JP2573150B2 - 電子感光装置 - Google Patents
電子感光装置Info
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- JP2573150B2 JP2573150B2 JP5346708A JP34670893A JP2573150B2 JP 2573150 B2 JP2573150 B2 JP 2573150B2 JP 5346708 A JP5346708 A JP 5346708A JP 34670893 A JP34670893 A JP 34670893A JP 2573150 B2 JP2573150 B2 JP 2573150B2
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- semiconductor
- layer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電子感光装置に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来静電複写機は真性の化合物半導体を
光電効果を利用して選択的に静電気を帯電させる層に用
いていた。しかしこの方法は材料自体が公害物質であり
かつ発ガン物質が印刷されているに加えて光照射により
発生した電荷によりすでに帯電した電荷との中和をコン
トラストを大にして（Ｓ／Ｎ比を大きくして）行なわし
めることには必ずしも満足していなかった。
光電効果を利用して選択的に静電気を帯電させる層に用
いていた。しかしこの方法は材料自体が公害物質であり
かつ発ガン物質が印刷されているに加えて光照射により
発生した電荷によりすでに帯電した電荷との中和をコン
トラストを大にして（Ｓ／Ｎ比を大きくして）行なわし
めることには必ずしも満足していなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のことが
らを満足させた電子感光装置を提供することを目的とす
る。
らを満足させた電子感光装置を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明は電子写
真用感光体として、光電効果を有する半導体または半絶
縁体中にＰ−Ｉ−Ｎ接合または、Ｎ−Ｉ−Ｐ接合を設
け、半導体中に接合による内部電界を形成せしめさらに
そのエネルギバンドもＷ−Ｎ−Ｗ（ＷＩＤＥ−ＴＯ−Ｎ
ＡＬＬＯＷ−ＴＯ−ＷＩＤＥ）構造にし、再結合電界を
発生させてＳＮ比を増加せしめたこと、さらに非公害物
質である珪素またはその化合物特に炭化珪素または窒化
珪素を用いた。
真用感光体として、光電効果を有する半導体または半絶
縁体中にＰ−Ｉ−Ｎ接合または、Ｎ−Ｉ−Ｐ接合を設
け、半導体中に接合による内部電界を形成せしめさらに
そのエネルギバンドもＷ−Ｎ−Ｗ（ＷＩＤＥ−ＴＯ−Ｎ
ＡＬＬＯＷ−ＴＯ−ＷＩＤＥ）構造にし、再結合電界を
発生させてＳＮ比を増加せしめたこと、さらに非公害物
質である珪素またはその化合物特に炭化珪素または窒化
珪素を用いた。
【０００５】つまり、導電性基板上にＰまたはＮ型の半
導体の第１の層を設け、該層上に真性または実質的に真
性（人為的にＰまたはＮ型の不純物を添加しないで形成
させる）半導体または半絶縁体の第２の層を設け、さら
に該層上に前記第１の層とは逆導電型の第３の半導体ま
たは半絶縁体を設けた電子感光装置としたのである。
導体の第１の層を設け、該層上に真性または実質的に真
性（人為的にＰまたはＮ型の不純物を添加しないで形成
させる）半導体または半絶縁体の第２の層を設け、さら
に該層上に前記第１の層とは逆導電型の第３の半導体ま
たは半絶縁体を設けた電子感光装置としたのである。
【０００６】
【実施例】以下にその実施例を図面に従って説明する。
図１は本発明を適用させるべき静電複写機の要素を示し
たものである。すなわち図１（Ａ）において、導電性基
板上に光導電性の半導体（１）が設けられている。さら
にこの半導体上に静電気（３）を均質に分布せしめた。
図面では正の電荷を静電荷発生源より放出して半導体
（１）上に付着せしめている。さらにこの後図１（Ｃ）
に示す如く、光（５）を局部的に照射すると、その光量
およびその波長に従って照射された領域（６）（６’）
（６’’）の静電気は導体（２）へと放出される。加え
て光励起で発生した電子・ホール対のうち図面では負の
電子がこの正の静電気と再結合して中和する。かくして
半導体上に選択的に静電気を分布せしめることができ
た。
図１は本発明を適用させるべき静電複写機の要素を示し
たものである。すなわち図１（Ａ）において、導電性基
板上に光導電性の半導体（１）が設けられている。さら
にこの半導体上に静電気（３）を均質に分布せしめた。
図面では正の電荷を静電荷発生源より放出して半導体
（１）上に付着せしめている。さらにこの後図１（Ｃ）
に示す如く、光（５）を局部的に照射すると、その光量
およびその波長に従って照射された領域（６）（６’）
（６’’）の静電気は導体（２）へと放出される。加え
て光励起で発生した電子・ホール対のうち図面では負の
電子がこの正の静電気と再結合して中和する。かくして
半導体上に選択的に静電気を分布せしめることができ
た。
【０００７】図２はこの原理を回転ドラムになった半導
体および層に設けた静電複写機の原理を示しているすな
わち回転ドラムの表面部分は導体と半導体との多層構造
に図１と同様に設けられている。さらに静電発生源
（８）より放出された静電気はドラムの上面に（３）の
如く均一に分布される。さらに光源（７）より物体（例
えば印刷された紙表面） （１１）の反射光（５）がス
リット（９）をへてドラム上を照射する。すると照射さ
れた表面領域の半導体中で光起電力を発生し、その負の
電荷の再結合および正の電荷の基板導体への放出によ
り、その照射光（５）に従って静電気（３）の濃淡
（４）ができる。さらにこの回転ドラムの表面は（１
２）の部分にて炭素粉またはそれと似質の混合物（１．
０〜１００μの粒径）の黒粉体をドラム表面上に分布せ
しめる。するとこの粉体は静電気の量に比例してドラム
表面に付着する、いわゆる「可視化」を行なう。
体および層に設けた静電複写機の原理を示しているすな
わち回転ドラムの表面部分は導体と半導体との多層構造
に図１と同様に設けられている。さらに静電発生源
（８）より放出された静電気はドラムの上面に（３）の
如く均一に分布される。さらに光源（７）より物体（例
えば印刷された紙表面） （１１）の反射光（５）がス
リット（９）をへてドラム上を照射する。すると照射さ
れた表面領域の半導体中で光起電力を発生し、その負の
電荷の再結合および正の電荷の基板導体への放出によ
り、その照射光（５）に従って静電気（３）の濃淡
（４）ができる。さらにこの回転ドラムの表面は（１
２）の部分にて炭素粉またはそれと似質の混合物（１．
０〜１００μの粒径）の黒粉体をドラム表面上に分布せ
しめる。するとこの粉体は静電気の量に比例してドラム
表面に付着する、いわゆる「可視化」を行なう。
【０００８】さらにこのドラムの回転（スピードは１〜
１０秒／回転）と同じスピードにてこの黒粉体は表面に
接して被複写体例えば新しい紙（１３）が移動しこの粉
体を被複写体上に付着せしめる。この後この紙（１３）
は焼きつけ、定着をへて複写が完成する。ドラムの表面
に残存した粉体はブラシ（１４）により完全に除去した
後最初の静電気発生源に至る。
１０秒／回転）と同じスピードにてこの黒粉体は表面に
接して被複写体例えば新しい紙（１３）が移動しこの粉
体を被複写体上に付着せしめる。この後この紙（１３）
は焼きつけ、定着をへて複写が完成する。ドラムの表面
に残存した粉体はブラシ（１４）により完全に除去した
後最初の静電気発生源に至る。
【０００９】図３は従来の非接合型の光導電性半導体
（１）のエネルギバンド図である。図面（Ａ）におい
て、導体（２）上の半導体（１）が設けられている。さ
らにここに正（十）の静電気（３）が付加すると、エネ
ルギバンドは図３（Ｂ）の如くにまがる。また光照射に
より励起（１４）しこの静電気に対し電子（１５）が再
結合をする。またホール（１６）は裏面の導体（２）へ
と放出される。その結果光照射が行なわれたところはそ
の程度に従って（Ｄ）が形成され、光照射が強いところ
は（Ａ）と同じ表面がまたその程度に従って弱いところ
は（Ｄ）がまたないことろは（Ｂ）が選択的に設けられ
る。
（１）のエネルギバンド図である。図面（Ａ）におい
て、導体（２）上の半導体（１）が設けられている。さ
らにここに正（十）の静電気（３）が付加すると、エネ
ルギバンドは図３（Ｂ）の如くにまがる。また光照射に
より励起（１４）しこの静電気に対し電子（１５）が再
結合をする。またホール（１６）は裏面の導体（２）へ
と放出される。その結果光照射が行なわれたところはそ
の程度に従って（Ｄ）が形成され、光照射が強いところ
は（Ａ）と同じ表面がまたその程度に従って弱いところ
は（Ｄ）がまたないことろは（Ｂ）が選択的に設けられ
る。
【００１０】本発明はかかるＣｄＳ等の半導体ではな
く、非単結晶〔アモルフアス（純粋のアモルフアスまた
は５〜１００Åのショートレンジオーダーでの結晶）ま
たは多結晶構造を有する半導体（以下これらを総称して
非単結晶半導体という）〕の珪素半導体または珪素と炭
素、窒素または酸素が添加された半導体または半絶縁体
を用いたことを主な特徴としている。そしてこの半導体
または半絶縁体はそれ自体が公害物質ではなく、また
Ｃ、Ｎを添加することにより絶縁性が増加し、その結果
半導体層の必要な厚さを従来の１／３〜１／１０にまで
うすくでき、加えてドラムとしての耐磨耗性にすぐれて
いるという特徴を有する。
く、非単結晶〔アモルフアス（純粋のアモルフアスまた
は５〜１００Åのショートレンジオーダーでの結晶）ま
たは多結晶構造を有する半導体（以下これらを総称して
非単結晶半導体という）〕の珪素半導体または珪素と炭
素、窒素または酸素が添加された半導体または半絶縁体
を用いたことを主な特徴としている。そしてこの半導体
または半絶縁体はそれ自体が公害物質ではなく、また
Ｃ、Ｎを添加することにより絶縁性が増加し、その結果
半導体層の必要な厚さを従来の１／３〜１／１０にまで
うすくでき、加えてドラムとしての耐磨耗性にすぐれて
いるという特徴を有する。
【００１１】かかる半導体または半絶縁体の層の作製は
以下の如く行なった。ＳｉＨ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２，Ｓｉ
Ｃｌ４，ＳｉＦ４を（４０）より導入する。さらにＰ型
半導体を形成する場合にはＩＩＩ価の不純物であるＢ２
Ｈ６，ＩｎＣｌ３を同時にヘリュウム等により希釈して
導入する。さらにこのドラム（４２）は直径２０〜４０
ｃｍ、長さ２５０〜５００ｃｍを有しているためこのド
ラム（４２）を０．１〜１回／秒の速度にて回転させ
た。このドラムの表面はアルミニュウムまたはその化合
物よりなり表面の酸化アルミニュウムを珪化物気体を被
膜化する前に真空中でプラズマスパッタにてＡｒまたは
ＡｒおよびＨとの混合気体により被膜の被形成面をクリ
ーニングして酸化物または汚物を除去した。さらにこれ
に珪化物気体例えば、ＳｉＨ４，ＳｉｎＨ２ｎ＋２，
（ｎ≧２），ＳｉＦ４等を電極（４７）の中央部にある
ノズル（４８）より導入し、プラズマを０．０１〜５０
ＭＨｚ、または１〜１０ＧＨｚの周波数で１００〜１Ｋ
Ｗのパワーを加え図４（Ｂ）の如くドラム（４２）と電
極（４７）との間にプラズマ化を生ぜしめ反応性気体が
ノズル（４８）より放出されたすべてが反応してその生
成物がドラム上に被着するようこのドラムを２００〜５
００℃に加熱しつつ、かつＤＣプラズマＣＶＤをこのド
ラムと電極（４７）との間で行なうことを本発明の他の
特徴としている。
以下の如く行なった。ＳｉＨ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２，Ｓｉ
Ｃｌ４，ＳｉＦ４を（４０）より導入する。さらにＰ型
半導体を形成する場合にはＩＩＩ価の不純物であるＢ２
Ｈ６，ＩｎＣｌ３を同時にヘリュウム等により希釈して
導入する。さらにこのドラム（４２）は直径２０〜４０
ｃｍ、長さ２５０〜５００ｃｍを有しているためこのド
ラム（４２）を０．１〜１回／秒の速度にて回転させ
た。このドラムの表面はアルミニュウムまたはその化合
物よりなり表面の酸化アルミニュウムを珪化物気体を被
膜化する前に真空中でプラズマスパッタにてＡｒまたは
ＡｒおよびＨとの混合気体により被膜の被形成面をクリ
ーニングして酸化物または汚物を除去した。さらにこれ
に珪化物気体例えば、ＳｉＨ４，ＳｉｎＨ２ｎ＋２，
（ｎ≧２），ＳｉＦ４等を電極（４７）の中央部にある
ノズル（４８）より導入し、プラズマを０．０１〜５０
ＭＨｚ、または１〜１０ＧＨｚの周波数で１００〜１Ｋ
Ｗのパワーを加え図４（Ｂ）の如くドラム（４２）と電
極（４７）との間にプラズマ化を生ぜしめ反応性気体が
ノズル（４８）より放出されたすべてが反応してその生
成物がドラム上に被着するようこのドラムを２００〜５
００℃に加熱しつつ、かつＤＣプラズマＣＶＤをこのド
ラムと電極（４７）との間で行なうことを本発明の他の
特徴としている。
【００１２】かくするとこの反応炉（５０）の内壁には
珪化物の被着が少なく、単純な平行平板型のグロー放電
法またはアーク放電法を利用した珪素に水素または水素
とフッ素の如きハロゲン元素が添加された非結晶質珪素
を利用する方法に比べて材料収率を１５％より９０〜９
５％に向上でき、材料の有効利用ができ場合として低コ
スト化をはかることができた。
珪化物の被着が少なく、単純な平行平板型のグロー放電
法またはアーク放電法を利用した珪素に水素または水素
とフッ素の如きハロゲン元素が添加された非結晶質珪素
を利用する方法に比べて材料収率を１５％より９０〜９
５％に向上でき、材料の有効利用ができ場合として低コ
スト化をはかることができた。
【００１３】反応炉内は珪化物気体特にシランを３〜３
０％Ｈｅ＝９５〜７０％とし、さらにＰ型またはＰ＋型
の層とするにはＢ２Ｈ６またはＩｎＣｌ３を０．１〜５
％導入する。またＮ型の層を作るにはＰＨ３，ＳｂＣｌ
５を同様に同時に混入せしめた。その場合はその量に相
当する希釈材であるヘリュウムを少なくした。ヘリュウ
ムはすべての気体中最も軽くかつ熱伝導率がＡｒ等に比
べて約３倍も大きく、反応炉内の均熱化すなわち被膜の
膜厚の均一化にきわめて好ましい希釈ガスであった。
０％Ｈｅ＝９５〜７０％とし、さらにＰ型またはＰ＋型
の層とするにはＢ２Ｈ６またはＩｎＣｌ３を０．１〜５
％導入する。またＮ型の層を作るにはＰＨ３，ＳｂＣｌ
５を同様に同時に混入せしめた。その場合はその量に相
当する希釈材であるヘリュウムを少なくした。ヘリュウ
ムはすべての気体中最も軽くかつ熱伝導率がＡｒ等に比
べて約３倍も大きく、反応炉内の均熱化すなわち被膜の
膜厚の均一化にきわめて好ましい希釈ガスであった。
【００１４】さらにＨｅはイオン化する時の電離電圧が
２１ｅＶもあり他の気体の１２〜１５ｅＶに比べきわめ
て大きく、結果としてプラズマ状態の持続に対してもそ
の寄与が大であった。さらにこの形成される被膜を半導
体ではなく半絶縁体とするためには同時にメタンまたは
アンモニアを添加した。するとＳｉ３Ｎ４−ｘ（０＜ｘ
＜４）が形成され、窒素が１〜３０モル％添加させると
その被膜はＥｇが２．０〜３．０ｅＶと珪素の１．０〜
１．８ｅＶよりも大きくすることができた。加えて耐磨
耗性も向上し、本発明の静電複写機は単純な珪素ではな
く、炭素または窒素が１〜５０モル％添加され、特にこ
の半導体の静電気が吸着する表面またはその近傍に炭素
または窒素の添加量を大にしてＳｉＣ１−ｘ，Ｓｉ３Ｎ
４−ｘにおいてＸを小さくし広いエネルギバンド巾であ
りかつ耐磨耗性向上につとめた。
２１ｅＶもあり他の気体の１２〜１５ｅＶに比べきわめ
て大きく、結果としてプラズマ状態の持続に対してもそ
の寄与が大であった。さらにこの形成される被膜を半導
体ではなく半絶縁体とするためには同時にメタンまたは
アンモニアを添加した。するとＳｉ３Ｎ４−ｘ（０＜ｘ
＜４）が形成され、窒素が１〜３０モル％添加させると
その被膜はＥｇが２．０〜３．０ｅＶと珪素の１．０〜
１．８ｅＶよりも大きくすることができた。加えて耐磨
耗性も向上し、本発明の静電複写機は単純な珪素ではな
く、炭素または窒素が１〜５０モル％添加され、特にこ
の半導体の静電気が吸着する表面またはその近傍に炭素
または窒素の添加量を大にしてＳｉＣ１−ｘ，Ｓｉ３Ｎ
４−ｘにおいてＸを小さくし広いエネルギバンド巾であ
りかつ耐磨耗性向上につとめた。
【００１５】かくすることにより静電気のリークによる
漸減が少なく、静電気を長時間半導体上または半絶縁体
上に保持することができた。炭化物気体を導入するのに
ＭＯ（金属有機物）であるテトラメチルシラン（Ｓｉ
（ＣＨ３）４）（ＢＰ ２６．４℃），テトラエチルシ
ラン（Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５）４）（ＢＰ １５３℃）を用い
てもよい。かかる炭素、珪素化合物を用いると、形成さ
れた半導体または半絶縁体中に珪素または炭素のクラス
タが存在し半導体特性をさまたげるという心配がなくき
わめて好ましいものであった。
漸減が少なく、静電気を長時間半導体上または半絶縁体
上に保持することができた。炭化物気体を導入するのに
ＭＯ（金属有機物）であるテトラメチルシラン（Ｓｉ
（ＣＨ３）４）（ＢＰ ２６．４℃），テトラエチルシ
ラン（Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５）４）（ＢＰ １５３℃）を用い
てもよい。かかる炭素、珪素化合物を用いると、形成さ
れた半導体または半絶縁体中に珪素または炭素のクラス
タが存在し半導体特性をさまたげるという心配がなくき
わめて好ましいものであった。
【００１６】図５は静電複写機における本発明の半導体
のエネルギバンド図による動作原理を示す。図面におい
て半導体（１）は導体（２）に接してＰ型半導体または
半絶縁体による第１の層（３１）真性または実質的に真
性の第２の層（３２）およびＮ型の第３の層（３３）を
有しており、各層間の遷移領域（３７），（３６）が構
成されている。さらにこれら第１，第２および第３の層
の伝導帯（３８）価電子帯（３９）は連続しており、エ
ネルギバンド的にキンク、ディップ等の不連続性を有し
ていない。
のエネルギバンド図による動作原理を示す。図面におい
て半導体（１）は導体（２）に接してＰ型半導体または
半絶縁体による第１の層（３１）真性または実質的に真
性の第２の層（３２）およびＮ型の第３の層（３３）を
有しており、各層間の遷移領域（３７），（３６）が構
成されている。さらにこれら第１，第２および第３の層
の伝導帯（３８）価電子帯（３９）は連続しており、エ
ネルギバンド的にキンク、ディップ等の不連続性を有し
ていない。
【００１７】エネルギバンド巾は各層とも同じでもよい
がここでは電子・ホールの光照射における電子の表面へ
のドリフトまたホールの裏面へのドリフトを助長するた
めの内部電界を構成させるため広いエネルギバンド巾
（ＷＩＤＥ）の第１の層（３１）−せまいエネルギバン
ド巾の（ＮＡＬＬＯＷ）第２の層（３２）−広いエネル
ギバンド巾の第３の層（３３）がＰ（３１）−Ｉ（３
２）−Ｎ（３３）接合を構成して設けられている。
がここでは電子・ホールの光照射における電子の表面へ
のドリフトまたホールの裏面へのドリフトを助長するた
めの内部電界を構成させるため広いエネルギバンド巾
（ＷＩＤＥ）の第１の層（３１）−せまいエネルギバン
ド巾の（ＮＡＬＬＯＷ）第２の層（３２）−広いエネル
ギバンド巾の第３の層（３３）がＰ（３１）−Ｉ（３
２）−Ｎ（３３）接合を構成して設けられている。
【００１８】かくの如き内部電界ができたため、ホール
の裏面導体（１）への拡散が従来に比べて１０２〜１０
４倍も速くなり、結果としてこの半導体（２）を従来よ
り１／２〜１／３の厚さの１００〜１０μ±２０μにす
ることが可能になり、省資源の面より好ましい。加えて
厚さがうすくなったため裏面導体との熱ストレスによる
クラック等の発生も少なくなり、より好ましかった。ま
たこの裏面の導体をアルミニュウムとし軽量化とこのド
ラムの半導体の作製をプラズマＣＶＤ法により３００〜
６５０℃の温度にて作製する場合をオーム接触用シンタ
ーを作製と同時に実施することが可能であった。
の裏面導体（１）への拡散が従来に比べて１０２〜１０
４倍も速くなり、結果としてこの半導体（２）を従来よ
り１／２〜１／３の厚さの１００〜１０μ±２０μにす
ることが可能になり、省資源の面より好ましい。加えて
厚さがうすくなったため裏面導体との熱ストレスによる
クラック等の発生も少なくなり、より好ましかった。ま
たこの裏面の導体をアルミニュウムとし軽量化とこのド
ラムの半導体の作製をプラズマＣＶＤ法により３００〜
６５０℃の温度にて作製する場合をオーム接触用シンタ
ーを作製と同時に実施することが可能であった。
【００１９】さらに図５（Ａ）におけるこの半導体
（１）の表面に図１（Ｂ）に示す如く正の静電気（３）
を帯電させると、図５（Ｂ）の如くに表面のバンドが下
側に下がる。また選択的に光照射を図１（Ｃ）の如くに
行なうと光励起された電子（１５）はドリフトして表面
の静電気（３）と再結合する。またホール（１６）は裏
面にＰ−Ｉ−Ｎ接合の接合電界とＷＩＤＥ−ＴＯ−ＮＡ
ＬＬＯＷ−ＴＯ−ＷＩＤＥの構造による内部電界により
急速に導体（２）に放電する。そしてその電界に従って
静電気（３）が図５（Ｄ）に示す如くに残存し、光照射
がない領域は図５（Ｂ）に、また光照射が強い領域は図
５（Ａ）を選択的に形成させることができる。
（１）の表面に図１（Ｂ）に示す如く正の静電気（３）
を帯電させると、図５（Ｂ）の如くに表面のバンドが下
側に下がる。また選択的に光照射を図１（Ｃ）の如くに
行なうと光励起された電子（１５）はドリフトして表面
の静電気（３）と再結合する。またホール（１６）は裏
面にＰ−Ｉ−Ｎ接合の接合電界とＷＩＤＥ−ＴＯ−ＮＡ
ＬＬＯＷ−ＴＯ−ＷＩＤＥの構造による内部電界により
急速に導体（２）に放電する。そしてその電界に従って
静電気（３）が図５（Ｄ）に示す如くに残存し、光照射
がない領域は図５（Ｂ）に、また光照射が強い領域は図
５（Ａ）を選択的に形成させることができる。
【００２０】本発明はこのＰＩＮ構造においてその材料
を珪素それ自体よりもむしろそこに炭素または窒素を添
加してＳｉＣ１−ｘ（０＜ｘ＜１）（ｘ＝１とすると珪
素のみになる）、Ｓｉ３Ｎ４−ｘ（０＜ｘ＜４）（ただ
しｘ＝４とすると珪素のみになる）とし、高い抵抗性を
有する半導体または半絶縁体とし、また第１および第３
の層には炭素において１０〜５０モル％、窒素において
５〜３０モル％を添加し、第２の層には炭素において１
〜２０モル％、窒素において０．１〜５モル％を添加す
ることにより光照射時のＳ／Ｎ比の増大、また第２の層
の厚さを１／５〜１／２０にうすく１〜５０μであって
も静電気の保持を１０−５０秒〜１−５分とすることが
できた。さらに第３の層は耐磨耗性にすぐれた炭化珪素
（ＳｉＣ１−ｘ（０≦ｘ＜１））または窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４−ｘ （０＜ｘ＜４））を用いることにより１０
４〜１０６回の静電複写を行なっても静電気の保持特性
に劣化がみられなかったことを他の特徴としている。
を珪素それ自体よりもむしろそこに炭素または窒素を添
加してＳｉＣ１−ｘ（０＜ｘ＜１）（ｘ＝１とすると珪
素のみになる）、Ｓｉ３Ｎ４−ｘ（０＜ｘ＜４）（ただ
しｘ＝４とすると珪素のみになる）とし、高い抵抗性を
有する半導体または半絶縁体とし、また第１および第３
の層には炭素において１０〜５０モル％、窒素において
５〜３０モル％を添加し、第２の層には炭素において１
〜２０モル％、窒素において０．１〜５モル％を添加す
ることにより光照射時のＳ／Ｎ比の増大、また第２の層
の厚さを１／５〜１／２０にうすく１〜５０μであって
も静電気の保持を１０−５０秒〜１−５分とすることが
できた。さらに第３の層は耐磨耗性にすぐれた炭化珪素
（ＳｉＣ１−ｘ（０≦ｘ＜１））または窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４−ｘ （０＜ｘ＜４））を用いることにより１０
４〜１０６回の静電複写を行なっても静電気の保持特性
に劣化がみられなかったことを他の特徴としている。
【００２１】図６は本発明の他の実施例を示す。図面に
おいて（Ａ）は半導体または半絶縁体（１）に対しＮＩ
Ｐ構造であってかつＷ（３１）−Ｎ（３２）−Ｗ（３
３）とし、第３の層（３３）はＮまたはＮ−、第１の層
はＰ＋としたものである。図６（Ｂ）は同様であるが第
３の層（３３）をＮ＋としたものである。
おいて（Ａ）は半導体または半絶縁体（１）に対しＮＩ
Ｐ構造であってかつＷ（３１）−Ｎ（３２）−Ｗ（３
３）とし、第３の層（３３）はＮまたはＮ−、第１の層
はＰ＋としたものである。図６（Ｂ）は同様であるが第
３の層（３３）をＮ＋としたものである。
【００２２】図６（Ｃ）は第３の層（３３）の上面に炭
化珪素（ＳｉＣ）または窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）になる
絶縁物を電流を流しうる厚さすなわち１０〜１０００Å
の厚さに設け、静電気の保持特性を向上させたものであ
る。すなわち図６（Ｃ）は半導体層（３２）とその上面
の半絶縁体（３３）よりなり、さらにその上面には電流
を流しうる厚さの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）が３０〜１０
０Åの厚さで形成されている。この窒化珪素はエネルギ
バンド巾が５．０ｅＶであり、酸化珪素に比べてかたく
耐磨耗性にすぐれているに加えて、その厚さを３０〜１
００Åと厚くしても電流を流すことができる。このため
酸化珪素の保護膜に比べて２つの特徴を有し、本発明に
おいては図１の反応炉に対しシランの導入を中止してア
ンモニアのみを導入しプラズマ化し、この半導体または
半絶縁体の表面を炭化または窒化すればよい。
化珪素（ＳｉＣ）または窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）になる
絶縁物を電流を流しうる厚さすなわち１０〜１０００Å
の厚さに設け、静電気の保持特性を向上させたものであ
る。すなわち図６（Ｃ）は半導体層（３２）とその上面
の半絶縁体（３３）よりなり、さらにその上面には電流
を流しうる厚さの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）が３０〜１０
０Åの厚さで形成されている。この窒化珪素はエネルギ
バンド巾が５．０ｅＶであり、酸化珪素に比べてかたく
耐磨耗性にすぐれているに加えて、その厚さを３０〜１
００Åと厚くしても電流を流すことができる。このため
酸化珪素の保護膜に比べて２つの特徴を有し、本発明に
おいては図１の反応炉に対しシランの導入を中止してア
ンモニアのみを導入しプラズマ化し、この半導体または
半絶縁体の表面を炭化または窒化すればよい。
【００２３】図６の実施例においても、図５の場合と同
様に、各層間に遷移領域を設け、第１、第２、第３の層
の伝導帯と価電子帯を連続的に変化させて、エネルギバ
ンド的にキンク、ディップ等の不連続性を除いてある。
様に、各層間に遷移領域を設け、第１、第２、第３の層
の伝導帯と価電子帯を連続的に変化させて、エネルギバ
ンド的にキンク、ディップ等の不連続性を除いてある。
【００２４】図５及び図６の実施例において、連続的変
化の層構成は次のように実施された。珪素を主成分とす
る非単結晶半導体の第１の層（第１の非単結晶層ともい
う）第２の層（第２の非単結晶層ともいう）及び第３の
層（第３の非単結晶層ともいう）を形成するための減圧
化学気相推積法において、反応炉を用い、その反応炉内
を０．００１ｔｏｒｒまで真空引きができるような真空
ポンプを用いて、その反応炉内に、導電性基板を配し、
そしてその反応炉内を０．０１〜１０ｔｏｒｒの真空状
態にし、次に、その状態で、反応炉内に、上述した反応
性気体を必要に応じて不純物用気体とともに流し、この
場合基板を１．０〜５０ＭＨｚの周波数を有する高周波
を用いた誘導加熱によって、または幅射熱による加熱に
よって３５０〜９００℃の温度に加熱して、反応性気体
を励起または分解し、そして、基板上に珪素を推積させ
た。
化の層構成は次のように実施された。珪素を主成分とす
る非単結晶半導体の第１の層（第１の非単結晶層ともい
う）第２の層（第２の非単結晶層ともいう）及び第３の
層（第３の非単結晶層ともいう）を形成するための減圧
化学気相推積法において、反応炉を用い、その反応炉内
を０．００１ｔｏｒｒまで真空引きができるような真空
ポンプを用いて、その反応炉内に、導電性基板を配し、
そしてその反応炉内を０．０１〜１０ｔｏｒｒの真空状
態にし、次に、その状態で、反応炉内に、上述した反応
性気体を必要に応じて不純物用気体とともに流し、この
場合基板を１．０〜５０ＭＨｚの周波数を有する高周波
を用いた誘導加熱によって、または幅射熱による加熱に
よって３５０〜９００℃の温度に加熱して、反応性気体
を励起または分解し、そして、基板上に珪素を推積させ
た。
【００２５】本発明において炭素、酸素または窒素が添
加され、Ｐ型またはＮ型の第１のエネルギバンドを有す
る水素または弗素または塩素の添加された第１の非単結
晶層と、第２のエネルギバンド幅を有する水素またはハ
ロゲン元素が添加された真性または実質的に真性の第２
の非単結晶層との間のエネルギバンド幅を連続的に減少
させるには、被膜形成速度を０．１〜１０μｍ／分と調
整し、ＳｉＣ１−ｘ、Ｓｉ３Ｎ４−ｘ、ＳｉＯ２−ｘを
連続的に変化させるように添加物気体の量をＯＮ／ＯＦ
Ｆに調整または連続的に調整した。また、第２の非単結
晶層から、Ｎ型またはＰ型の第３のエネルギバンドを有
する水素または弗素または塩素とが添加された第３の非
単結晶層へエネルギバンド幅を連続的に増大させるのに
同様の調整を行った。
加され、Ｐ型またはＮ型の第１のエネルギバンドを有す
る水素または弗素または塩素の添加された第１の非単結
晶層と、第２のエネルギバンド幅を有する水素またはハ
ロゲン元素が添加された真性または実質的に真性の第２
の非単結晶層との間のエネルギバンド幅を連続的に減少
させるには、被膜形成速度を０．１〜１０μｍ／分と調
整し、ＳｉＣ１−ｘ、Ｓｉ３Ｎ４−ｘ、ＳｉＯ２−ｘを
連続的に変化させるように添加物気体の量をＯＮ／ＯＦ
Ｆに調整または連続的に調整した。また、第２の非単結
晶層から、Ｎ型またはＰ型の第３のエネルギバンドを有
する水素または弗素または塩素とが添加された第３の非
単結晶層へエネルギバンド幅を連続的に増大させるのに
同様の調整を行った。
【００２６】これによりエネルギバンドは伝導帯、価電
子帯ともにある独立階段的な連続性を、または、なめら
かな連続性を有し形成されることができた。再結合中心
中和用の不純物の添加は、電気的な反応性気体の活性化
と同時に添加される水素またはハロゲン元素を活性化す
ることにより成就する方法を用いた。
子帯ともにある独立階段的な連続性を、または、なめら
かな連続性を有し形成されることができた。再結合中心
中和用の不純物の添加は、電気的な反応性気体の活性化
と同時に添加される水素またはハロゲン元素を活性化す
ることにより成就する方法を用いた。
【００２７】さらに、炭素ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６等の炭化物
気体、酸素はＨ２、Ｏ、Ｏ２等の炭化物気体、窒素はア
ンモニア、ヒトラジン等の窒化物体を前述の反応性気体
に含ませる。これら混合物としてＮ２Ｏ、ＮＯ２、ＣＨ
３ＯＨその他のアルコール類ＣＯ２、ＣＯ等を水素等の
キャリアガスを用いた反応炉内に導入し、さらに添加物
を窒素と酸素または炭素と酸素というように２種類以上
添加してもよい。
気体、酸素はＨ２、Ｏ、Ｏ２等の炭化物気体、窒素はア
ンモニア、ヒトラジン等の窒化物体を前述の反応性気体
に含ませる。これら混合物としてＮ２Ｏ、ＮＯ２、ＣＨ
３ＯＨその他のアルコール類ＣＯ２、ＣＯ等を水素等の
キャリアガスを用いた反応炉内に導入し、さらに添加物
を窒素と酸素または炭素と酸素というように２種類以上
添加してもよい。
【００２８】しかし半導体被膜を、Ｐ型、Ｎ型の導電形
にするためには、炭素を添加した炭化珪素被膜が、最も
形成しやすい。これらの添加物を珪素膜作製と同時に電
気または電気と熱とを併用して実施することにより添加
すると、これらの添加物の化学量論比に応じて半導体は
１．１ｅＶから３ｅＶ（ＳｉＣ）、５．５ｅＶ（Ｓｉ３
Ｎ４）、８ｅＶ（ＳｉＯ２）の中間の値を得ることがで
きた。
にするためには、炭素を添加した炭化珪素被膜が、最も
形成しやすい。これらの添加物を珪素膜作製と同時に電
気または電気と熱とを併用して実施することにより添加
すると、これらの添加物の化学量論比に応じて半導体は
１．１ｅＶから３ｅＶ（ＳｉＣ）、５．５ｅＶ（Ｓｉ３
Ｎ４）、８ｅＶ（ＳｉＯ２）の中間の値を得ることがで
きた。
【００２９】この被膜のＥｇはモノクロメータまたは光
励起法により測定した。その結果、エネルギバンド幅の
変化により、例えば光照射で励起した電子の表面（光照
射部分）へのドリフト、またはホールの裏面へのドリフ
トを助長するための内部電界が形成された。
励起法により測定した。その結果、エネルギバンド幅の
変化により、例えば光照射で励起した電子の表面（光照
射部分）へのドリフト、またはホールの裏面へのドリフ
トを助長するための内部電界が形成された。
【００３０】なお、図５（Ｃ）に示すように、表面近く
で光励起した電子（１５）は、表面に移動しやすいが、
ホール（１６）は裏面から遠いので、裏面への移動に内
部電界が有効に作用する。そして、本発明に係る感光体
では、第２の層で発生したキャリア、すなわち電子やホ
ールの移動が主として問題となるので、内部電界が有効
に作用する。
で光励起した電子（１５）は、表面に移動しやすいが、
ホール（１６）は裏面から遠いので、裏面への移動に内
部電界が有効に作用する。そして、本発明に係る感光体
では、第２の層で発生したキャリア、すなわち電子やホ
ールの移動が主として問題となるので、内部電界が有効
に作用する。
【００３１】また、異なるＥｇの非単結晶層の間におい
てエネルギバンド幅が連続して増加あるいは減少する遷
移領域においては、Ｅｇのエッジである伝導帯および価
電子帯には、キンク、ディップ等は存在しないまたは実
質的に存在しない。このために、第２の非単結晶層にお
いて光励起で発生したキャリア、すなわち電子やホール
が、再結合電界により感光体表面及び裏面に移動すると
きに、この領域で再結合により消滅してしまうことが実
質的に無い。また、比較的厚い第２の非単結晶層から第
１の非単結晶層や第３の非単結晶層を介してキャリアを
取り出すことを促進できる。
てエネルギバンド幅が連続して増加あるいは減少する遷
移領域においては、Ｅｇのエッジである伝導帯および価
電子帯には、キンク、ディップ等は存在しないまたは実
質的に存在しない。このために、第２の非単結晶層にお
いて光励起で発生したキャリア、すなわち電子やホール
が、再結合電界により感光体表面及び裏面に移動すると
きに、この領域で再結合により消滅してしまうことが実
質的に無い。また、比較的厚い第２の非単結晶層から第
１の非単結晶層や第３の非単結晶層を介してキャリアを
取り出すことを促進できる。
【００３２】さらに、本発明では、特にＰまたはＮ型の
第１の非単結晶層及び第３の非単結晶層のエネルギバン
ドギャップ幅を大きくして、基板側及び表面側から入り
込む電子やホールに対しては、大きな障壁とした。これ
により、外乱となる電子やホールの混入を防止できる。
第１の非単結晶層及び第３の非単結晶層のエネルギバン
ドギャップ幅を大きくして、基板側及び表面側から入り
込む電子やホールに対しては、大きな障壁とした。これ
により、外乱となる電子やホールの混入を防止できる。
【００３３】以上の説明より明らかな如く、本発明は従
来のＣｄＳ等の化合物半導体を用いた静電複写機に比べ
て、安価な珪素を主成分とした半導体とした。その半導
体中特にその表面またはその近傍に窒素を添加してかた
くし耐摩耗性を向上し、さらに静電気のリークを半導体
を半絶縁化することにより防止した。導体基板またはド
ラム近傍にはＰ型の半導体を設け、Ｐ−Ｉ、接合を作る
ことにより内部電界を発生せしめ、Ｓ／Ｎ比を向上させ
た。
来のＣｄＳ等の化合物半導体を用いた静電複写機に比べ
て、安価な珪素を主成分とした半導体とした。その半導
体中特にその表面またはその近傍に窒素を添加してかた
くし耐摩耗性を向上し、さらに静電気のリークを半導体
を半絶縁化することにより防止した。導体基板またはド
ラム近傍にはＰ型の半導体を設け、Ｐ−Ｉ、接合を作る
ことにより内部電界を発生せしめ、Ｓ／Ｎ比を向上させ
た。
【００３４】本発明の電子写真用感光体においては、真
性または実質的に真性の珪素半導体の第２の非単結晶層
を挟んだＰ型またはＮ型の第１の非単結晶層とＮ型また
はＰ型の第３の非単結晶層が、それぞれ第２の非単結晶
層に対してエネルギバンドギャップ幅が連続的に変化し
て接合されており、且つ第２の非単結晶層より大きなエ
ネルギバンドギャップ幅を有している。このために、比
較的厚い第２の非単結晶層の中で光照射により発生した
キャリアが、感光体の表面（光照射部分）及び基体への
キャリアの移動に際し、これを促進すると共に、これら
が消滅してしまうことを防止でき、且つ外部からの電子
やホールの侵入に対し大きな障壁が形成されている。
性または実質的に真性の珪素半導体の第２の非単結晶層
を挟んだＰ型またはＮ型の第１の非単結晶層とＮ型また
はＰ型の第３の非単結晶層が、それぞれ第２の非単結晶
層に対してエネルギバンドギャップ幅が連続的に変化し
て接合されており、且つ第２の非単結晶層より大きなエ
ネルギバンドギャップ幅を有している。このために、比
較的厚い第２の非単結晶層の中で光照射により発生した
キャリアが、感光体の表面（光照射部分）及び基体への
キャリアの移動に際し、これを促進すると共に、これら
が消滅してしまうことを防止でき、且つ外部からの電子
やホールの侵入に対し大きな障壁が形成されている。
【００３５】この結果、感光体表面に対し、光照射が選
択的に行われた部分について、光励起されたキャリアが
感光体表面における光照射部分の静電荷と再結合するこ
とが充分に行われて、消滅させるべき静電荷が残ってし
まうことがなくなる。また、外部から入ってくる電子や
ホールに対する障壁は、これらの電子やホールが感光体
表面に残すべき静電荷（光照射のない部分）と結合して
しまうおそれや感光体表面の静電荷がその位置を変えた
り、感光体内に入り込んでしまうおそれを防止する。従
って、感光体表面において静電荷の残留及び消去が選択
的光照射の通りに行われる。すなわちＳ／Ｎ比を向上す
る効果が達成される。
択的に行われた部分について、光励起されたキャリアが
感光体表面における光照射部分の静電荷と再結合するこ
とが充分に行われて、消滅させるべき静電荷が残ってし
まうことがなくなる。また、外部から入ってくる電子や
ホールに対する障壁は、これらの電子やホールが感光体
表面に残すべき静電荷（光照射のない部分）と結合して
しまうおそれや感光体表面の静電荷がその位置を変えた
り、感光体内に入り込んでしまうおそれを防止する。従
って、感光体表面において静電荷の残留及び消去が選択
的光照射の通りに行われる。すなわちＳ／Ｎ比を向上す
る効果が達成される。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明より明らかな如く、本発明は
従来のＣｄＳ等の化合物半導体を用いた静電複写機に比
べて、安価な珪素を主成分とした半導体とした。その半
導体中特にその表面またはその近傍に窒素を添加してか
たくし耐磨耗性を向上し、さらに静電気のリークを半導
体を半絶縁化することにより防止した。導体基板または
ドラム近傍にはＰ型の半導体を設け、Ｉ−Ｐ接合を作る
ことにより内部電界を発生せしめ、Ｓ／Ｎ比を向上させ
ることが可能となる。
従来のＣｄＳ等の化合物半導体を用いた静電複写機に比
べて、安価な珪素を主成分とした半導体とした。その半
導体中特にその表面またはその近傍に窒素を添加してか
たくし耐磨耗性を向上し、さらに静電気のリークを半導
体を半絶縁化することにより防止した。導体基板または
ドラム近傍にはＰ型の半導体を設け、Ｉ−Ｐ接合を作る
ことにより内部電界を発生せしめ、Ｓ／Ｎ比を向上させ
ることが可能となる。
【００３７】本発明の実施例においては正の静電気を帯
びさせる場合を主として記した。しかし負の静電気を帯
びさせる場合は接合をＰ（第３の層）−Ｉ（第２の層）
−Ｎ（第１の層）とするべき導体上の第１の半導体層の
導電型を定めればよく全く逆符号の関係になる。
びさせる場合を主として記した。しかし負の静電気を帯
びさせる場合は接合をＰ（第３の層）−Ｉ（第２の層）
−Ｎ（第１の層）とするべき導体上の第１の半導体層の
導電型を定めればよく全く逆符号の関係になる。
【００３８】さらにこのドラム上での半導体または半絶
縁体の被膜化をドラムを回転しながらＤＣプラズマを利
用して減圧ＣＶＤ法を用いたため、材料の反応炉の壁へ
の付着によるロスを少なくした等の特徴を有するもの
で、工学的にきわめて重要であると信じる。
縁体の被膜化をドラムを回転しながらＤＣプラズマを利
用して減圧ＣＶＤ法を用いたため、材料の反応炉の壁へ
の付着によるロスを少なくした等の特徴を有するもの
で、工学的にきわめて重要であると信じる。
【図１】 本発明になる静電気の局部的な帯電の原理を
示したものである。
示したものである。
【図２】 本発明の応用するドラム式の静電複写機の原
理を示したものである。
理を示したものである。
【図３】 従来の半導体のエネルギバンド図を示す。
【図４】 本発明の複写機を作るための製造装置の原理
を示す。
を示す。
【図５】 本発明の半導体のエネルギバンド図を示す。
【図６】 本発明の他の半導体または半絶縁体の構造を
有するエネルギバンド図を示す。
有するエネルギバンド図を示す。
１ 半導体 ２ 導体 ３１ 第１の層 ３２ 第２の層 ３３ 第３の層 ３６、３７ 遷移領域 ３８ 伝導帯 ３９ 価電帯
Claims (1)
- 【請求項１】 導電性の基体と、導電性基体の上に形成
された感光体と、該感光体の外側表面に正の静電荷を発
生させる手段と、該感光体の外側表面に光を照射する手
段と、該感光体の外側表面に粉体を供給する粉体供給手
段と、該感光体の外側表面にある粉体を紙に転写する粉
体転写手段とを有する電子感光装置において、前記感光
体が水素、弗素、あるいは塩素を含み、ホウ素あるいは
インジューム、またはリンあるいはアンチモンが添加さ
れ、かつ窒素、炭素または酸素が添加された珪素を主成
分としたＰ型若しくはＮ型の半導体または半絶縁体の第
１の非単結晶層と、第１の非単結晶層の上に形成され、
水素、弗素、あるいは塩素を含み、真性または実質的に
真性の珪素半導体の第２の非単結晶層と、第２の非単結
晶層の上に形成され、前記第１の非単結晶層とは異なる
導電型で、珪素を主成分として水素、弗素あるいは塩素
を含み、さらに炭素が添加されたＮ型若しくはＰ型の珪
素半導体または半絶縁体の第３の非単結晶層を有し、第
１の非単結晶層及び第３の非単結晶層のエネルギバンド
幅は、第２の非単結晶層のエネルギバンド幅より大き
く、エネルギバンド幅に広−狭−広の構造を形成し、第
１の非単結晶層と第２の非単結晶層との境界において窒
素、炭素または酸素の量が連続的に減少することによ
り、第１の非単結晶層のエネルギバンドから第２の非単
結晶層のエネルギバンドに連続的に変化し、さらに第２
の非単結晶層と第３の非単結晶層の境界において、炭素
の量が連続的に増加することにより、第２の非単結晶層
のエネルギバンドから第３の非単結晶層のエネルギバン
ドに連続的に変化している構造であることを特徴とする
電子感光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5346708A JP2573150B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 電子感光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5346708A JP2573150B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 電子感光装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56087767A Division JPH0629977B2 (ja) | 1981-06-08 | 1981-06-08 | 電子写真用感光体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06282087A JPH06282087A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2573150B2 true JP2573150B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=18385278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5346708A Expired - Lifetime JP2573150B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 電子感光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2573150B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511330A (en) * | 1978-07-08 | 1980-01-26 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device having continuous junction |
| JPS55121239U (ja) * | 1979-02-21 | 1980-08-28 | ||
| JPS5511397A (en) * | 1979-06-05 | 1980-01-26 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device with continuous connection and its production method |
| JPS5664347A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-01 | Fuji Photo Film Co Ltd | Electrophotographic receptor |
| JPS56142680A (en) * | 1980-04-07 | 1981-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoconductive semiconductor device |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5346708A patent/JP2573150B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06282087A (ja) | 1994-10-07 |
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