成する際に使用するのに適した、光導電表面を帯電するためのシステムであって、
少なくとも一部が真空である室と、
前記真空の室内に配置され、電子を放出するのに適した少なくとも一つのナノ構造体と、
少なくとも一つのキャップとを有し、
前記少なくとも一つのナノ構造体から放出された電子が前記キャップに衝突して、前記光導電表面の少なくとも一部を帯電させるのに適した電磁波を放出するように、前記少なくとも一つのキャップが前記一つのナノ構造体に対して配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記室内に配置された少なくとも一つの陰極をさらに有し、前記少なくとも一つのナノ構造体が前記少なくとも一つの陰極に動作可能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも一つのナノ構造体から放出された電子を前記キャップに向かって加速するように、前記少なくとも一つの陽極が前記陰極およびキャップに対して配置された少なくとも一つの陽極をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
少なくとも前記放出された電子の加速を制御するために前記陽極および陰極に対して配置された少なくとも一つのゲート電極をさらに有することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記室と前記少なくとも一つのナノ構造体と前記キャップと前記陽極と前記陰極とを支持する少なくとも一つの基板をさらに有していることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記基板の材質が、シリコンとアモルファスシリコンのうちの少なくとも一つを含む材質であることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも一つのゲート電極が導電体材からなることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記陽極と陰極の間に配置された少なくとも一つの絶縁体をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記絶縁体が、前記室の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記絶縁体が、アモルファスシリコンとアモルファス酸化シリコンのうちの少なくとも一つを含む材質であることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
キャップが、少なくとも一つの金属を含む材質であることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの金属が、銅からなることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記キャップが、少なくとも一つの非金属を含む材質であることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとの一つの非金属が、ガラスからなることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記陽極が、メッシュ電極からなることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記陽極が、少なくとも一つのゲート電極からなることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも一つのナノ構造体が少なくとも一つのナノチューブからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、ナノチューブを含むフィルムからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、複数の垂直方向に揃ったカーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのシングルウォールナノチューブからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのシングルウォールカーボンナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つの規則的なナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つの規則的なカーボンシングルウォールナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記対象物に形成される画像に関連した情報を受信し、前記受信した情報に基づき前記少なくとも一つのナノ構造体から電子を放出させるために、前記少なくとも一つの陽極および陰極と少なくとも一つのゲート電極に動作可能に接続された制御装置をさらに有することを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記電磁波が、紫外線からなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
対象物に画像を形成する際に使用するのに適した、光導電表面を帯電するための方法であって、
前記対象物に形成される画像に関連した情報を受信するステップと、
前記光導電表面に衝突する電磁波を発生させる電子を放出させて、前記受信情報に基づいて前記光導電表面に前記対象物に形成される前記画像の静電潜像を生み出すために、真空室内に配された複数のナノ構造体の少なくとも一つを選択するステップと、からなることを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記電子を加速するために少なくとも一つの陰極および陽極を活性化するステップをさらに有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記選択ステップは、少なくとも一つのゲート電極を選択的に活性化するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記放出された電子が、少なくとも一つのキャップと衝突して前記電磁波を発生させることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのナノチューブからなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、ナノチューブを含むフィルムからなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、複数の垂直方向に揃ったカーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのシングルウォールナノチューブからなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのシングルウォールカーボンナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つの規則的なナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３８】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つの規則的なカーボンシングルウォールナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３９】
前記電磁波が、紫外線からなることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項４０】
対象物に画像を形成する際に使用するのに適した、光導電表面を帯電するための制御装置であって、
前記制御装置の有体媒体中に取り込まれているコンピュータプログラム製品を有しており、
前記コンピュータプログラム製品が、
前記対象物に形成される画像に関連した情報を受信するためのコードと、
前記光導電表面に衝突する電磁波を発生させる電子を放出させて、前記受信情報に基づいて前記光導電表面に前記対象物に形成される前記画像の静電潜像を生み出すために、真空室内に配された複数のナノ構造体の少なくとも一つを選択するためのコードと、を有することを特徴とした制御装置。
【請求項４１】
前記電子を加速するために少なくとも一つの陰極および陽極を活性化するためのコードをさらに有することを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項４２】
前記選択が少なくとも一つのゲート電極を選択的に活性化することを含むことを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項４３】
前記放出された電子が、少なくとも一つのキャップと衝突して前記電磁波を発生させることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項４４】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのナノチューブからなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項４５】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、ナノチューブを含むフィルムからなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項４６】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、複数の垂直方向に揃ったカーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項４７】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項４８】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのシングルウォールナノチューブからなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項４９】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのシングルウォールカーボンナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項５０】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つの規則的なナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項５１】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つの規則的なカーボンシングルウォールナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項５２】
前記電磁波が、紫外線からなることを特徴とする請求項４０に記載の制御装置。
【請求項５３】
対象物に画像を形成するためのシステムであって、
少なくとも一つの光導電表面と、
少なくとも一部が真空である室と、
前記真空の室内に配置され、電子を放出するのに適した少なくとも一つのナノ構造体と、
少なくとも一つのキャップと、を有し、
前記少なくとも一つのナノ構造体から放出された電子が前記キャップに衝突して、前記光導電表面の少なくとも一部を帯電させるのに適した電磁波を放出するように、前記少なくとも一つのキャップが前記一つのナノ構造体に対して配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項５４】
前記静電潜像に接着し、その後前記対象物に転写されるのに適したトナーをさらに有することを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項５５】
前記室内に配置された少なくとも一つの陰極をさらに有し、前記少なくとも一つのナノ構造体が前記少なくとも一つの陰極に動作可能に接続されていることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項５６】
前記少なくとも一つのナノ構造体から放出された電子を前記キャップに向かって加速するために、前記陰極およびキャップに対応するように配置された少なくとも一つの陽極を有することを特徴とする請求項５５に記載のシステム。
【請求項５７】
前記キャップが前記少なくとも一つのナノ構造体から放出された電子を加速するための陽極として機能するように構成したことを特徴とする請求項５５に記載のシステム。
【請求項５８】
少なくとも前記放出された電子の加速を制御するために前記陽極および陰極に対して配置された少なくとも一つのゲート電極をさらに有することを特徴とする請求項５６に記載のシステム。
【請求項５９】
前記室と前記少なくとも一つのナノ構造体と前記キャップと前記陽極と前記陰極とを支持する少なくとも一つの基板をさらに有していることを特徴とする請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
前記基板の材質が、シリコンとアモルファスシリコンのうちの少なくとも一つを含む材質であることを特徴とする請求項５９に記載のシステム。
【請求項６１】
前記少なくとも一つのゲート電極が導電体材からなることを特徴とする請求項６０に記載のシステム。
【請求項６２】
前記陽極と陰極の間に配置された少なくとも一つの絶縁体をさらに備えていることを特徴とする請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記絶縁体が、前記室の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
前記絶縁体の材質が、アモルファスシリコンとアモルファス酸化シリコンのうちの少なくとも一つを含む材質であることを特徴とする請求項６３に記載のシステム。
【請求項６５】
前記キャップの材質が、少なくとも金属を含む材質であることを特徴とする請求項５９に記載のシステム。
【請求項６６】
前記少なくとも一つの金属が、銅からなることを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記キャップの材質が、少なくとも非金属を含む材質であることを特徴とする請求項５９に記載のシステム。
【請求項６８】
前記少なくとの一つの非金属が、ガラスからなることを特徴とする請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
前記陽極が、メッシュ電極からなることを特徴とする請求項５９に記載のシステム。
【請求項７０】
前記陽極が、少なくとも一つのゲート電極からなることを特徴とする請求項５９に記載のシステム。
【請求項７１】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのナノチューブからなるこを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項７２】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、ナノチューブを含むフィルムからなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項７３】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、複数の垂直方向に揃ったカーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項７４】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項７５】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのシングルウォールナノチューブからなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項７６】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つのシングルウォールカーボンナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項７７】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つの規則的なナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項７８】
前記少なくとも一つのナノ構造体が、少なくとも一つの規則的なカーボンシングルウォールナノチューブアレイからなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項７９】
前記対象物に形成される画像に関連した情報を受信し、前記受信した情報に基づき前記少なくとも一つのナノ構造体から電子を放出させるために、前記少なくとも一つの陽極および陰極と少なくとも一つのゲート電極に動作可能に接続された少なくとも一つの制御装置をさらに有することを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【請求項８０】
前記電磁波が、紫外線からなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には光導電デバイス、より具体的には光導電表面を帯電させるためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導電デバイスの有用性は、その技術の属する分野における当業者によく知られるところである。例えば、光導電表面は静電写真法によって画像を作るために使用することが可能である。静電写真法を利用する典型的な装置としては、例えば、商業的に入手できるコピー機、レーザープリンター、ファクシミリがある。光導電デバイスは光導電物質を利用するものであり、光導電物質とは、光等の電磁放射に暴露されることによって、電気導電度等の動作特性が影響を受ける物質である。光導電物質の一例としては、光導電樹脂を分散させたポリカーボネート等の有機感光性物質がある。
【０００３】
一般的に、レーザーを基にしたプリンターやファクシミリ等の光導電デバイスは、誘導放出による光の増幅器（Ｌｉｇｈｔ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｙ Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）、すなわちレーザー（ＬＡＳＥＲ）装置を使用し、形成すべき像が表されるように、通常ドラムと呼ばれる光導電表面の選択箇所に光を照射する。光の照射は、ドラムの画像形成表面上にレーザーを走査することにより行うことができる。別の方法として、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ， ＬＥＤ）を使用してドラムに光を照射する方法がある。いずれにしろ、像が形成される領域に該当するドラム上の選択箇所に、例えば、可視領域の光を照射する方法が従来用いられている。
【０００４】
その技術の属する分野における当業者によく知られるところであるが、例えばドラム上の光が照射されていない箇所と比べ、ドラム上の光が照射された箇所の電荷が影響を受け、例えば、帯電される。これにより、ドラム表面上に静電潜像が形成される。その後、ドラムの回転によって、静電潜像がトナーリザーバーを通過して、トナーが、例えば静電接着によって、ドラム上の帯電箇所に付着する。付着したトナーは用紙等の対象物上に転写され、目的とする画像が対象物上に形成される。ここで、転写には慣用的な方法、例えば、トナーおよび／もしくは対象物に熱と圧力を加える方法が用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の光導電デバイスには多くの問題がある。特に、従来の光導電デバイスは製造コストが高いという問題がある。そこで、例えば、通常用いられている部品の点数を減らすことで、光導電デバイスの製造コストを低減することが求められている。従来の光導電デバイスには、さらに、画像形成速度に限界がある。従って、画像形成速度の向上も同様に求められている。また、従来の光導電デバイスは寸法が大きくかさばることがある。従って、光導電デバイスの寸法を小さくすることもまた求められている。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためのシステムおよび方法を提供するものである。具体的には、対象物に画像を形成するために用いられる光導電表面を帯電させるためのシステムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態であるシステムは、対象物に画像を形成する際に使用するのに適した、光導電表面を帯電するためのシステムであって、少なくとも一部が真空である室と、前記真空の室内に配置され、電子を放出するのに適した少なくとも一つのナノ構造体と、少なくとも一つのキャップとを有し、前記少なくとも一つのナノ構造体から放出された電子が前記キャップに衝突して、前記光導電表面の少なくとも一部を帯電させるのに適した電磁波を放出するように、前記少なくとも一つのキャップが前記一つのナノ構造体に対して配置されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の一形態である方法は、対象物に画像を形成する際に使用するのに適した、光導電表面を帯電するための方法であって、前記対象物に形成される画像に関連した情報を受信するステップと、前記光導電表面に衝突する電磁波を発生させる電子を放出させて、前記受信情報に基づいて前記光導電表面に前記対象物に形成される前記画像の静電潜像を生み出すために、真空室内に配された複数のナノ構造体の少なくとも一つを選択するステップとからなることを特徴としている。
【０００９】
本発明の一形態である制御装置は、対象物に画像を形成する際に使用するのに適した、光導電表面を帯電するための制御装置であって、前記制御装置の有体媒体中に取り込まれているコンピュータプログラム製品を有しており、前記コンピュータプログラム製品が、前記対象物に形成される画像に関連した情報を受信するためのコードと、前記光導電表面に衝突する電磁波を発生させる電子を放出させて、前記受信情報に基づいて前記光導電表面に前記対象物に形成される前記画像の静電潜像を生み出すために、真空室内に配された複数のナノ構造体の少なくとも一つを選択するためのコードとを有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の一形態であるシステムは、対象物に画像を形成するためのシステムであって、少なくとも一つの光導電表面と、少なくとも一部が真空である室と、前記真空の室内に配置され、電子を放出するのに適した少なくとも一つのナノ構造体と、少なくとも一つのキャップとを有し、前記少なくとも一つのナノ構造体から放出された電子が前記キャップに衝突して、前記光導電表面の少なくとも一部を帯電させるのに適した電磁波を放出するように、前記少なくとも一つのキャップが前記一つのナノ構造体に対して配置されていることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係るシステム１０の代表的な断面図である。システム１０は概して述べると、基板２０、絶縁体３０、ゲート電極４０、絶縁体５０、絶縁体６０、およびキャップ７０からなる。基板２０、絶縁体３０、６０、電極４０、およびキャップ７０は複数の室１００を形成する。図１には二つの室１００が示されている。しかし、本発明の技術の属する分野における当業者にとっては明白なことであると思われるが、いかなる室の数であっても有効に用いることができ、特に二つに限られるものではない。
【００１２】
一般的に、カーボンを基にしたナノチューブ等のナノ構造体１３０を電子放出体として一つもしくは複数使用する。ナノ構造体１３０は一つもしくは複数の真空の室もしくは管１００の中に配置する。バイアス電圧を印加すると、ナノ構造体１３０は電子を放出し、一つもしくは複数の室もしくはキャビティーあるいは管１００の端部もしくは実質的な端部で、キャップもしくはプレート７０に衝突する。当然のことながら、以下に詳細に説明するように、ナノ構造体１３０から放出された電子が衝突して電磁波の放射を引き起こす位置であれば、キャップもしくはプレート７０はナノ構造体１３０に対していかなる位置に配置しても良い。放出された電子がキャップもしくはプレート７０に衝突すると、本発明の技術の属する分野では良く知られているように、衝突電子の初期エネルギーに依存する電磁波１５０の放射が起こる。この電磁波１５０は帯電される光導電表面８０に向かって照射される。光導電表面の電磁波１５０が照射された箇所には電荷の流れが発生する。電荷の流れは、電磁波１５０が照射されなかった箇所には発生せず、これは、従来技術で光照射が行われなかった箇所に相当する。印刷操作を行うためには、画像形成ドラム表面等の光導電表面８０を帯電し、その後の処理は例えば静電写真法のような従来の方法と同様に行うことができる。
【００１３】
基板２０は例えばシリコン（Ｓｉ）、アモルファスシリコン（α―Ｓｉ）、セラミックス等の形態をとる。絶縁体３０、５０、６０はそれぞれ別個の物であっても良いし、一体であっても良く、例えばアモルファスの酸化シリコン（α―ＳｉＯ２）の形態をとる。ゲート電極４０は例えば、銅、その他の導電性物質等から形成される。キャップもしくはプレート７０は例えば、銅もしくはガラス等から形成される。
【００１４】
室１００はパターンもしくはアレイの形態をとる。アレイの形状は長方形である。各室１００は真空の室もしくは管を形成する。各室１００の両端部もしくは実質的な両端部には陰極１１０と陽極１２０がそれぞれ設けられている。一般的に、陽極１２０は、ナノ構造体１３０から放出されキャップ７０に向かう電子を加速するのに適した正に帯電した電極の形態をとる。キャップ７０と陽極１２０は単一構造であっても良いし、互いに分離した構造であっても良い。陽極１２０は例えば従来知られているメッシュ電極の形態をとる。また、陽極１２０は例えば一つもしくは複数のゲート陽極の形態をとっても良く、一般的には、例えば銅や鉄等の導電性物質の板等で、正に帯電した電極の形態をとる。
【００１５】
ナノ構造体１３０は、陰極１１０、陽極１２０およびゲート電極４０が活性化されるのに反応して、キャップ７０に向かって電子を放出するのに適している。カーボンを基にしたナノチューブ等の一つもしくは複数のナノ構造体１３０が、それぞれの陰極１１０上に形成もしくは蒸着され、あるいはそれぞれの陰極１１０に動作可能な態様で接続されている。カーボンナノチューブは結晶質のカーボンの一変形態であり、六角形と五角形の炭素原子のグループからなる籠状の中空分子、つまり、カーボンフラーレンであるバッキーボール、すなわちＣ６０と呼ばれている分子と構造的に関連をもつ。ここで、カーボンフラーレンとカーボンナノチューブは多くの共通した特徴を有しているが、構造と特性の面では異なっている。シングルウォールカーボンナノチューブは、例えば、１.２乃至１.４ナノメートルの直径を有し、例えば、約１０マイクロメートルの長さを有する。マルチウォールカーボンナノチューブやシングルウォールとマルチウォールのカーボンナノチューブからなるアレイ等の、いかなるナノ構造体やナノ構造体の集まり（自然界で均質であっても、不均質であっても構わない）であっても、キャップ７０と衝突するように電子を放出するのに適していれば、本発明の目的のために使用することができる。
【００１６】
ナノ構造体１３０は、例えばシングルウォールカーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブを含む一つもしくは複数のフィルムからなる。このようなフィルムの製造方法はその技術の属する分野における当業者によく知られるところである。例えば、このようなフィルムはジャン−マルク＝ボナール（Ｊｅａｎ―Ｍａｒｃ Ｂｏｎａｒｄ）らの論文、「シングルウォールナノチューブフィルムからの電界放出」、応用物理通信、第７３巻、第７号、１９９８年８月１７日発行（“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｒｏｍ Ｓｉｎｇｌｅ―ｗａｌｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ Ｆｉｌｍｓ．”  Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、 ｖｏｌ．７３， Ｎｏ７、 Ａｕｇｕｓｔ １７、 １９９８）に従って製造することができる。簡潔に説明すると、ボナールらは、シングルウォールナノチューブは、５００ミリバールの定常圧力の条件下で、グラファイトの陰極（２０ミリメートル）とグラファイトの陽極（５ミリメートル）を用いてアーク放電を行うことにより得られるとしている。陽極の３ミリメートルの開口部は重量比が２：１：１のグラファイト―ニッケル―イットリウムの混合物で満たされている。２５ボルトの電圧が印加されると（１００アンペアの電流）、ウェブ状のナノチューブが得られる。これらのウェブ状のナノチューブは２臨界ミセル濃度のドデシル硫酸ナトリウム中で超音波分解される。フィルムを形成するために、得られた懸濁液を孔径が０．２マイクロメートルのセラミックフィルタで濾過する。得られたフィルムはテフロン（登録商標）コートされた銅や青銅の板に移される。この板／フィルムの複合構造体がナノ構造体１３０および陰極１１０として用いられる。
【００１７】
ナノ構造体１３０は一つもしくは複数の自己配向したカーボンナノチューブの規則的なアレイであっても良い。そのようなアレイの製法はその技術の属する分野における当業者によく知られるところである。例えば、このようなアレイはショウシャン＝ファン（Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ）らの論文、「自己配向したカーボンナノチューブの規則的なアレイとその電界放出特性」、サイエンス、第２８３巻、第５１２〜５１４頁、１９９９年１月２２日発行（“Ｓｅｌｆ―Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｒｅｇｕｌａｒ Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．”Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｐｐ．５１２―５１４、Ｖｏｌ．２８３、Ｊａｎｕａｒｙ ２２、１９９９）に従って製造することができる。簡潔に説明すると、ファンらは以下の方法でアレイが得られるとしている。リンがドープされたＮ＋型シリコン（１００）ウエハを１０ミリアンペア／平方センチメートルの条件下で１対１の割合のフッ化水素の５０パーセント水溶液とエタノール、および白金陰極を用いて電気化学的にエッチングし、多孔性のシリコン基板を生成する。多孔性のシリコン基板上に、マスクを介して鉄を電子ビームで蒸着してパターニングする。パターニングされたシリコン基板を摂氏３００度で焼きなまし、基板上のシリコンと鉄を酸化する。焼きなましたシリコン基板をアルゴン雰囲気で摂氏７００度に加熱する。標準状態換算で毎分１０００立方センチメートルのエチレンを１５乃至６０分間吹きつけることにより、基板のパターニングされた箇所にナノチューブの３次元アレイが得られる。この基板／ナノチューブの複合構造体がナノ構造体１３０および陰極１１０として用いられる。
【００１８】
図１を参照して、システム１０の典型的な操作法を以下に説明する。尚、操作方法は以下の方法に限られるわけではない。本発明の一実施形態によれば、一般的には高電圧によってナノ構造体１３０から放出された電子はキャップもしくは上部プレート７０に向けて加速される。電子がキャップ７０に衝突すると、電磁波１５０としてエネルギーが放出される。大抵の場合は、短波長の電磁波（紫外線）として放出される。電磁波１５０は、先に述べたようにイメージドラム等の光導電表面８０の対応箇所に照射される。表面８０の照射された箇所は、従来の方法と同様に、トナーを対象物に転写するために用いられる。ここで用いる紫外線とは、一般的に、４ナノメートル乃至３８０ナノメートルの波長をもつ電磁波を指す。光導電表面に電荷を生じさせることさえできれば、紫外線に限らず、他の波長をもつ電磁波も用いることができる。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、陰極１１０と陽極１２０は、適切な電圧、例えば２００ボルトの電圧を印加することによって活性化される。ゲート電極４０は、従来知られているように、ナノ構造体１３０から電子を選択的に放出させ、陽極１２０およびプレート７０に向かって加速させるために用いられる。例えば、ゲート電極４０は１００ボルトの電圧で活性化される。本発明の技術の属する分野における当業者によく知られるところであるが、ゲート電極４０と陰極１１０間の電圧は、一般的に、ナノ構造体１３０の先端とゲート電極４０間に電界を発生させるために印加される。電界強度は例えばボルト／メートルの単位で表される。発生した電界強度がある閾値を超えると、ナノ構造体１３０は電子を放出する。本発明の技術の属する分野における当業者によく知られるところであるが、ゲート電極４０とナノ構造体１３０間のバイアス電圧および距離は、設計仕様に応じて決めることとなる。ナノ構造体１３０からの電界放出を起こさせるためには、ターンオン電界強度としては略１５０万ボルト／メートル（１．５ボルト／マイクロメートル）以上が適している。従って、ゲートと陰極の先端との距離が略５０マイクロメートルの場合には約７５ボルトのバイアス電圧が印加される。例えば、電界放出曲線が飽和する領域においては、電界放出をより確実に生じせしめるために、さらに付加的なバイアス電圧を印加することもある。
【００２０】
電子がキャップ７０に衝突すると、電磁波１５０としてエネルギーが解放される。大抵の場合は、短波長の電磁波（紫外線）として解放される。電磁波１５０は、先に述べたようにイメージドラム等の光導電表面８０の対応箇所に照射される。表面８０の照射された箇所は、従来の方法と同様に、トナーを対象物に転写するために用いられる。換言すれば、電磁波１５０を用いることによって、対象物に形成するための静電潜像が光導電表面８０上に形成される。当然のことながら、従来知られているように、静電潜像は最終的に対象物に形成される画像に対して変換され得る。例えば、本発明で用いられる変換方法としては、ネガ像よりは鏡像変換が典型的である。
【００２１】
図２は本発明の一実施例であるシステム２００のブロック図である。一般的に、システム２００はスイッチ２１０、アレイ２２０、電源２３０からなる。
【００２２】
アレイ２２０は複数のエミッタ２４０からなる。それぞれのエミッタ２４０は、光導電表面の帯電する一つの箇所もしくは複数の箇所、例えば、対象物上に形成される一つの画素もしくは複数の画素に対応する。アレイ２２０を使用することによって、対象物に形成される画素もしくは画素の集まりに相当する光導電表面の複数の箇所は同時に、もしくは、実質的に同時に帯電させられる。それぞれのエミッタ２４０は室もしくはキャビティ１００（図１参照）、もしくは室もしくはキャビティ１００（図１参照）の集まりからなる。スイッチ２１０はアレイ２２０を動作させるいかなる態様をもとる。例えば、スイッチ２１０は、エミッタ２４０を動作させるために、エミッタ２４０に接続した適当なハードウエアやソフトウエア、マイクロプロセッサをもつ適当なデバイス、アプリケーションスペシフィック集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）などおよび／もしくはこれらの複合体で構成される。スイッチ２１０は例えば、エミッタ２４０に接続された少なくとも一つの出力、適切なマイクロプロセッサ、およびマイクロプロセッサがアクセス可能な少なくとも一つの有体のメモリデバイスから構成されるアプリケーションスペシフィック集積回路（ＡＳＩＣ）の形態をとる。メモリデバイスはマイクロプロセッサの内部もしくは外部に存在する。メモリデバイスは、複数の指令、命令、コードを記憶し、マイクロプロセッサにアクセスされ、処理されると、それらの指令、命令、コードはエミッタ２４０を選択的に動作させる。なお、スイッチ２１０の構成は上記の構成に限られるものではない。
【００２３】
エミッタ２４０が室もしくはキャビティ１００（図１参照）の形態をとる時は、スイッチ２１０は電源２３０と、陰極１１０、ゲート電極４０および陽極１２０（図１参照）との間に接続され、ナノ構造体１３０（図１参照）から選択的に電子を放出させ、該電子を加速し、先に述べたように光導電表面の少なくとも１つの該当箇所を帯電させる。なお、スイッチ２１０の構成は上記の構成に限られるものではない。入力部および／もしくは入出力部２６０が、対象物に形成される画像に関連した信号を受信すると、スイッチ２１０はその信号に反応する。スイッチ２１０は、光導電表面を照射するために、受信情報に反応してアレイ２２０を行列でアドレス指定する役目を果たす。行列でアドレス指定する方法は、レーザーを用いて光導電表面を照射する際に必要となるレーザーを走査する方法とは対照的である。スイッチ２１０は少なくとも一つの陽極１２０および陰極１１０と少なくとも一つのゲート電極４０に動作可能に接続された少なくとも一つの制御装置の形態をとる。スイッチ２１０は対象物に生成させる画像に関連した情報を受信し、受信情報に応答して、少なくとも一つのエミッタ２４０から電子を選択的に放出させるのに適している。
【００２４】
換言すれば、受信情報に基づいて、図１のナノ構造体１３０のように、真空室の中に配置された複数のナノ構造体の少なくとも一つが、選択的に活性化され、電子放出が誘発される。放出された電子は図１の電磁波１５０のような電磁波を発生させ、電磁波は図１の表面８０のような光導電表面に衝突する。それによって、対象物上に形成される画像の静電潜像が光導電表面上に形成される。
【００２５】
本発明の技術の属する分野における当業者によく知られるところであるが、加速電圧は電子をナノ構造体１３０とキャップ７０との隙間を移動させる。加速電圧を制御することによって、電子がキャップ７０と衝突する時のエネルギーを変化させることができる。従って、例えばゲート電極と陰極間のバイアス電圧もしくは陰極と陽極間のバイアス電圧を制御することによって光導電表面上に衝突する電磁波の波長を制御できる。このように、キャップ衝突時のエネルギーを変化させることによって、装置部品の配置を変えずに、電磁波の波長を変化させることが可能である。
このように、キャップの衝突エネルギーを変えることで、同じ配置の装置部品であっても電磁波の波長が可変できる装置とすることができる。
【００２６】
本発明の技術の属する分野における当業者にとって明らかなように、発明の精神と範囲を超えない範囲において、本発明の装置および方法には様々な変更および変形を加えることが可能である。例えば、上記のように本発明は従来のイメージングトナーと共に使用するのに適した従来の光導電イメージングドラムを帯電させることに関するものであるが、本発明を説明するために例として上記のように述べただけであって、本発明はこの例に限定されるものではない。本発明の技術の属する分野における当業者にとってよく知られるところであると思われるが、本発明は、略円柱状の表面だけではなく、例えば、平面上の光導電表面等、他の光導電表面に適用可能である。添付する特許請求の範囲およびその均等の範囲を超えない範囲において、本発明は本発明の変更および変形をも含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
対象物に画像を形成する際に使用するのに適した、光導電表面を帯電するためのシステムであり、真空室の中に配置されたナノ構造体から電子を放出する。放出された電子はキャップに衝突して電磁波を放出する。この電磁波が光導電表面に照射され、光導電表面の照射された個所を帯電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るシステムを示す代表的な断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るシステムを示すブロック図。
【符号の説明】
【００２９】
１０ システム
２０ 基板
３０ 絶縁体
４０ ゲート電極
６０ 絶縁体
７０ キャップ
８０ 光導電表面
１００ 室
１１０ 陰極
１２０ 陽極
１３０ ナノ構造体
１５０ 電磁波
２００ システム
２１０ スイッチ
２２０ アレイ
２３０ 電源
２４０ エミッタ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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