JP2002292920A - 電極構造体およびその製造方法ならびに電極構造体を用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御電極の電位に悪影響を与えることなく帯
電電荷を均等に逃がすことができ、かつ、荷電粒子との
衝突に耐え得る程度の硬度および耐摩耗性を有する帯電
防止層を備える電極構造体を提供する。 【解決手段】 絶縁性の本体部分と、本体部分の少なく
とも片側の表面に形成された帯電防止層と、本体部分お
よび帯電防止層を通って設けられた貫通孔と、貫通孔を
取り囲んで設けられた制御電極とを含む電極構造体にお
いて、帯電防止層として、シリコン元素と、窒素元素
と、III族元素またはＶ族元素とを含む１またはそれ以
上の半導電性層を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電極構造体に関し、
これは例えば直接静電印刷などの画像形成に用いられ得
る。更に、本発明はそのような電極構造体の製造方法な
らびに電極構造体を用いる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、荷電粒子を飛翔させて基体（例え
ば印刷用紙）の表面に所定のパターンで付着させること
によって荷電粒子から成る画像を基体上に形成する直接
静電印刷などの画像形成の分野において、荷電粒子の飛
翔を制御するために電極構造体が用いられている。この
電極構造体は、荷電粒子を通過させ得る複数の貫通孔
（またはアパチャ）が設けられた本体部分と、貫通孔を
通過する荷電粒子の飛翔を制御するように各貫通孔の周
囲を取り囲んで設けられた制御電極とを有する。このよ
うな電極構造体は、例えば、特開平6-155798号公報にア
パチャ電極体として記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような電極構造体
を用いる場合、電極構造体に向かって飛翔して来る荷電
粒子が構造体の貫通孔を通過せず、電極構造体の表面に
衝突することにより電極構造体が帯電するという問題が
ある。電極構造体の表面が絶縁体から成る場合、帯電電
荷が電極構造体に蓄積され、荷電粒子が構造体の貫通孔
を塞いで所望の画像を形成できなくなる。このような問
題を回避するために、荷電粒子が飛翔して来る側の電極
構造体の表面に帯電防止層が備えられる。帯電防止層
は、制御電極の電位に悪影響を与えることなく帯電電荷
を逃がすことができ、また、荷電粒子との衝突に耐え得
る程度の硬度および耐摩耗性を有する必要がある。

【０００４】従来、このような帯電防止層として、アル
ミニウムなどの金属から成る層を制御電極が設けられて
いない本体部分の表面に粗なパターンで形成したもの
や、電極構造体の表面全体を覆うように形成されたシリ
コン薄膜が用いられていた。帯電防止層となるシリコン
薄膜には、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンか
ら成るものが用いられ、制御電極と接触していても制御
電極の電位に悪影響を与えることなく帯電電荷を逃がす
ことができ、１００〜２００ｎｍの厚さを有する。

【０００５】しかし、帯電防止層として金属から成る粗
なパターンを用いる方法では、微視的な観点から見て、
電極構造体の帯電を均等に防止することは困難である。
所望の画像を形成するために制御電極の電位を個々に制
御する必要があり、よって、金属から成るパターンを制
御電極と隔離して形成する必要がある。このため、帯電
防止層としての金属パターンを形成できる電極構造体の
表面領域が限られ、制御電極の近傍の実効的な帯電防止
が困難であるという欠点がある。

【０００６】一方、帯電防止層としてシリコン薄膜を用
いる方法では、シリコン薄膜が電極構造体の表面全体に
制御電極を覆って（接触して）設けられているため、電
極構造体の帯電を均等に防止することができ、制御電極
の近傍の実効的な帯電防止が可能となる。しかし、シリ
コン薄膜の表面状態は活性であるため、周囲雰囲気に存
在する不純物や水分などによりシリコン薄膜の電気特性
が敏感に変化し、不安定である。このため、シリコン薄
膜を帯電防止層に利用する方法は実用化が困難であると
いう欠点がある。シリコン薄膜では、薄膜表面にシリコ
ン酸化膜を形成することにより安定化することも考えら
れ得るが、絶縁層である酸化膜の存在によって、帯電電
荷を逃がす際の電荷の流れに非線形性を生じ、この結
果、制御電極の電位に悪影響を及ぼすという新たな問題
を生じる。

【０００７】本発明は、上記のような従来の問題を解決
すべくなされたものであり、本発明の目的は、直接静電
印刷などの画像形成に利用され得る電極構造体であっ
て、制御電極の電位に悪影響を与えることなく帯電電荷
を均等に逃がすことができ、かつ、荷電粒子との衝突に
耐え得る程度の硬度および耐摩耗性を有する帯電防止層
を備える電極構造体およびその製造方法ならびにそのよ
うな電極構造体を用いる画像形成装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの要旨によ
れば、絶縁性の本体部分と、本体部分の少なくとも片側
の表面に形成された帯電防止層と、本体部分および帯電
防止層を通って設けられた貫通孔と、貫通孔を取り囲ん
で設けられた制御電極とを含む電極構造体であって、帯
電防止層が、シリコン元素、窒素元素およびIII族元素
を含む半導電性層を含む電極構造体が提供される。本発
明の電極構造体に備えられる制御電極（または加速電
極）は、貫通孔を通過する荷電粒子の飛翔を制御するよ
うに機能し得、帯電防止層は、荷電粒子が飛翔して来る
側の電極構造体の表面に位置するように用いられ得る。

【０００９】尚、本明細書において「半導電性」とは、
電気低効率が大きい「絶縁性」と電気低効率が小さい
「導電性」との間の中間的な電気的性質を言い、例えば
１０^５〜１０^８Ωｍの抵抗率を有するものを言うものと
するが、本発明はこれに限定されず、帯電防止層全体で
所望のシート抵抗が得られるようなものであればよい。

【００１０】本発明において帯電防止層は、III族元素
に代えてＶ族元素として、シリコン元素、窒素元素およ
びＶ族元素を含む半導電性層を含んでいてよく、また、
シリコン元素、窒素元素およびIII族元素を含む半導電
性層およびシリコン元素、窒素元素およびＶ族元素を含
む半導電性層の双方を含んでいてよい。ここで、「III
族元素」とは、元素周期表のIIIＢ族に属する元素、例
えばボロンなどの元素を言い、「Ｖ族元素」とは、元素
周期表のＶＢ族に属する元素、例えばリンなどの元素を
言う。「III族元素」および「Ｖ族元素」は、半導電性
層の導電型および抵抗値を調節するために添加される元
素であり、以下、これらを総称して「不純物元素」とも
言うものとする。また、シリコン元素、窒素元素および
III族元素を含む半導電性層を単に「ｐ型半導電性層」
または「ｐ型層」とも言い、シリコン元素、窒素元素お
よびＶ族元素を含む半導電性層を単に「ｎ型半導電性
層」または「ｎ型層」とも言うものとする。「ｐ型」と
は正孔導電型を言い、「ｎ型」とは電子導電型を言うも
のである。

【００１１】本発明の電極構造体においては、帯電防止
層が１つまたはそれ以上の半導電性層を含むので、制御
電極の電位に悪影響を与えない程度の絶縁性と、帯電電
荷を逃がすことができる程度の導電性を併せ持つ帯電防
止層を実現することができる。このような帯電防止層
は、制御電極の電位に悪影響を与えない程度の絶縁性を
有するので、制御電極を覆って電極構造体の表面全体に
帯電防止層を形成することができ、よって電極構造体の
帯電を均等に防止することができ、制御電極の近傍の実
効的な帯電防止が可能となる。これに加えて、本発明の
電極構造体においては、帯電防止層としてシリコン元素
に窒素元素を添加して形成された半導電性層を用いてお
り、この半導電性層においてはシリコン元素と窒素元素
との化合物が形成される。このような半導電性層は、シ
リコン元素と窒素元素との化合物が形成されることによ
りシリコン元素のみから成るシリコン薄膜よりも高い硬
度および耐摩耗性を有し、荷電粒子との衝突に耐え得る
のに十分な程度の硬度および耐摩耗性を有する帯電防止
層が実現される。更に、このような半導電性層は、シリ
コン元素と窒素元素との化合物が形成されることにより
シリコン元素のみから成るシリコン薄膜よりも表面活性
が低くなるので、周囲の環境により影響を受けにくい安
定した電気特性を有する帯電防止層が実現される。

【００１２】本発明の電極構造体に備えられる帯電防止
層は、好ましくは１０^６〜１０^１２Ω／□のシート抵抗
値を有する。シート抵抗値は、帯電防止層が単層の半導
電性層から成る場合にはその半導電性層のシート抵抗値
に等しく、帯電防止層が複数の半導電性層が積層されて
成る場合にはその半導電性層の積層体のシート抵抗値に
等しい。このシート抵抗値は帯電防止層の厚さに対する
半導電性層（単層または複数の層）の低効率の比によっ
て決定され、このような帯電防止層は、例えば１０〜１
０００ｎｍの厚さを有する。また、半導電性層の低効率
はその層に含まれるIII族元素またはＶ族元素の濃度に
依存し、ｐ型半導電性層に含まれるIII族元素またはｎ
型半導電性層に含まれるＶ族元素の濃度は、例えば１０
^１１〜１０ ^２１個／ｃｍ^３（またはａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ^３）である。帯電防止層において、帯電電荷を逃がす
ために設けられる金属から成るドレイン電極と接触する
半導電性層は、ドレイン電極とオーミック接触するよう
な特性を有することが好ましい。

【００１３】本発明のもう１つの態様においては、帯電
防止層は、III族元素の濃度が異なる２つまたはそれ以
上のｐ型半導電性層を含み、および／またはＶ族元素の
濃度が異なる２つまたはそれ以上のｎ型半導電性層を含
む。ここで、不純物元素の濃度が異なる２つまたはそれ
以上のｐ型半導電性層またはｎ型半導電性層は、帯電防
止層中に互いに接触して積層されていても、導電型の異
なる層を挟んで配置されていてもよい。III族元素およ
び／またはＶ族元素の濃度（以下、不純物濃度とも言
う）が高い程、半導電性層の抵抗値は低くなる。従っ
て、制御電極と接触する半導電性層（または少なくとも
その接触部分）は不純物濃度を低くして抵抗値のより高
い層とし、金属から成るドレイン電極と接触する半導電
性層（または少なくともその接触部分）は、これらがオ
ーミック接触するように、不純物濃度を高くして、抵抗
値のより低い層とすることが好ましい。尚、帯電防止層
は、不純物濃度が実質的に同等である２つまたはそれ以
上のｐ型半導電性層またはｎ型半導電性層を更に含んで
いてもよい。

【００１４】本発明のもう１つの態様においては、帯電
防止層が、III族元素の濃度が層の厚さ方向に沿って変
化するｐ型半導電性層を含み、および／またはＶ族元素
の濃度が層の厚さ方向に沿って変化するｎ型半導電性層
を含む。この態様においても、上記の態様と同様に、制
御電極と接触する半導電性層（または少なくともその接
触部分）は不純物濃度を低くして抵抗値をより高い側と
し、帯電電荷を逃がすために設けられる金属から成るド
レイン電極と接触する半導電性層（または少なくともそ
の接触部分）は、これらがオーミック接触するように、
不純物濃度を高くして、抵抗値をより低い側とすること
が好ましい。

【００１５】本発明の１つの態様においては、帯電防止
層は、ｐ型半導電性層とｎ型半導電性層とが交互に積層
された２つまたはそれ以上の半導電性層を含む。ｐ型層
およびｎ型層の数および積層順序は特に限定されない
が、例えば、荷電粒子が飛翔して来る側を上方として、
電極構造体の下方から順に、ｐ型層およびｎ型層の２
層、ｎ型層およびｐ型層の２層、ｐ型層、ｎ型層、およ
びｐ型層の３層、ｎ型層、ｐ型層、およびｎ型層の３層
とすることができる。尚、帯電防止層を構成する全ての
半導電性層の導電型が交互になっている必要はなく、少
なくとも一部においてそのような構成を有していればよ
い。ｐ型半導電性層とｎ型半導電性層との双方を交互に
含む帯電防止層を用いることにより、後述するように、
帯電防止層に望まれる導電型が帯電防止層の個所によっ
て異なる場合にも対応可能となる。

【００１６】帯電防止層にｐ型半導電性層およびｎ型半
導電性層のいずれを用いるか、あるいは、これらの双方
を用いる場合にはその積層順序などは、当業者であれば
容易に選択することができる。例えば、帯電防止層を通
して帯電電荷を逃がすために帯電防止層の一部と接触し
て設けられる金属から成るドレイン電極の材料や、貫通
孔を通過させる荷電粒子の材料およびその帯電電荷の極
性等を考慮して適切に選択され得る。

【００１７】より詳細には、ドレイン電極と接触する半
導電性層の導電型は、ドレイン電極と半導電性層との間
にｐｎ接合による電位障壁を形成して半導電性層中を移
動して来た電荷がドレイン電極へと逃げにくくなること
を防止するように、ドレイン電極と半導電性層との間に
ｐｎ接合による電位障壁を形成しないように選択するこ
とが好ましく、これはドレイン電極の材料に基づいて決
まる。例えば、アルミニウム、ガリウム、インジウムま
たはこれら元素を含む合金などのｐ型の特性を示す金属
材料をドレイン電極の材料に用いる場合には、ドレイン
電極と接触する半導電性層の導電型もｐ型にすることが
好ましく、アンチモン、ビスマスまたはこれら元素を含
む合金などのｎ型の特性を示す金属材料をドレイン電極
の材料に用いる場合には、ドレイン電極と接触する半導
電性層の導電型もｎ型にすることが好ましい。

【００１８】また、荷電粒子が飛翔して来る側の帯電防
止層表面に位置する半導電性層の導電型は、半導電性層
と衝突する荷電粒子の帯電電荷が半導電性層へと移り易
く、この半導電性層へ移った電荷が半導電性層の内部を
より高い移動度で移動することができるように選択する
ことが好ましく、これは荷電粒子の材料およびその帯電
電荷の極性等に基づいて決まる。

【００１９】ドレイン電極と接触する半導電性層に望ま
れる導電型と、荷電粒子が飛翔して来る側の帯電防止層
表面に位置する半導電性層に望まれる導電型とが異なる
場合には、帯電防止層を単層の半導電性層で構成せず
に、ｐ型半導電性層とｎ型半導電性層とを積層した部分
を有するように構成することが好ましい。これにより、
帯電防止層に望まれる導電型が帯電防止層の個所によっ
て異なる場合にも対応可能となる。

【００２０】本発明の別の要旨によれば、絶縁性の本体
部分と、本体部分の少なくとも片側の表面に形成された
帯電防止層と、本体部分および帯電防止層を通って設け
られた貫通孔と、貫通孔を取り囲んで設けられた制御電
極とを含む電極構造体の製造方法であって：（ａ）貫通
孔が設けられた絶縁性の本体部分と、貫通孔を取り囲ん
で設けられた制御電極とを含む構造体をチャンバ内に配
置する工程と；（ｂ）チャンバ内に配置された構造体を
加熱する工程と；（ｃ）シリコン元素を含むガス、窒素
元素を含むガスおよびIII族元素を含むガスを原料ガス
としてチャンバ内に供給し、原料ガスをプラズマ分解し
てシリコン元素、窒素元素およびIII族元素を構造体に
堆積させて、シリコン元素、窒素元素およびIII族元素
を含む半導電性層を形成する工程とを含み、１つまたは
それ以上の半導電性層を含む帯電防止層を得、これによ
り電極構造体を製造する方法が提供される。

【００２１】ここで、工程（ｃ）においてIII族元素に
代えてＶ族元素を用いて、即ち、（ｄ）シリコン元素を
含むガス、窒素元素を含むガスおよびＶ族元素を含むガ
スを原料ガスとしてチャンバ内に供給し、原料ガスをプ
ラズマ分解してシリコン元素、窒素元素およびＶ族元素
を構造体に堆積させて、シリコン元素、窒素元素および
Ｖ族元素を含むｎ型半導電性層を形成してよく、また、
工程（ｃ）と工程（ｄ）の双方を実施してｐ型半導電性
層およびｎ型半導電性層の双方を含む帯電防止層を得る
ようにしてもよい。

【００２２】帯電防止層は１つまたはそれ以上のｐ型半
導電性層を含んでいてよく、これは、工程（ｃ）を１回
またはそれ以上実施することにより形成される。また、
帯電防止層は１つまたはそれ以上のｎ型半導電性層を含
んでいてよく、これは工程（ｄ）を１回またはそれ以上
実施することにより形成される。

【００２３】本発明における半導電性層の形成方法は、
いわゆるプラズマ化学気相成長法（以下、プラズマＣＶ
Ｄとも言う）を利用するものである。このような方法に
より、上述の本発明の電極構造体を製造することがで
き、本発明の電極構造体によって得られる効果を享受す
ることができる。

【００２４】シリコン元素を含むガスには、例えばモノ
シランガス、ジシランガスなどが用いられ、窒素元素を
含むガスには、窒素ガス、アンモニアガスなどが用いら
れる。また、III族元素を含むガスには、例えばジボラ
ンガスなどが用いられ、Ｖ族元素を含むガスには、例え
ばフォスフィンガスなどが用いられ得る。これらのガス
は、他のガス成分、例えば水素ガスやヘリウムガスなど
と必要に応じて混合・希釈されて用いられ得る。

【００２５】本発明の製造方法の工程（ｂ）において、
構造体は５０〜２００℃の温度に加熱される。このよう
な比較的低温条件でプラズマ化学気相成長を行うことに
より、ポリイミドなどの本体部分の反りを低減すること
ができる。

【００２６】本発明の１つの態様においては、工程
（ｃ）を少なくとも２回、シリコン元素を含むガス、窒
素元素を含むガスおよびIII族元素を含むガスの供給割
合が各回で異なるように実施する。これにより、III族
元素の濃度が異なる２つまたはそれ以上のｐ型半導電性
層を含む帯電防止層を得ることができる。あるいは、工
程（ｄ）を少なくとも２回、シリコン元素を含むガス、
窒素元素を含むガスおよびＶ族元素を含むガスの供給割
合が各回で異なるように実施する。これにより、Ｖ族元
素の濃度が異なる２つまたはそれ以上のｎ型半導電性層
を含む帯電防止層を得ることができる。

【００２７】本発明の１つの態様においては、工程
（ｃ）を、シリコン元素を含むガス、窒素元素を含むガ
スおよびIII族元素を含むガスの供給割合を変化させな
がら実施する。これにより、III族元素の濃度が層の厚
さ方向に沿って変化する１つのｐ型半導電性層を含む帯
電防止層を得ることができる。あるいは、工程（ｄ）
を、シリコン元素を含むガス、窒素元素を含むガスおよ
びＶ族元素を含むガスの供給割合を変化させながら実施
する。これにより、Ｖ族元素の濃度が層の厚さ方向に沿
って変化する１つのｎ型半導電性層を含む帯電防止層を
得る。このような工程（ｃ）または工程（ｄ）を複数回
実施する場合には、不純物元素の濃度が層の厚さ方向に
沿って変化する２つまたはそれ以上のｐ型半導電性層ま
たはｎ型半導電性層を含む帯電防止層をそれぞれ得るこ
とができる。

【００２８】本発明の製造方法は、工程（ｃ）および／
または工程（ｄ）を、シリコン元素を含むガス、窒素元
素を含むガスおよび不純物元素を含むガスの供給割合が
各回で異なるようにして少なくとも２回実施すると共
に、少なくとも１回は、シリコン元素を含むガス、窒素
元素を含むガスおよび不純物元素を含むガスの供給割合
を変化させながら実施することも含む。これにより、不
純物元素の濃度が層の厚さ方向に沿って変化する１つま
たはそれ以上のｐ型半導電性層および／またはｎ型半導
電性層と、不純物元素の濃度が異なる２つまたはそれ以
上のｐ型半導電性層および／またはｎ型半導電性層を含
む帯電防止層を得ることができる。

【００２９】本発明の１つの態様においては、工程
（ｃ）および工程（ｄ）を交互に繰り返して実施する。
これにより、ｐ型半導電性層とｎ型半導電性層とが交互
に積層された２つまたはそれ以上の半導電性層を含む帯
電防止層を得ることができる。

【００３０】上記のような本発明の画像形成用の電極構
造体およびその製造方法において、本体部分は、少なく
ともその表面が「絶縁性」（例えば、１０^８〜１０^１８
Ωｍの低効率を有するもの）であればよいが、例えば、
ポリイミド、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボ
ネート、およびアクリル樹脂からなる群から選択される
可撓性の樹脂材料から成るものが用いられ得る。

【００３１】本発明の更に別の要旨によれば、上記のよ
うな本発明の電極構造体を用いる画像形成装置、より詳
細には直接静電印刷用の画像形成装置が提供される。具
体的には、基体の上面に荷電粒子から成る画像を形成す
るための画像形成装置であって：上記のような本発明の
電極構造体と；帯電した荷電粒子を保持し、電極構造体
の貫通孔の基体と反対側の入口近傍に荷電粒子を供給す
る保持体と；基体の下面側に位置する背面電極と；背面
電極に電圧を印加して、背面電極と保持体との間に第１
の電位差を与える第１電圧印加手段と；所定の制御電極
に電圧を印加して、所定の制御電極と保持体との間に第
２の電位差を与える第２電圧印加手段とを含む画像形成
装置が提供される。このような画像形成装置によれば、
より立体感のある画像を形成することができるという効
果が得られる。この画像形成装置は、電極構造体を除い
て、既知の一般的な部材で構成される装置であり得る
が、本発明はこれに限定されず、本発明の電極構造体を
用いるあらゆる画像形成装置を含む。

【００３２】また、本発明の電極構造体は画像形成用の
電極構造体として好適に利用され得るが、他の用途、例
えば粉体分級装置などにも利用できることが当業者には
理解されよう。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施形
態について図面を参照しながら説明する。

【００３４】（実施形態１）本発明の１つの実施形態に
おける電極構造体およびその製造方法について説明す
る。図１は、本実施形態における電極構造体の概略断面
図である。図２は、本実施形態における電極構造体を製
造するためのプラズマＣＶＤ装置の概略図である。

【００３５】図１に示すように、本実施形態の電極構造
体２０は、本体部分１と、本体部分１の片側の表面に形
成された帯電防止層４と、本体部分１および帯電防止層
４を通って設けられた貫通孔２と、貫通孔２を取り囲ん
で本体部分１の上に帯電防止層４で覆って設けられた制
御電極３と、帯電防止層４の上に配置されたドレイン電
極５とを含む。貫通孔２は、荷電粒子７が通過し得る寸
法を有し、帯電防止層４は、荷電粒子７が（図中の矢印
方向に）飛翔して来る側の電極構造体２の表面に位置す
る。制御電極（または加速電極）３は、貫通孔２を通過
する荷電粒子の飛翔を制御するように機能する。

【００３６】より具体的には、本体部分１には、例えば
ポリイミドなどの可撓性材料から成る、厚さ５０〜５０
０μｍの絶縁性シートなどが用いられる。貫通孔２は、
例えば荷電粒子７の直径よりも大きい直径を有する円筒
形状を有し得る。制御電極３は、例えばアルミニウムな
どの金属材料から成り、円筒形状の貫通孔２と中心が等
しい環状の形状を有し得、リード（図示せず）を介して
外部の電圧印加手段（図示せず）に接続され得る。帯電
防止層４は、プラズマＣＶＤにより形成された半導電性
層であり、シリコン元素（Ｓｉ）、窒素元素（Ｎ）およ
びIII族元素であるボロン元素（Ｂ）を含むｐ型層から
成る。帯電防止層４は、例えばシート抵抗１．０×１０
^１０〜１．０×１０^１２Ω／□、厚さ５０〜２００ｎ
ｍ、低効率１．０×１０^５〜１．０×１０^８Ωｍとする
ことができる。ドレイン電極５はアルミなどの金属材料
から成り、任意のパターンで設けられ得る。

【００３７】このような電極構造体２０を用いて画像形
成する場合、帯電した荷電粒子７が制御電極３の電位に
よって電気的吸引力を受け、電極構造体２０に向かって
（図中の矢印方向に）飛翔し、本体部分１に設けられた
貫通孔２を通過する。このとき荷電粒子７は、場合によ
っては貫通孔２を通過せずに、電極構造体２０の帯電防
止層（半導電性層）４と衝突する。帯電防止層４と衝突
した荷電粒子７の帯電電荷は、帯電防止層４を通じてド
レイン電極５から外部へ逃がされ、これにより、電極構
造体２０の表面に帯電電荷がたまることが防止される。

【００３８】このような電極構造体２０は、図２に示す
ようなプラズマＣＶＤ装置４０を用いて製造することが
できる。このプラズマＣＶＤ装置は、ガスを導入するた
めの導入口３７と、ガスを排気するための排気口３８と
を備える真空チャンバ３０を有する。真空チャンバ３０
の内部には、電極構造体２０（より詳細には後述の構造
体１９）を保持するためのホルダー３１と、高周波発信
器３３から整合器３４を介して高周波電圧が印加される
印加電極３２が配置されている。ホルダー３１は印加電
極３２の対向電極としても機能し、このホルダー３１は
アースされている。ホルダー３１はヒーター３５と接触
して配置され、ヒーター３５と接続された加熱電源３６
および本体部分１の温度をモニタリングする温度モニタ
（図示せず）を用いて、ホルダー３１に設置された電極
構造体２０（より詳細には後述の構造体１９）の温度を
制御することができる。

【００３９】このようなプラズマＣＶＤ装置４０を用い
て、まず、貫通孔２が設けられた本体部分１の表面に貫
通孔２を取り囲むように制御電極３を形成した状態の構
造体１９を、制御電極３が設けられた側を上にして真空
チャンバ３０内のホルダー３１に設置する。次いで、真
空チャンバ３０の内部を排気口３８より真空排気する。
加熱電源３６を用いてヒーター３５により構造体１９を
所定の温度、好ましくは５０〜２００℃に加熱する。ま
た、高周波発生器３３から整合器３４を介して印加電極
３２に高周波電圧を印加する。このとき印加電極３２に
印加される高周波電圧の周波数は、供給する原料ガスが
プラズマ放電し得る値とし、好ましくは２５０ｋＨｚ〜
５００ＭＨｚである。また、高周波電圧に代えて、ＤＣ
電源を用いて直流電圧を印加して、ＤＣ放電させるよう
にしてもよい。

【００４０】この状態で導入口３７から原料ガスをチャ
ンバ３０内に導入することにより、印加電極３２と対向
電極３１との間で原料ガスをプラズマ分解させて、放電
プラズマを発生させる。この原料ガスには、モノシラン
（ＳｉＨ_４）ガス、水素（Ｈ _２）ガスまたはヘリウムガ
スで希釈されたジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガス、および窒素
（Ｎ_２）ガスが用いられ、これらのガスを一定の流量で
供給する。原料ガスがプラズマ分解されて生じるシリコ
ン元素、窒素元素およびボロン元素は、所定の温度に加
熱された構造体１９の表面に堆積して、半導電性層４
（図１を参照のこと）として、シリコン元素、窒素元
素、およびボロン元素を含むｐ型のＳｉＮ_ａＢ_ｂ層（こ
こでａおよびｂはゼロでない実数、以下、単にＳｉＮＢ
層と言う）を形成する。

【００４１】このＳｉＮＢ層（半導電性層）４は、各原
料ガスの流量（または供給量）の割合を適切に調整する
ことによって、１０^６〜１０^１２Ω／□のシート抵抗値
を有するように形成することができる。本実施形態にお
いては、各原料ガスの流量を一定としているので、不純
物元素（ここではIII族元素であるボロン元素）の濃度
がＳｉＮＢ層４の厚さ方向に沿って一定となり、よっ
て、得られるＳｉＮＢ層４は一様な抵抗値を有する。本
実施形態において、半導電性層（ＳｉＮＢ層）４が帯電
防止層として機能する。

【００４２】以上のようにして半導電性層（ＳｉＮＢ
層）４を形成した後、真空チャンバ３０から構造体１９
を取り出し、半導電性層４の上にドレイン電極５を形成
することにより、図１に示すような電極構造体２０が製
造される。

【００４３】上記のような本実施形態の電極構造体によ
れば、帯電防止層が制御電極の電位に悪影響を与えない
程度の絶縁性を有するので、電極構造体の帯電を均等に
防止することができ、制御電極の近傍の実効的な帯電防
止が可能となる。また、シリコン元素に窒素元素を添加
して形成された半導電性層（帯電防止層）は、シリコン
元素のみから成るシリコン薄膜よりも高い硬度および耐
摩耗性を有し、表面活性がより低いので、荷電粒子との
衝突に耐え得るのに十分な程度の硬度および耐摩耗性を
有し、かつ、周囲の環境により影響を受けにくい安定し
た電気特性を有する帯電防止層が実現される。

【００４４】尚、本実施形態においては、帯電防止層と
なる半導電性層として、シリコン元素、窒素元素および
III族元素（ボロン元素）を含むｐ型層（ＳｉＮＢ層）
を形成するものとしたが、III族元素を含むガス（ボロ
ン元素を含むジボランガス）に代えて、Ｖ族元素を含む
ガスを用いることにより、半導電性層として、シリコン
元素、窒素元素およびＶ族元素を含むｎ型層を形成する
こともできる。例えば、ボロン元素を含むジボランガス
に代えて、リン元素を含むフォスフィン（ＰＨ _３）ガス
を用いることにより、半導電性層として、シリコン元
素、窒素元素およびリン元素を含むｎ型のＳｉＮ_ｃＰ_ｄ
層（ここでｃおよびｄはゼロでない実数、以下、単にＳ
ｉＮＰ層と言う）を形成することができる。半導電性層
をｐ型およびｎ型のいずれの層とするかは、電極構造体
を通過させる荷電粒子の材料、およびその帯電極性や、
ドレイン電極の材料ならびに所望のデバイスの駆動電圧
特性（例えば動作開始電圧）などに応じて選択すること
ができる。

【００４５】また、本実施形態においては、各原料ガス
の流量を一定として、半導電性層の厚さ方向に沿って一
様な抵抗値を有する半導電性層を形成するものとした
が、原料ガスの流量の割合、例えば不純物元素（III族
元素またはＶ族元素）を含むガスの流量のみを連続的に
変化させて、不純物元素の濃度が（従って抵抗値が）、
層の厚さ方向に沿って変化するｐ型またはｎ型の半導電
性層を形成するようにしてもよい。この場合、制御電極
と接触する半導電性層の部分（図１の半導電性層４の下
方部分）は不純物濃度を低くし（従って、抵抗値をより
高い側とし）、帯電電荷を逃がすために設けられる金属
から成るドレイン電極と接触する半導電性層の部分（図
１の半導電性層４の上方部分）は、これらがオーミック
接触するように、不純物濃度を高くする（従って、抵抗
値をより低い側とする）ことが好ましい。

【００４６】また、本実施形態においては、ドレイン電
極を半導電性層の上に配置するものとしたが、ドレイン
電極は半導電性層と接触する限り、どのように配置され
ていてもよい。例えば、本体部分の表面にドレイン電極
を設け、このドレイン電極を覆って半導電性層を形成す
るようにしてもよい。

【００４７】（実施形態２）本発明のもう１つの実施形
態における電極構造体およびその製造方法について説明
する。図３は、本実施形態における電極構造体の概略断
面図である。尚、図３において、図１〜３を参照しなが
ら上述した実施形態１の電極構造体と同様の要素には同
じ番号を付すものとし、以下の実施形態についても同様
とする。

【００４８】図３に示すように、本実施形態の電極構造
体２１は、帯電防止層を構成する半導電性層が本体部分
１の上に順次形成された第１の層４ａおよび第２の層４
ｂから成り、これら第１の層４ａおよび第２の層４ｂは
導電型が同じであり、不純物元素の濃度が異なる点にお
いて実施形態１の電極構造体（図１を参照のこと）と相
違する。ここで、制御電極３と接触している第１の層４
ａを不純物元素濃度のより低い層（従って抵抗値のより
高い層）とし、ドレイン電極と接触している第２の層４
ｂを不純物元素濃度のより高い層（従って抵抗値のより
低い層）とすることが好ましい。本実施形態において
は、第１の層４ａはボロン元素濃度のより低いｐ型層と
し、第２の層４ｂはボロン元素濃度のより高いｐ型層と
する。

【００４９】第１の層４ａおよび第２の層４ｂは、例え
ば、いずれも５０〜２００ｎｍの厚さを有し、それぞれ
１０^１１〜１０^１４Ωｍおよび１０^５〜１０^８Ωｍの抵
抗率を有し得る。ここで、より抵抗値の高い第１の層４
ａの厚さは、制御電極３の厚さよりも厚く、より抵抗値
の低い第２の層４ｂと制御電極３とが隔離されているこ
とが好ましい。これら第１の層４ａおよび第２の層４ｂ
は合わさって帯電防止層を構成し、この帯電防止層は、
例えば１０^６〜１０^１２Ω／□のシート抵抗を有する。
第１の層４ａおよび第２の層４ｂから成る帯電防止層全
体で所望のシート抵抗が得られる。

【００５０】本実施形態の電極構造体２１もまた、図２
に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて実施形態１と同様に
して製造することができる。実施形態１では、各原料ガ
スの流量を一定として、半導電性層の厚さ方向に沿って
一様な抵抗値を有する半導電性層を形成するものとした
が、本実施形態においては、第１の層４ａを形成した
後、原料ガスの流量の割合、例えば不純物元素を含むガ
スの流量のみを変化させること、好ましくは不純物元素
を含むガスの流量を増加させることにより、不純物元素
の濃度が（従って抵抗値が）異なる２つの層を形成する
ことができる。

【００５１】上述のような本実施形態の電極構造体にお
いても、実施形態１の電極構造体によって得られる効果
と同様の効果を奏し得る。これに加えて、制御電極と接
触している第１の層を抵抗値のより高い層とし、ドレイ
ン電極と接触している第２の層を抵抗値のより低い層と
することによって、制御電極の電位に悪影響を与えるこ
となく、帯電電荷を排出するためのドレイン電極と帯電
防止層との間に良好なオーミック接触を形成することが
できる。

【００５２】尚、本実施形態においては、帯電防止層と
なる半導電性層として、不純物元素を含むガスの流量を
２段階に変化させることにより、シリコン元素、窒素元
素およびIII族元素（ボロン元素）を含み、III族元素の
濃度が異なる２つのｐ型層（ＳｉＮＢ層）を形成するも
のとしたが、不純物元素を含むガスの流量を更に段階的
に変化させることにより、不純物元素の濃度が異なる３
つ以上の層を形成するようにしてもよい。また、III族
元素を含むガス（ボロン元素を含むジボランガス）に代
えて、Ｖ族元素を含むガスを用いることにより、半導電
性層として、シリコン元素、窒素元素およびＶ族元素を
含み、Ｖ族元素の濃度が異なる２つまたはそれ以上のｎ
型層を形成することもできる。例えば、ボロン元素を含
むジボランガスに代えて、リン元素を含むフォスフィン
（ＰＨ_３）ガスを用いることにより、半導電性層とし
て、シリコン元素、窒素元素およびリン元素を含み、リ
ン元素の濃度が異なる２つまたはそれ以上のｎ型のＳｉ
ＮＰ層を形成することができる。半導電性層をｐ型およ
びｎ型のいずれの層とするかは、実施形態１と同様に、
電極構造体を通過させる荷電粒子の材料、およびその帯
電極性や、ドレイン電極の材料ならびに所望のデバイス
の駆動電圧特性（例えば動作開始電圧）などに応じて選
択することができる。

【００５３】（実施形態３）本発明のもう１つの実施形
態における電極構造体およびその製造方法について説明
する。図４は、本実施形態における電極構造体の概略断
面図である。

【００５４】図４に示すように、本実施形態の電極構造
体２２は、帯電防止層を構成する半導電性層が、本体部
分１の上に順次形成された第１の層４ｃおよび第２の層
４ｄから成り、これら第１の層４ｃおよび第２の層４ｄ
の導電型が異なる点において実施形態１の電極構造体
（図１を参照のこと）と相違する。ここで、第１の層４
ｃおよび第２の層４ｄは、それぞれｐ型層およびｎ型層
であっても、ｎ型層およびｐ型層であってもよいが、本
実施形態においては、第１の層４ｃはボロン元素を添加
したｐ型のＳｉＮＢ層とし、第２の層４ｃはリン元素を
添加したｎ型のＳｉＮＰ層とする。第１の層４ｃおよび
第２の層４ｄの抵抗値（またはシート抵抗値）は特に制
限されないが、制御電極と接触している第１の層４ｃを
抵抗値のより高い層とし、ドレイン電極と接触している
第２の層４ｄを抵抗値のより低い層とすることが好まし
い。

【００５５】第１の層４ｃおよび第２の層４ｄは、例え
ば、いずれも５０〜２００ｎｍの厚さを有し、それぞれ
１０^１１〜１０^１４Ωｍおよび１０^５〜１０^８Ωｍの抵
抗率を有し得る。ここで、制御電極と接触している第１
の層４ｃを抵抗値のより高い層とし、ドレイン電極と接
触している第２の層４ｄを抵抗値のより低い層とした場
合には、より抵抗値の高い第１の層４ｃの厚さは、制御
電極３の厚さよりも厚く、より抵抗値の低い第２の層４
ｄと制御電極３とが隔離されていることが好ましい。こ
れら第１の層４ｃおよび第２の層４ｄは合わさって帯電
防止層を構成し、この帯電防止層は、例えば１０^６〜１
０^１２Ω／□のシート抵抗を有する。第１の層４ｃおよ
び第２の層４ｄから成る帯電防止層全体で所望のシート
抵抗が得られる。

【００５６】本実施形態の電極構造体２２もまた、図２
に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて実施形態１と同様に
して製造することができる。実施形態１では、各原料ガ
スの流量を一定として、半導電性層の厚さ方向に沿って
一様な抵抗値を有する半導電性層を形成するものとした
が、本実施形態においては、第１の層４ｃを形成した
後、不純物元素を含むガス（本実施形態においてはIII
族元素を含むジボランガスおよび場合によっては希釈ガ
ス）の供給を停止し、導電型の異なる不純物元素を含む
ガス（Ｖ族元素を含むフォスフィン（ＰＨ_３）ガスおよ
び場合によっては希釈ガス）の供給を開始することによ
り、導電型の異なる２つの層を形成することができる。

【００５７】上述のような本実施形態の電極構造体にお
いても、実施形態１の電極構造体によって得られる効果
と同様の効果を奏し得る。また、制御電極と接触してい
る第１の層を抵抗値のより高い層とし、ドレイン電極と
接触している第２の層を抵抗値のより低い層とすること
によって、制御電極の電位に悪影響を与えることなく、
帯電電荷を排出するためのドレイン電極と帯電防止層と
の間に良好なオーミック接触を形成することができる。

【００５８】更に、第１の層の導電型と異なる導電型を
有する第２の層を積層して半導電性層を形成することに
よって、ドレイン電極の特性に影響されない半導電性膜
が形成される。より詳細には、ドレイン電極がＡｌなど
のｐ型の金属材料から成る場合には、ドレイン電極と接
触する半導電性層の導電型をｐ型とし、荷電粒子と衝突
し得る半導電性層の導電型を、ドレイン電極の材料に関
係なく、ｎ型とすることができる。

【００５９】尚、本実施形態においては、帯電防止層と
なる半導電性層として、シリコン元素、窒素元素および
III族元素（ボロン元素）を含むｐ型層（ＳｉＮＢ層）
の上に、シリコン元素、窒素元素およびＶ族元素（リン
元素）を含むｎ型層（ＳｉＮＰ層）を形成するものとし
たが、ｐ型層およびｎ型層を形成する順序はこれに限定
されず、逆にしてもよい。半導電性層の積層順序は、ド
レイン電極と接触する半導電性層と荷電粒子が接触し得
る半導電性層の配置に応じて選択することができる。ま
た、本実施形態においては、導電型の異なる２つのｐ型
層およびｎ型層を形成するものとしたが、ｐ型層および
ｎ型層が交互に積層された３つ以上の層を形成するよう
にしてもよい。

【００６０】以上、本発明の電極構造体の３つの実施形
態について説明したが、これらの実施形態の特徴を任意
の組合せで用いて半導電性層を形成することもできる。
例えば、導電型が同じで不純物濃度が異なる２つまたは
それ以上の層を形成し、その頂上の層の導電型と異なる
導電型を有する層を形成するようにしてもよい。

【００６１】（実施形態４）本発明の１つの実施形態に
おける画像形成装置を用いて、直接静電印刷により画像
を形成する方法を図面を参照しながら説明する。図５
は、実施形態１の電極構造体と同様のものを用いる画像
形成装置の概略図である。

【００６２】図５に示す本実施形態の画像形成装置６０
に用いられる電極構造体２０は、実施形態１の電極構造
体と同じ断面構造を有し、実施形態１と同様にして作製
されるが、より詳細には、列状に並んだ複数の貫通孔２
を有する本体部分１と、貫通孔２の各々を取り囲んで互
いに独立して配置された複数の制御電極３と、制御電極
３の各々から引き出されたリード（図示せず）とを備え
る。図５に示す画像形成装置６０においては、電極構造
体２０の貫通孔２は、紙面に対して垂直な１つの列を成
して配置されている。リードは直流電源（電圧印加手
段）７２（図５）に接続されており、直流電源７２によ
り複数の制御電極３にアドレス可能に電圧を印加するこ
とができる。

【００６３】図５に示す本実施形態の画像形成装置６０
は、電極構造体２０を除いて、一般的な直接静電印刷の
ための画像形成装置と同様の構成を有する。具体的に
は、電極構造体２０の下方には、印刷用紙などの基体７
０が、画像を形成すべき面を電極構造体２０に対向させ
て電極構造体２０から離れて配置され、基体７０の裏面
側には背面電極としても機能する背面ローラ６１が回転
可能に備えられる。背面ローラ６１は直流電源（電圧印
加手段）７１に接続され、直流電源７１により電圧印加
される。また、電極構造体２０の基体７０と反対側に
は、保持ローラ６２がケース７３に収容されて備えられ
ている。保持ローラ６２は、帯電した荷電粒子７を保持
し、電極構造体２０の貫通孔２の入口近傍に荷電粒子７
を配置するための保持体である。ケース７３の内部に
は、この荷電粒子７を保持ローラ６２に供給するための
供給ローラ６３と層規制ブレード６４とが更に備えられ
ている。また、基体７０の搬送方向（矢印７５の方向）
の下流には、基体７０に付着した荷電粒子７を定着させ
るための定着ローラ６５ａおよび６５ｂが備えられる。

【００６４】このような画像形成装置６０を用いて直接
静電印刷により画像を形成する方法を以下に説明する。

【００６５】まず、任意の方法で帯電させた荷電粒子７
を、供給ローラ６３から保持ローラ６２に供給して保持
ローラ６２に付着させる。保持ローラ６２に付着した荷
電粒子７は、保持ローラ６２を回転させることにより層
規制ブレード６４と接触して層規制され、荷電粒子７か
らなる単層の形態で保持ローラ６２に保持される。この
荷電粒子７は、保持ローラ６２を更に回転させることに
より、貫通孔２の入口近傍を通る。

【００６６】他方、直流電源７１を用いて背面ローラ
（背面電極）６１に電圧を印加して、背面ローラ６１と
保持ローラ６２との間に第１の電位差を与えて電界を発
生させる。このとき、第１の電位差は、背面ローラ６１
と保持ローラ６２との間に形成される電界（および重力
等）のみでは、保持ローラ６２に保持されている荷電粒
子７がそこから飛翔することのないような大きさにする
必要がある。またこのとき、全ての制御電極３は、これ
ら制御電極３と保持ローラ６２との間の電位差がゼロと
なるように、直流電源７２を介して保持ローラ６２と同
電位にされる。

【００６７】このようにして、荷電粒子７を保持した保
持ローラ６２を回転させて荷電粒子７を貫通孔２の入口
近傍へ供給し、背面ローラ６１に電圧を印加し、ならび
に制御電極３を保持ローラ６２と同電位に保った状態
で、背面ローラ６１を回転させて基体７０を矢印７５の
方向に搬送する。そして、直流電源７２を用いて所定の
制御電極３にのみ所定の電圧を印加して、制御電極３と
保持ローラ６２との間にゼロでない第２の電位差を与え
る。この第２の電位差の大きさは、保持ローラ６２に保
持されている荷電粒子７が、所定の制御電極３と保持ロ
ーラ６２との間に形成される電界（および重力等）によ
って、保持ローラ６２から飛翔し、この制御電極３で囲
まれる貫通孔２を通過するのに十分な大きさとされる。
その結果、所定の制御電極３と保持ローラ６２との間に
形成された電界により電気的引力を受けた荷電粒子７
は、保持ローラ６２を離れて飛翔し、該所定の制御電極
３で囲まれる貫通孔２を通過して基体７０の側に引き出
されて基体７０の表面に付着する。

【００６８】このとき、所定の制御電極３を除く他の制
御電極は、保持ローラ６２と同電位に保たれたままであ
り、背面ローラ６１と保持ローラ６２との間に形成され
た電界の影響しか受けず、保持ローラ６２を離れるのに
十分な電気的引力を受けないので、保持ローラ６２に付
着したまま残留する。

【００６９】直流電源７２に接続された複数の制御電極
３はアドレス可能に電圧印加でき、また、この制御電極
３は基体７０の画像を形成すべき面の上にライン状に配
置されているので、基体７０の搬送速度と、各制御電極
３に電圧を印加するタイミングとを適切に調整すること
により、荷電粒子７を基体７０の上に所望のパターンで
付着させることができ、よって、荷電粒子７から成る所
望の画像を基体２０上に形成することができる。

【００７０】以上のようにして荷電粒子７から成る画像
を基体７０上に形成した後、必要に応じてこの基体７０
を定着ローラ６５ａおよび６５ｂの間に通して、熱圧着
により荷電粒子７から成る画像を基体７０に定着させ
る。これにより、荷電粒子７から成る画像形成が完成す
る。

【００７１】このような画像形成装置によれば、上述の
実施形態１と同様の構成を有する電極構造体を用いてい
るので、実施形態１と同様の効果を奏し得る。従って、
電極構造体の帯電を均等に防止することができ、制御電
極の近傍の実効的な帯電防止が可能となり、これによ
り、荷電粒子の帯電によって貫通孔が閉塞されることを
防止することができる。また、シリコン元素に窒素元素
を添加して形成された半導電性層（帯電防止層）は、荷
電粒子との衝突に耐え得る程度の硬度および耐摩耗性を
有するという利点があり、これにより、電極構造体の寿
命が長くなり、画像形成のためのコストダウンを図るこ
とができる。更に、このような半導電性層の表面は、シ
リコン薄膜表面よりも活性が低く、周囲の環境により影
響を受けにくい安定した電気特性を有するという利点が
あり、これにより、常に安定した立体感のある画像形成
が可能となる。

【００７２】尚、上記のような画像形成装置は本発明の
１つの実施形態に過ぎず、種々の改変がなされ得ること
が当業者には理解されよう。

【００７３】

【実施例】実施形態１と同様の構成を有する電極構造体
を作成する際に、各原料ガスの流量の割合が、帯電防止
層（この場合、１つの半導電性層から成る）のシート抵
抗値に与える影響を以下の試験を実施して調べた。

【００７４】図２に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて、
縦２００ｍｍ、横３５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのポリイ
ミドから成る絶縁シート１に貫通孔２を設け、貫通孔２
の周囲を取り囲んで制御電極３を設けた構造体１９の上
に半導電性層を形成した。まず、図２に示すように、こ
のような構造体１９をホルダー３１で保持し、加熱電源
３６およびヒーター３５を用いて構造体１９を加熱して
約１００℃とし、他方、真空チャンバ３０の内部の圧力
を約６６．５Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）とした。また、高
周波発信器３３から整合器３４を介して印加電極３２に
約１３．５６Ｈｚの高周波電圧を印加した。次いで、モ
ノシランガス流量を標準状態（０℃、１ａｔｍ）で約４
０ｃｍ^３／分とし、窒素ガス流量を標準状態で約４００
ｃｍ^３／分として、モノシランガスおよび窒素ガスを導
入口３７からチャンバ３０内に供給し、他方、水素ガス
で希釈したジボランガス（Ｂ_２Ｈ_６／Ｈ_２＝０．０５の
体積比）の流量を０から約８００ｃｍ^３／分へと順次変
化させながら、水素ガスで希釈したジボランガスを同じ
く導入口３７からチャンバ３０内に供給した。これによ
り、これら原料ガスをプラズマ分解して、シリコン元
素、窒素元素およびボロン元素を構造体１９の表面に堆
積させ、ＳｉＮＢ層（半導電性層）を形成した。これに
より得られたＳｉＮＢ層のシート抵抗値を測定し、水素
ガスで希釈されたジボランガスの流量とシート抵抗値と
の関係を調べた。結果を図６に示す。

【００７５】図６から、水素ガスで希釈したジボランガ
ス（Ｂ_２Ｈ_６／Ｈ_２＝０．０５の体積比）の流量を適切
に選択することにより、所望のシート抵抗値を得ること
ができることが示される。これにより、各原料ガスの流
量の割合を調節する１つの例として、III族元素または
Ｖ族元素の不純物元素を含むガスの流量を調整すること
により、半導電性層の抵抗値を制御することができるこ
とが理解されよう。

【発明の効果】本発明によれば、直接静電印刷などに利
用され得る電極構造体であって、制御電極の電位に悪影
響を与えることなく帯電電荷を均等に逃がすことがで
き、かつ、荷電粒子との衝突に耐え得る程度の硬度およ
び耐摩耗性を有する帯電防止層を備える電極構造体およ
びその製造方法ならびにそのような電極構造体を用いる
画像形成装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１つの実施形態における電極構造体
の概略断面図である。

【図２】 図１の実施形態における電極構造体を製造す
るためのプラズマＣＶＤ装置の概略図である。

【図３】 本発明のもう１つの実施形態における電極構
造体の概略断面図である。

【図４】 本発明のもう１つの実施形態における電極構
造体の概略断面図である。

【図５】 図１の実施形態の電極構造体と同様のものを
用いた画像形成装置の概略図である。

【図６】 本発明の１つの実施例における、水素ガスで
希釈したジボランガス（Ｂ_２Ｈ_６／Ｈ_２＝０．０５の体
積比）の流量の変化に対する半導電性層のシート抵抗値
の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 本体部分 ２ 貫通孔 ３ 制御電極 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 半導電性層（帯電防止
層） ５ ドレイン電極 ７ 荷電粒子 １９ 構造体 ２０、２１、２２ 電極構造体 ３０ 真空チャンバ ３１ ホルダー（対向電極） ３２ 印加電極 ３３ 高周波発信器 ３４ 整合器 ３５ ヒーター ３６ 加熱電源 ３７ 導入口 ３８ 排気口 ４０ プラズマＣＶＤ装置 ６０ 画像形成装置 ６１ 背面ローラ（背面電極） ６２ 保持ローラ ６３ 供給ローラ ６４ 層規制ブレード ６５ａ、６５ｂ 定着ローラ ７０ 基体 ７１、７２ 直流電源（電圧印加手段） ７３ ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C162 AE04 AE25 AE31 AE47 AH14 AH25 AH29 AH47 AJ02 CA02 CA12 CA24 2H029 DB01 DB04

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性の本体部分と、本体部分の少なく
   とも片側の表面に形成された帯電防止層と、本体部分お
   よび帯電防止層を通って設けられた貫通孔と、貫通孔を
   取り囲んで設けられた制御電極とを含む電極構造体であ
   って、帯電防止層が、シリコン元素、窒素元素およびII
   I族元素を含む半導電性層を含む電極構造体。
2. 【請求項２】 帯電防止層が、１０^６〜１０^１２Ω／□
   のシート抵抗値を有する、請求項１に記載の電極構造
   体。
3. 【請求項３】 半導電性層に含まれるIII族元素の濃度
   が、１０^１１〜１０ ^２１個／ｃｍ^３である、請求項１ま
   たは２に記載の電極構造体。
4. 【請求項４】 帯電防止層が、III族元素の濃度が異な
   る２つまたはそれ以上の半導電性層を含む、請求項１〜
   ３のいずれかに記載の電極構造体。
5. 【請求項５】 帯電防止層が、III族元素の濃度が層の
   厚さ方向に沿って変化する半導電性層を含む、請求項１
   〜４のいずれかに記載の電極構造体。
6. 【請求項６】 III族元素に代えてＶ族元素を用いる、
   請求項１〜５のいずれかに記載の電極構造体。
7. 【請求項７】 帯電防止層が、シリコン元素、窒素元
   素、およびＶ族元素を含む半導電性層を更に含む、請求
   項１〜５のいずれかに記載の電極構造体。
8. 【請求項８】 帯電防止層が、シリコン元素、窒素元素
   およびIII族元素を含む半導電性層とシリコン元素、窒
   素元素、およびＶ族元素を含む半導電性層とが交互に積
   層された、２つまたはそれ以上の半導電性層を含む、請
   求項７に記載の電極構造体。
9. 【請求項９】 本体部分が、ポリイミド、ポリプロピレ
   ン、ポリアミド、ポリカーボネート、およびアクリル樹
   脂からなる群から選択される樹脂材料から成る、請求項
   １〜８のいずれかに記載の電極構造体。
10. 【請求項１０】 基体の上面に荷電粒子から成る画像を
    形成するための画像形成装置であって、 請求項１〜９のいずれかに記載の電極構造体と、 帯電した荷電粒子を保持し、電極構造体の貫通孔の基体
    と反対側の入口近傍に荷電粒子を供給する保持体と、 基体の下面側に位置する背面電極と、 背面電極に電圧を印加して、背面電極と保持体との間に
    第１の電位差を与える第１電圧印加手段と、 所定の制御電極に電圧を印加して、所定の制御電極と保
    持体との間に第２の電位差を与える第２電圧印加手段
    と、を含む画像形成装置。
11. 【請求項１１】 絶縁性の本体部分と、本体部分の少な
    くとも片側の表面に形成された帯電防止層と、本体部分
    および帯電防止層を通って設けられた貫通孔と、貫通孔
    を取り囲んで設けられた制御電極とを含む電極構造体の
    製造方法であって、 （ａ）貫通孔が設けられた絶縁性の本体部分と、貫通孔
    を取り囲んで設けられた制御電極とを含む構造体をチャ
    ンバ内に配置する工程と、 （ｂ）チャンバ内に配置された構造体を加熱する工程
    と、 （ｃ）シリコン元素を含むガス、窒素元素を含むガスお
    よびIII族元素を含むガスを原料ガスとしてチャンバ内
    に供給し、原料ガスをプラズマ分解してシリコン元素、
    窒素元素およびIII族元素を構造体に堆積させて、シリ
    コン元素、窒素元素およびIII族元素を含む半導電性層
    を形成する工程とを含み、１つまたはそれ以上の半導電
    性層を含む帯電防止層を得、これにより電極構造体を製
    造する方法。
12. 【請求項１２】 工程（ｃ）を少なくとも２回、シリコ
    ン元素を含むガス、窒素元素を含むガスおよびIII族元
    素を含むガスの供給割合が各回で異なるように実施し
    て、III族元素の濃度が異なる２つまたはそれ以上の半
    導電性層を含む帯電防止層を得る、請求項１１に記載の
    製造方法。
13. 【請求項１３】 工程（ｃ）を、シリコン元素を含むガ
    ス、窒素元素を含むガスおよびIII族元素を含むガスの
    供給割合を変化させながら実施して、III族元素の濃度
    が層の厚さ方向に沿って変化する１つの半導電性層を含
    む帯電防止層を得る、請求項１１または１２に記載の製
    造方法。
14. 【請求項１４】 工程（ｃ）においてIII族元素に代え
    てＶ族元素を用い、シリコン元素、窒素元素およびＶ族
    元素を含む半導電性層を形成する、請求項１１〜１３の
    いずれかに記載の製造方法。
15. 【請求項１５】 （ｄ）シリコン元素を含むガス、窒素
    元素を含むガスおよびＶ族元素を含むガスを原料ガスと
    してチャンバ内に供給し、原料ガスをプラズマ分解して
    シリコン元素、窒素元素およびＶ族元素を構造体に堆積
    させて、シリコン元素、窒素元素およびＶ族元素を含む
    半導電性層を形成する工程を更に含む、請求項１１〜１
    ３のいずれかに記載の製造方法。
16. 【請求項１６】 工程（ｃ）および工程（ｄ）を交互に
    繰り返して実施して、シリコン元素、窒素元素およびII
    I族元素を含む半導電性層とシリコン元素、窒素元素お
    よびＶ族元素を含む半導電性層とが交互に積層された２
    つまたはそれ以上の半導電性層を含む帯電防止層を得
    る、請求項１５に記載の製造方法。
17. 【請求項１７】 工程（ｂ）において構造体が５０〜２
    ００℃の温度に加熱される、請求項１１〜１６のいずれ
    かに記載の製造方法。
18. 【請求項１８】 本体部分が、ポリイミド、ポリプロピ
    レン、ポリアミド、ポリカーボネート、およびアクリル
    樹脂からなる群から選択される樹脂材料から成る、請求
    項１１〜１７のいずれかに記載の製造方法。