WO2004095146A1 - 電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2004095146A1
WO2004095146A1 PCT/JP2004/005278 JP2004005278W WO2004095146A1 WO 2004095146 A1 WO2004095146 A1 WO 2004095146A1 JP 2004005278 W JP2004005278 W JP 2004005278W WO 2004095146 A1 WO2004095146 A1 WO 2004095146A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electron
emitting device
organic compound
semiconductor layer
semiconductor
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/005278
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nobuyoshi Koshida
Tadashi Iwamatsu
Hiroyuki Hirakawa
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Kabushiki Kaisha filed Critical Sharp Kabushiki Kaisha
Priority to US10/550,750 priority Critical patent/US7307379B2/en
Publication of WO2004095146A1 publication Critical patent/WO2004095146A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/02—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices
    • G03G15/0291—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices corona discharge devices, e.g. wires, pointed electrodes, means for cleaning the corona discharge device

Definitions

  • the present invention relates to an electron-emitting device that can operate stably for a long time even when operated in the atmosphere, and an image forming apparatus using the same.
  • MIM Metal Insulator Metal
  • MIS Metal Insulator Semiconductor
  • the radiation problem can be overcome if the MIM-type or MIS-type electron-emitting device is broken by sputtering due to ionization of gas molecules as in the above-mentioned Spindt-type CNT-type electron-emitting device.
  • an electron-emitting device belonging to the MIS type utilizing the quantum size effect of a porous semiconductor for example, porous silicon
  • electrons injected into the porous semiconductor are subjected to an electric field.
  • a porous semiconductor for example, porous silicon
  • an electric field There has been proposed one that accelerates and allows the surface metal thin film to pass through the tunnel effect and discharge it into a vacuum (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-250766).
  • a cold cathode made of a powerful porous semiconductor has a great merit that an element can be manufactured by an extremely simple and inexpensive manufacturing method called anodic oxidation. .
  • the surface of a MIM or MIS cold cathode that accelerates electrons inside these devices is generally composed of a thin metal film, serving as an upper electrode that applies an electric field inside the device.
  • the electrons accelerated inside the device are emitted into a vacuum through this surface metal thin film, so that the thinner the film thickness, the higher the tunneling probability and the larger the amount of electron emission.
  • the appropriate thickness of the metal thin film that balances these two roles is several nm to several tens nm.
  • Patent Document 2 discloses an example in which a thin gold film has a thickness of 15 nm.
  • the present invention solves the above-mentioned problems when the electron-emitting device is operated at atmospheric pressure or at a low vacuum, and can stably operate the electron-emitting device and an image forming apparatus using the same. It is intended to provide a device.
  • an electron-emitting device is an electron-emitting device in which a semiconductor layer is formed between an upper electrode and a lower electrode, wherein an organic compound is adsorbed on a semiconductor surface of the semiconductor layer.
  • an organic compound adsorption layer is formed.
  • the semiconductor layer is made of silicon or polysilicon, and part or all of the semiconductor layer can be made porous.
  • the organic compound is a linear or branched acyclic hydrocarbon having 7 or more carbon atoms, a compound in which at least an aldehyde group is bonded to an acyclic hydrocarbon, or a noncyclic compound having at least one unsaturated bond. It can be a hydrocarbon or the like.
  • an image forming apparatus is an image forming apparatus using the above-described electron-emitting device according to the present invention as a charging device, wherein the electron-emitting device emits electrons in the atmosphere to form an electrostatic latent image carrier. Is charged.
  • An image forming apparatus is an image forming apparatus using the above-described electron-emitting device according to the present invention as a charge supply device, wherein the electron-emitting device emits electrons in the atmosphere to form an electrostatic latent image. A latent image is formed directly on a carrier.
  • an electron-emitting device in which a semiconductor layer is formed between an upper electrode and a lower electrode is configured, and an organic compound is adsorbed on a semiconductor surface of the semiconductor layer. It is possible to provide an electron-emitting device that can operate stably even at atmospheric pressure and an image forming apparatus using the same.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing one electron-emitting device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing another electron-emitting device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method for driving one electron-emitting device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing current-voltage characteristics of one electron-emitting device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing characteristic degradation during continuous driving of a conventional electron-emitting device.
  • FIG. 6 is a diagram showing the characteristic deterioration of one electron-emitting device according to the present invention and a conventional electron-emitting device during continuous driving.
  • FIG. 7 is a diagram showing the characteristic deterioration of another electron-emitting device according to the present invention and a conventional electron-emitting device during continuous driving.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the adsorption of one organic compound to the semiconductor surface according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the adsorption of another organic compound to a semiconductor surface in the present invention.
  • FIG. 1 ⁇ is a schematic view showing a charging device using one electron-emitting device according to the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing an image forming apparatus using one electron-emitting device according to the present invention as a charging device.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an image forming apparatus using one electron-emitting device according to the present invention as a charge supply device.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a charge supply device using one electron-emitting device according to the present invention.
  • semiconductor layers 14 and 24 are formed between upper electrodes 16 and 26 and lower electrodes 13 and 23.
  • Electron emitting devices 11 and 21 characterized in that organic compounds are adsorbed on the semiconductor surface of the semiconductor layer to form organic compound adsorption layers 15 and 25.
  • the thickness of the organic compound adsorbing layer is not particularly limited as long as it does not violate the object of the present invention.
  • the organic compound is adsorbed on a portion having an adsorptive activity on the semiconductor surface (for example, a hydrogen-terminated portion on the surface of the polysilicon semiconductor, etc.) to form an organic compound.
  • the semiconductor surface can be stabilized by forming the substance adsorbing layer, in the present invention, the organic compound adsorbing layer only needs to be formed at least on a portion having an adsorbing activity on the semiconductor surface. It is not necessary to completely cover the entire surface.
  • the semiconductor layer may be a porous silicon semiconductor layer or a porous polysilicon semiconductor layer in which silicon or polysilicon is partially or entirely made porous.
  • a large electron emission current can be obtained by using a porous silicon semiconductor layer, and thermal stability can be significantly improved by using a porous polysilicon semiconductor layer.
  • a porous semiconductor layer the effect of stabilizing the semiconductor surface by adsorption of an organic compound is large.
  • polysilicon means polycrystalline silicon.
  • the semiconductor surface refers to not only the surface as the semiconductor layer but also the inside of the semiconductor layer to which the organic compound can be adsorbed through the holes formed in the semiconductor layer. Also includes semiconductor surfaces.
  • the organic compound is adsorbed on the semiconductor layer, and the organic compound adsorbed layers 15 and 25 are formed on the surfaces of the semiconductor layers 14 and 24 shown in FIG. 1 or FIG.
  • an organic compound adsorption layer (not shown) is also formed on the semiconductor surface inside the semiconductor layer.
  • the organic compound may be an acyclic hydrocarbon.
  • acyclic hydrocarbons By adsorbing acyclic hydrocarbons on the semiconductor surface of the semiconductor layer, hydrophobicity can be exhibited.
  • acyclic hydrocarbons have less steric hindrance than cyclic hydrocarbons, they can be adsorbed on the semiconductor surface at a higher density, and the hydrophobicity of the semiconductor surface can be increased.
  • the acyclic hydrocarbon may be a linear or branched acyclic hydrocarbon having 7 or more carbon atoms.
  • acyclic hydrocarbon adheres to the semiconductor surface and becomes a saturated hydrocarbon, an oxidizing agent, A chemically stable semiconductor surface with very low reactivity with base agents, acids or bases is formed.
  • the branched acyclic hydrocarbon means an acyclic hydrocarbon having at least one branch.
  • the organic compound may be a compound in which at least an aldehyde group is bonded to the acyclic hydrocarbon.
  • acyclic hydrocarbons especially acyclic hydrocarbons, are saturated hydrocarbons, they have poor reactivity with the surface of semiconductors such as silicon, and therefore, chemisorption becomes difficult.
  • a compound in which an aldehyde group is bonded as a functional group to an alkyl group is allowed to act on a semiconductor surface such as silicon, a highly reactive aldehyde group reacts and adsorbs, and the alkyl group surrounds the semiconductor surface. Can be realized.
  • Compounds in which an aldehyde group is bonded to the acyclic hydrocarbon include n-octanal (CH 3 (CH 2 ) 6 CHO), n-decananol (CH 3 (CH 2 ) 8 CHO), Dodecanal (CH 3 (CH 2 ) 1 () CHO), 6-methyldeptanal ((CH 3 ) 2 CH (CH 2 ) 4 CH ⁇ ), 11-methyl dodecanal ((CH 3 ) 2 CH (CH 2 ) 10 CHO).
  • the acyclic hydrocarbon may be an acyclic hydrocarbon having at least one unsaturated bond.
  • the acyclic hydrocarbon is a saturated hydrocarbon, its reactivity with the surface of a semiconductor such as silicon is poor, and chemical adsorption becomes difficult.
  • an acyclic hydrocarbon having at least one unsaturated bond such as a double bond or a triple bond, which is highly reactive with the acyclic hydrocarbon, is allowed to act on the surface of a semiconductor such as silicon, the reactivity is reduced. High double bonds or triple bonds react and adsorb to form a structure in which an alkyl group surrounds the semiconductor surface.
  • the compound in which an aldehyde group is bonded to the acyclic hydrocarbon is a linear chain represented by C n H 2n — 1 CHO (n is an integer of 7 to 17). Or branched acyclic unsaturated aldehyde compounds.
  • An image forming apparatus is an image forming apparatus using the above-described electron-emitting device according to the present invention as a charging device, wherein the electron-emitting device emits electrons in the atmosphere to hold an electrostatic latent image. It is characterized by charging the body.
  • the above-described electron-emitting device according to the present invention stabilizes the semiconductor surface by adsorbing an organic compound on the semiconductor surface of the semiconductor layer, and prevents adsorption of gas molecules in the air on the semiconductor surface. Since it is possible to suppress a change in electrical characteristics and a decrease in electron emission current due to the gas molecules in the electron-emitting device, the electrostatic latent image carrier can be charged by using it as a charging device.
  • an image forming apparatus is an image forming apparatus using the above-described electron-emitting device according to the present invention as a charge supply device, wherein the electron-emitting device is exposed to air. It is characterized in that a latent image is formed directly on the electrostatic latent image carrier by emitting electrons.
  • the above-described electron-emitting device according to the present invention stabilizes the semiconductor surface by adsorbing an organic compound on the semiconductor surface of the semiconductor layer, and prevents adsorption of gas molecules in the air on the semiconductor surface.
  • a latent image is formed directly on the electrostatic latent image carrier by using the device as a charge supply device. be able to.
  • one electron-emitting device 11 has a porous semiconductor layer 14 on a semiconductor substrate 13 b made of n-type silicon having an ohmic electrode 13 a formed on the back surface.
  • An organic compound adsorption layer 15 is formed by adsorbing an organic compound on the polysilicon surface of the porous polysilicon layer, and an upper electrode 16 is formed on the surface.
  • the organic compound adsorption layer 15 shown in FIG. 1 is formed on the surface of the porous polysilicon layer, and the polysilicon surface inside the porous polysilicon layer (not shown) is formed.
  • an organic compound adsorption layer is formed.
  • the semiconductor substrate 13b made of n-type silicon has high electric conductivity, and has a function as the lower electrode 13 integrally with the ohmic electrode 13a.
  • the porous polysilicon layer was produced by the following method. First, a non-doped polysilicon layer having a thickness of about 1.5 ⁇ is formed on the surface of a conductive substrate 13 b made of n-type silicon or silicon by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Formed. Next, in a mixed solution in which a 50% by mass aqueous hydrogen fluoride solution and ethanol were mixed at a mass ratio of 1: 1, a constant current anodizing treatment was performed using a polysilicon layer as a positive electrode and a platinum electrode as a negative electrode. A part or all of the silicon layer was made porous to obtain a porous polysilicon layer.
  • LPCVD Low Pressure Chemical Vapor Deposition
  • the pore diameter of the porous polysilicon layer was about 10 nm to 100 nm.
  • 500 W The surface of the polysilicon layer is irradiated with light by a tungsten lamp.
  • the porous polysilicon layer was subjected to a single (Rapid Thermal Oxidation; rapid thermal oxidation) treatment at about 900 ° C. to form an oxide film.
  • an organic compound was adsorbed on the surface of the polysilicon of the porous polysilicon layer obtained above to form an organic compound adsorbing layer 15 as follows.
  • the above element with a porous polysilicon layer is sufficiently dehydrated and put into n-decanal (CH 3 (CH 2 ) 8 CHO) maintained at 90 ° C.
  • n-decanal CH 3 (CH 2 ) 8 CHO
  • the hydrogen-terminated portion remaining on the polysilicon surface of the porous polysilicon layer reacts with the aldehyde group of n-decanal to form n-decanal on the polysilicon surface.
  • the upper electrode 1 is formed on the surface of the organic compound adsorption layer 15 formed on the polysilicon surface of the porous polysilicon layer which is the semiconductor layer 14 by vapor deposition or sputtering.
  • a gold electrode thin film layer with a thickness of about 15 nm as No. 6, the electron-emitting device 11 according to the present invention was obtained.
  • a metal such as anoremi, tungsten, nickel, platinum, chromium, or titanium, or a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) can be used as ITO (Indium Tin Oxide) can be used.
  • the electron-emitting device manufactured as described above can be driven as follows. That is, referring to FIG. 3, a collector electrode 37 is disposed at a position facing the upper electrode 16 of the electron-emitting device 11 at a distance of l mm, and the upper electrode 16 (positive electrode) and the lower electrode The electron emission element is driven by applying a DC voltage Vps between 13 (negative electrode) and a DC voltage Vc of 1 Q 0 V between the collector electrode 37 and the upper electrode 16. Then, electrons 30 are emitted.
  • a diode current I ps flowing between the upper electrode 16 and the lower electrode 13, an emission current I e flowing to the collector electrode 37 due to electrons emitted from the upper electrode 16 and negative ions in the atmosphere and Figure 4 shows the measurement results.
  • the horizontal axis represents the value of the DC voltage Vps applied to the electron-emitting device
  • the vertical axis represents the current density on a log scale
  • ⁇ represents the diode current Ips
  • the port represents the emission electron current Ie.
  • an emission current Ie of 4.5 ⁇ / cm 2 was observed when the device applied voltage Vps was 21 V, even in the air.
  • the current amount of 4.5 ⁇ / cm 2 is the amount of current that can be applied to photoreceptor charging in electrophotographic technology used in laser printers and digital photocopiers. It can be realized by a configuration that replaces a photoconductor (not shown).
  • FIG. 5 shows the results of measuring the change in the amount of electron emission current when a conventional electron-emitting device in which an organic compound is not adsorbed on the semiconductor layer surface is continuously driven.
  • Figure 4 shows the degradation characteristics when the electron-emitting device fabricated by the method of forming an oxide film by RTO after making it porous by anodic oxidation is continuously driven in air and at atmospheric pressure (A ir). In FIG. 5, they are indicated by a thin line and a thick line, respectively. Degradation in the atmospheric pressure Ar is slight, but in the atmosphere, the current degrades by almost three orders of magnitude.
  • the electron-emitting device of the present invention does not suffer from sputtering rupture due to ionization of gas molecules and operates stably even when driven at atmospheric pressure.
  • the results of experiments in the atmosphere showed that spatter blasting caused by ions degraded significantly due to factors other than those. That is, in the atmosphere, various gas molecules (nitrogen, oxygen, carbon dioxide, water, methane, hydrogen, nitrogen oxides, ammonia, etc.) constituting the air are adsorbed on the semiconductor surface of the semiconductor layer of the electron-emitting device.
  • the thickness of the metal thin film of the upper electrode in the electron-emitting device is about 15 nm. It is difficult to form a dense and solid film with such a thin film upper electrode, and it allows various gas molecules in the atmosphere to pass through.
  • the polysilicon layer of the electron-emitting device porous by anodic oxidation and forming an oxide film with RTO or the like, even if the surface of the polysilicon layer is covered with a thin film of SiO 2 , Since the two films are thin, they are not dense, and the polysilicon surface in a form such as hydrogen termination remains. Therefore, the oxygen “nitrogen” water present in the atmosphere It is considered that such molecules are adsorbed and cause chemical changes such as oxidation under the influence of the current generated by driving the device, thereby deteriorating the device characteristics.
  • FIG. 6 shows the change in the amount of electron emission current when the electron-emitting device according to the present invention (the invention in the legend in FIG. 6) in which an organic compound was adsorbed on the semiconductor surface of the semiconductor layer was continuously driven.
  • Shown as The thin line in FIG. 6 shows the change in the amount of electron emission current of the conventional electron-emitting device in which the organic compound is not adsorbed on the semiconductor surface of the semiconductor layer (conventional product in the legend of FIG. 6).
  • the electron emission current after 5 minutes is 0.37 digits
  • the electron emission current after 30 minutes is 0.3. 8 improved by two digits.
  • an organic compound adsorption layer in which the hydrogen-terminated portion of the polysilicon present on the semiconductor surface is replaced with an alkyl group is formed, so that the electron emission characteristics of the electron-emitting device are stabilized. It is thought that it can be made.
  • the semiconductor surface of the semiconductor layer can be protected from the adsorption of various gas molecules in the atmosphere, and a semi-active semiconductor surface that easily reacts with gas molecules.
  • an electron-emitting device that can operate stably in the air for a long time can be realized.
  • FIG. 7 shows a change in the amount of electron emission current when the invention is driven continuously in the same manner as in the first embodiment.
  • the thin line in Fig. 7 indicates that the organic compound is not adsorbed on the semiconductor surface of the semiconductor layer.
  • the conventional electron-emitting device (conventional product in the legend in Fig. 7) 5 shows the change in the amount of electron emission current with respect to.
  • the electron emission current after 5 minutes was improved by 1.32 digits.
  • the electron-emitting device 11 was obtained.
  • the hydrogen-terminated portion remaining on the porous polysilicon surface reacts with the 1-decene butyl group,
  • the state of adsorption of the organic compound on the silicon surface that is, the state of the organic compound adsorption layer can be analyzed by DRIFT (Diffuse Reflectance Infrared Fourier-transform), Pair electron spectroscopy, Raman spectroscopy, or the like.
  • DRIFT Diffuse Reflectance Infrared Fourier-transform
  • Pair electron spectroscopy Pair electron spectroscopy
  • Raman spectroscopy or the like.
  • another electron-emitting device 21 has a lower electrode 23 formed on an insulating surface made of glass or on the surface of a raw substrate 22, and as a semiconductor layer 24 on the surface.
  • a porous polysilicon layer is formed, and an organic compound adsorption layer 25 is formed by adsorbing an organic compound on the polysilicon surface of the porous polysilicon layer, and an upper electrode 26 is formed on the surface.
  • the organic compound adsorption layer 25 shown in FIG. 2 is formed on the surface of the porous polysilicon layer, and the organic surface on the polysilicon inside the porous polysilicon layer (not shown) is also shown.
  • a compound adsorption layer is formed.
  • the lower electrode 23 on the insulating substrate 22 made of glass for example, a metal such as anoremi, tungsten, gold, nickel, platinum, chromium, titanium, or a metal oxide such as ITO can be used. it can. Further, the lower electrode 23 is formed by vapor deposition or a Spack method.
  • the porous polysilicon layer on the surface of the insulator substrate 22 provided with the lower electrode 23 was produced by the following method. First, a non-doped polysilicon having a thickness of about 1.5 m was formed on the surface of the lower electrode 23 formed on the surface of the insulating substrate 22 made of glass by LPCVD. A silicon layer was formed. Next, in a mixed solution obtained by mixing a 50% by mass aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol at a mass ratio of 1: 1, a constant current anodizing treatment is performed using the polysilicon layer as a positive electrode and the platinum electrode as a negative electrode, A part or all of the silicon layer was made porous to obtain a porous polysilicon layer.
  • the pore diameter of the porous polysilicon layer is about ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ! ⁇ 100 ⁇ m.
  • the surface of the silicon layer was irradiated with light using a 500 W tungsten lamp.
  • a constant current was passed in about 10% dilute sulfuric acid with the silicon substrate as the positive electrode and the platinum electrode as the negative electrode, and an ECO (Electrochemical Oxidation) treatment was performed to form an oxide film.
  • ECO Electrochemical Oxidation
  • a charging device 52 using an electron-emitting device includes an electrode 48 and a photoconductor layer 49 at a position facing upper electrode 16 of electron-emitting device 11. And a photoreceptor 47 composed of The distance between the upper electrode 16 of the electron-emitting device 11 and the photoconductor 47 was 1 mm, the photoconductor was charged under the conditions of a collector voltage Vc of 800 V and an element applied voltage Vps of 20 V. . When performing this charging operation, an ion transport electric field is formed in the space above the upper electrode 16, so that the emitted electrons 40 are efficiently carried to the photoconductor.
  • the electrons are emitted in the atmosphere, most of the emitted electrons are considered to be attached to gas molecules in the atmosphere and transported as negative ions.
  • the surface of the photoreceptor could be stably charged to around 800 V even in the air. .
  • the photoreceptor 51 is disposed at a substantially central portion of the main body of the image forming apparatus, and includes a latent image carrier for carrying an electrostatic latent image formed in a drum shape which is driven to rotate at a constant speed in a direction of an arrow during an image forming operation. This is the photoconductor to be composed.
  • Devices for performing various image forming process means are arranged so as to face the periphery of the photoconductor 51.
  • a charging device 52 for uniformly charging the surface of the photoreceptor 51, an optical system for irradiating an image by an exposure 53 according to an image (not shown), an exposure by the optical system
  • the developing device 54 for visualizing the electrostatic latent image formed on the surface of the photoreceptor 51 as a result of the development, and the sheet on which the developed image (that is, the image of the toner 60) is appropriately conveyed
  • cleaning device 56 for removing residual developer (residual toner) not transferred to photoconductor 51 surface after transfer, and electrification remaining on photoconductor 51 surface
  • the charge removing device 57 for removing the electric charge and the like are arranged in the rotation direction of the photoconductor 51 in this order.
  • the paper 61 is stored in a large amount in, for example, a tray or a cassette, and one sheet of the stored paper is fed by a feeding unit, and the photosensitive body 51 on which the transfer device 55 is disposed is connected.
  • the toner is sent to the opposite transfer area so as to coincide with the front end of the toner image formed on the surface of the photoconductor 51.
  • the paper 61 after this transfer is separated from the photoconductor 51 and sent to the fixing device 58.
  • the fixing device 58 fixes the unfixed toner image transferred onto the paper as a permanent image, and heats the surface facing the toner image to a temperature at which the toner is melted and fixed. And a pressure roller that is pressed against the heat roller to bring the paper 61 into close contact with the heat roller.
  • the paper 61 that has passed through the fixing device 58 is discharged out of the image forming apparatus onto a discharge tray (not shown) via a discharge roller.
  • the optical system irradiates an optical image obtained by driving a semiconductor laser in accordance with image data by ⁇ N-OFF.
  • the reflected light Image data read by an image reading sensor such as a CD element is input to an optical system including the semiconductor laser, and an optical image corresponding to the image data is output.
  • the light is converted into a light image corresponding to image data from another processing device, for example, a word processor or a personal computer, and is irradiated.
  • the conversion to this image uses not only a semiconductor laser, but also an LED element and a liquid crystal shutter.
  • the photoconductor 51 is rotationally driven in the direction of the arrow, and the surface of the photoconductor 51 is uniformly charged to a specific polarity potential by the charging device 52. You. After this charging, a light image is irradiated by the above-described exposure 53 by an optical system (not shown), and an electrostatic latent image corresponding to the light image is formed on the surface of the photoconductor 51. The electrostatic latent image is developed by the next developing device 54 in order to visualize the electrostatic latent image.
  • This development is one-component toner development in one image forming apparatus according to the present invention, and the toner is selectively applied to an electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor 51 by, for example, electrostatic force. And is developed.
  • the toner image on the surface of the photoreceptor 51 developed in this way is transferred to a paper 61, which is appropriately conveyed in synchronization with the rotation of the photoreceptor 51, by a transfer device 55 disposed in a transfer area. It is electrostatically transferred. This transfer is performed by transferring the toner image to the paper 61 by the transfer device 55 charging the back surface of the paper 61 with the polarity opposite to the charging polarity of the toner. After the transfer, a part of the untransferred toner image remains on the surface of the photoconductor 51, and the residual toner is removed from the surface of the photoconductor 51 by the cleaning device 56, and the photoconductor 51 is re-used. For use, the surface of the photoreceptor 51 is neutralized to a uniform potential, for example, almost zero potential by the neutralization device 57.
  • the transferred paper 61 is peeled off from the photoreceptor 51 and is conveyed to the fixing device 58.
  • this fixing device 58 the toner image on the paper 61 is melted and pressed against the paper 61 by the pressure applied between the rollers, and is fused.
  • the paper passing through the fixing device 58 61 is discharged as a sheet on which an image has been formed onto a discharge tray provided outside the image forming apparatus.
  • a charging device 52 of such an electrophotographic image forming apparatus As a charging device 52 of such an electrophotographic image forming apparatus, a charging device based on corona discharge has been generally used. Specifically, about ⁇ 60 ⁇ There are a wire charger system that applies a high voltage to the tungsten wire, a saw tooth charger system that applies a high voltage to a plurality of saw teeth with a sharp tip, and a roller charging system that applies a high pressure by contacting a roller with the photoconductor. Although it is known, since both are charging devices based on discharge, generation of a large amount of ozone has been a problem. If the electron-emitting device 11 according to the present invention is used as the charging device 52 in FIG. 11, it is possible to provide an image forming apparatus capable of avoiding generation of ozone since the principle is to emit electrons instead of discharging.
  • a method is generally used in which a photoreceptor is uniformly charged by charging and exposed to a light beam to form an electrostatic latent image.
  • a charge supply device such as Ion Printing Technology uses an insulator or an insulator. It is also possible to form an electrostatic latent image by supplying ions directly onto the photoreceptor. Such a direct latent image forming method is advantageous in reducing the size of an image forming apparatus because the conventional two processes of charging and exposure can be simplified at once.
  • the electrostatic latent image carrier is a photoreceptor
  • design items such as film thickness and relative permittivity cannot be drastically changed due to material limitations, wear problems, and film breakdown problems.
  • a photosensitive member is not necessarily required as an electrostatic latent image carrier, and a general insulator can be used. Therefore, the degree of freedom in material selection can be increased. Thereby, the wear resistance and resolution of the electrostatic latent image carrier can be improved.
  • FIG. 12 an outline of an image forming process when using the charge supply device 72 capable of directly forming a latent image will be described. The difference from the image forming process using the conventional photoreceptor shown in FIG.
  • FIG. 11 is that the electrostatic latent image carrier is changed from the photoreceptor 51 to the dielectric drum 71, the charging device 52, the exposure 53, This is the point that three of the static elimination devices 57 have become the charge supply devices 72.
  • Other processes are the same, except that the electrostatic latent image forming method has changed from using a photoreceptor and light to supplying ions or electrons directly.
  • the electrostatic latent image carrier does not necessarily need to be a dielectric drum, and a conventional photoconductor may be used.
  • FIG. 13 is a schematic structural view of the charge supply device 72.
  • the substrate 81 is formed of a silicon substrate or a glass substrate including a porous polysilicon layer in which an organic compound is adsorbed on the polysilicon surface.
  • a plurality of electron-emitting device sections 83 are arranged on the substrate 81.
  • the outermost surface of the electron-emitting device section 83 is composed of the above-mentioned thin film-shaped upper electrode, and is connected to a driver IC 82 for selectively driving and controlling a plurality of elements by a wiring 84. .
  • ions or electrons can be directly supplied onto the dielectric drum 71 shown in FIG. 12 to draw an arbitrary electrostatic latent image.
  • Fig. 13 is a schematic structure diagram, it shows only 20 electron-emitting devices, but in actuality it has a density of 60 ODPI (Dot per Inch) over a length of about 30 Omm.
  • the conventional charge supply device like the conventional charging device, generates ions based on the principle of electric discharge, so that a large amount of ozone is generated. If the electron-emitting device of the present invention is used as the charge supply device 72 in Fig. 13, the principle of electron emission rather than discharge avoids the generation of ozone, and allows the charge supply device to form a latent image directly. A simplified image forming apparatus can be provided.
  • Example 1 Under the same conditions as in Embodiment 1, the number of orders of improvement of the electron emission amount when the organic compounds shown in Table 1 were adsorbed on the semiconductor surface of the semiconductor layer was examined.
  • Example 1, Example 2, and Example 4 correspond to the above-described Embodiment 1, Embodiment 2, and Embodiment 3, respectively.
  • Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Example 6 Example 7 Example 8 Example 9 Category Al * hyalte 't' Group Arte * t Unsaturated Unsaturated Unsaturated Unsaturated Unsaturated Bond Branched + Unsaturated bond
  • the present invention can be widely used for an electron-emitting device and an image forming apparatus using the same. .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

上部電極（１６）と下部電極（１３）との間に半導体層（１４）が形成されている電子放出素子（１１）であって、前記半導体層（１４）の半導体表面に有機化合物を吸着させて有機化合物吸着層（１５）を形成させることを特徴とする電子放出素子（１１）である。ここで、前記半導体層（１４）は、シリコンまたはポリシリコンからなり、その一部または全部を多孔質とすることができる。また、吸着させる前記有機化合物は、非環式炭化水素、非環式炭化水素に少なくともアルデヒド基が結合した化合物または不飽和結合を有する非環式炭化水素とすることができる。この結果、大気圧中もしくは低真空中で電子放出素子を動作させても安定して動作することができる電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置を提供することができる。

Description

電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置 技術分野
本発明は、 大気中で作動させても安定して長時間動作することができる電子放 出素子およびそれを用いた画像形成装置に関する。 背景技術
従来の冷陰極型の電子放出素子として、 スピント （Spindt) 型電極、 カーボン ナノチューブ （C N T ) 型電極などが知られており F E D (Field Emission Display) の分野に応用検討されている。 これらは尖鋭形状部に電圧を印加して約 1 G V/mの強電界を形成し、 トンネル効果により電子放出させるものである。 このような電子放出素子を大気中で動作させ、 帯電装置ゃ静電潜像形成装置に 応用しょうという発想は従来から存在する。 たとえば、 スピント型冷陰極を大気 中で動作させ、 大気中に電子を放出し、 気体分子を電離して荷電粒子としてのィ オンを発生させ、 静電潜像を形成する方法が提案されている （特開平 0 6— 2 5 5 1 6 8号公報を参照）。また、カーボンナノチューブを大気中で動作させた研究 成果が報告されている （山口、他 3名、 「カーボンナノチューブによる画像記録用 高効率電子線源の開発」、 Japan Hardcopy 9 7論文集、 日本画像学会、 1 9 9 7年 7月、 p 2 2 1— 2 2 4を参照)。 このように、電子写真用の帯電器ゃ静電潜像形 成用の電子線源として電子放出素子を適用する可能性が示唆される。
し力 しながら、 これら 2つのタイプの電子放出素子は上記のように、 電子放出 部表面近傍が強電界であるため、 放出された電子は電界より大きなエネルギーを 得て気体分子を電離し易くなる。 このことは、 気体分子の電離により生じたブラ スイオンは強電界により素子表面方向に加速衝突し、 スパッタリングによる素子 破壌が生じるという問題を有していた。
上記とは別のタイプの冷陰極として、 M I M (Metal Insulator Metal) 型や M I S (Metal Insulator Semiconductor) 型が知られている。 こ らは素子内部の 量子サイズ効果および強電界を利用して電子を加速し、 平面状の素子表面から電 子を放出させる面放出型の電子放出素子である。 これらは素子内部で加速した電 子を放出するため、 素子外部に強電界を必要としない。 したがって、 M I M型ま たは M I S型の電子放出素子においては、 上記スピント型ゃ C N T型の電子放出 素子のように気体分子の電離によるスパッタリングで破壌されるとレヽぅ問題を克 服できる。
たとえば、 半導体の陽極酸化処理によって形成される多孔質半導体 （たとえば 多孔質シリコン） の量子サイズ効果を利用した上記 M I S型に属する電子放出素 子として、 多孔質半導体中に注入された電子を電界で加速し、 表面金属薄膜をト ンネル効果によって通過させ真空中に放出させるものが提案されている （特開平 0 8— 2 5 0 7 6 6号公報を参照。）。 さらに、 力かる多孔質半導体による冷陰極 は、 陽極酸化という極めて簡便■安価な製造方法にて素子を作製できるという大 きなメリットがある。 .
しかし、 大気中で動作させた場合、 様々な気体分子が素子表面に吸着し、 半導 体の電気的特性などを変質させ、 電子放出電流が減少するという問題が新たに発 生している。
これら素子内部で電子を加速する M I M型や M I S型の冷陰極の表面は、 素子 内部に電界を印加する上部電極の役割で一般的に金属薄膜で構成されている。 し かし、 素子内部で加速された電子は、 この表面金属薄膜をトンネルして真空中に 放出されるため、膜厚は薄いほどトンネノレ確立が高くなり電子放出量が多くなる。 この 2つの役割を両立する金属薄膜の厚みは、 数 n mから数十 n mが適当とされ る。 たとえば、 特許文献 2では、 金薄薄膜の厚さが 1 5 n mである例が開示され ている。
このように M I M型や M I S型の冷陰極は、 表面の金属薄膜の膜厚が非常に薄 く緻密な膜を形成することが困難であるため、 '気体分子のバリァ効果がほとんど 無い。 したがって、 大気中で電子放出素子を動作させ場合、 気体分子が内部の半 導体層に侵入し、 半導体の電気的特性などを変質させ、 電子放出電流が減少する という課題が発生する。 §明の開示 '
本発明は、 大気圧中もしくは低真空中で電子放出素子を動作させたときの上記 の課題を解決することにより、 安定して動作することができる電子放出素子およ びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、 本発明にかかる電子放出素子は、 上部電極と下部電 極との間に半導体層が形成されている電子放出素子であって、 半導体層の半導体 表面に有機化合物を吸着させて有機化合物吸着層を形成させることを特徴とする。 ここで、 上記半導体層は、 シリコンまたはポリシリコンからなり、 その一部また は全部を多孔質とすることができる。 上記有機化合物は、 炭素数 7以上の直鎖状 または分岐状の非環式炭化水素、 非環式炭化水素に少なくともアルデヒド基が結 合した化合物、 または少なくとも 1つの不飽和結合を有する非環式炭化水素など とすることができる。
また、 本発明にかかる画像形成装置は、 上記の本発明にかかる電子放出素子を 帯電装置として用いた画像形成装置であって、 電子放出素子を大気中で電子放出 させて静電潜像担持体を帯電させることを特徴とする。 また、 本発明にかかる画 像形成装置は、 上記の本発明にかかる電子放出素子を電荷供給装置として用いた 画像形成装置であって、 電子放出素子を大気中で電子放出させて静電潜像担持体 上に直接潜像を形成させることを特徴とする。
上記のように、 本発明によれば、 上部電極と下部電極との間に半導体層が形成 されている電子放出素子を構成し、 前記半導体層の半導体表面に有機化合物を吸 着させることにより、 大気圧中においても安定して動作することができる電子放 出素子およびそれを用いた画像形成装置を提供することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明にかかる一の電子放出素子を示す模式図である。
図 2は、 本発明にかかる別の電子放出素子を示す模式図である。
図 3は、 本発明にかかる一の電子放出素子の駆動方法を説明する図である。 図 4は、 本発明にかかる一の電子放出素子の電流一電圧特性を示す図である。 図 5は、 従来の電子放出素子の連続駆動時の特性劣化を示す図である。 図 6は、 本発明にかかる一の電子放出素子および従来の電子放出素子の連続駆 動時における特性劣化を示す図である。
図 7は、 本発明にかかる別の電子放出素子および従来の電子放出素子の連続駆 動時における特性劣化を示す図である。
図 8は、 本発明における一の有機化合物の半導体表面への吸着を説明する図で ある。
図 9は、 本発明における別の有機化合物の半導体表面への吸着を説明する図で ある。
図 1◦は、 本突明にかかる一の電子放出素子を用いた帯電装置を示す模式図で ある。
図 1 1は、 本発明にかかる一の電子放出素子を帯電装置として用いた画像形成 装置を示す模式図である。
図 1 2は、 本発明にかかる一の電子放出素子を電荷供給装置として用いた画像 形成装置を示す模式図である。
図 1 3は、 本発明にかかる一の電子放出素子を用いた電荷供給装置を示す模式 図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明にかかる電子放出素子は、 図 1または図 2を参照して、 上部電極 1 6， 2 6と下部電極 1 3 , 2 3との間に半導体層 1 4 , 2 4が形成されている電子放 出素子 1 1， 2 1であって、 前記半導体層の半導体表面に有機化合物を吸着させ て有機化合物吸着層 1 5 , 2 5を形成させることを特徴とする。 半導体表面に有 機化合物を吸着させることにより、 半導体表面を安定化させ、 半導体表面に大気 中の気体分子が吸着するのを防止し、 電子放出素子における前記気体分子による 電気的特性の変化および電子放出電流の減少を抑制することができる。 ここで、 前記有機化合物吸着層の厚みは、本発明の目的に反しない限り特に制限は無いが、 1分子層程度であればできるだけ薄い方が、 電子放出素子の電子放電特性から好 ましい。 また、 有機化合物は、 半導体表面において吸着活性を有する部分 （たと えば、 ポリシリコン半導体表面における水素終端部分など） に吸着して有機化合 物吸着層を形成することにより半導体表面を安定化することができるため、 本発 明においては、 有機化合物吸着層は、 少なくとも半導体表面において吸着活性を 有する部分に形成されていれば足り、 必ずしも半導体表面全体を完全に覆ってい る必要はない。
また、 本発明にかかる電子放出素子において、 前記半導体層は、 シリコンまた はポリシリコンの一部もしくは全部を多孔質とした多孔質シリコン半導体層また は多孔質ポリシリコン半導体層とすることができる。 多孔質シリコン半導体層と することで大きな電子放出電流が得られ、 多孔質ポリシリコン半導体層とするこ とで熱的安定性が著しく改善される。 また、 多孔質の半導体層においては、 有機 化合物の吸着による半導体表面安定化の効果が大きい。 ここで、 ポリシリコンと は、 多結晶シリコンを意味する。
ここで、 半導体層が多孔質である場合には、 半導体表面とは、 半導体層として の表面のみならず、 半導体層内に形成された孔を経由して有機化合物が吸着可能 な半導体層内部における半導体表面をも含む。 すなわち、 半導体が多孔質である 場合には、 半導体層に有機化合物を吸着させることにより、 図 1または図 2に示 す半導体層 1 4 , 2 4の表面に有機化合物吸着層 1 5 , 2 5が形成されるととも に、 半導体層内部における半導体表面にも有機化合物吸着層 （図示せず） も形成 される。
また、 本発明にかかる電子放出素子において、 前記有機化合物は、 非環式炭化 水素とすることができる。 非環式炭化水素を半導体層の半導体表面に吸着させる ことにより、 疎水性を発揮することができる。 これにより、 大気中の水分子の半 導体層への侵入を防ぎ、 水分子による半導体層の酸化反応などを防止することが できるため、 電子放出素子の電気的特性の変化と電子放出電流の減少を抑制する ことができる。 ここで、 非環式炭化水素は、 環式炭化水素に比べて立体障害が少 ないため、 より高密度に半導体表面に吸着することができ、 半導体表面の疎水性 を高めることができる。
また、 本発明にかかる電子放出素子において、 前記非環式炭化水素は、 炭素数 7以上の直鎖状または分岐状の非環式炭化水素とすることができる。 かかる非環 式炭化水素が半導体表面に付着して飽和炭化水素となることにより、 酸化剤、 還 元剤、 酸または塩基との反応性が極めて小さい化学的に安定な半導体表面が形成 される。 ここで、 分岐状の非環式炭化水素とは、 少なくとも 1つの枝分かれを有 する非環式炭化水素を意味する。
また、 本発明にかかる電子放出素子において、 前記有機化合物は前記非環式炭 化水素に少なくともアルデヒド基が結合した化合物とすることができる。 非環式 炭化水素、 特に非環式炭化水素が飽和炭化水素である場合には、 シリコンなどの 半導体の表面との反応性に乏しく、 化学吸着が困難となる。 かかる場合に、 アル キル基に官能基としてアルデヒド基が結合した化合物をシリコンなどの半導体表 面に作用させると、 反応性の高いアルデヒド基が反応 ·吸着して、 半導体表面を アルキル基が取り巻く構成を実現できる。 また、 力かる化合物において非環式炭 化水素の炭素数が 17を越えるものは、 前記化合物中に占めるァノレデヒド基の割 合が低下し半導体層表面への化学吸着力が低下する。
前記非環式炭化水素にアルデヒ ド基が結合した化合物としては、 n—ォクタナ ール （CH3(CH2)6CHO)、 n—デカナーノレ （C H3(C H2)8C HO)、 n—ドデ カナール （CH3(CH2)1()CHO)、 6—メチルぺプタナール （（CH3)2CH(CH 2)4CH〇）、 1 1—メチルドデカナール （（CH3)2CH(CH2)10CHO) などが挙 げら^ bる。
また、 本発明にかかる電子放出素子において、 前記非環式炭化水素は、 少なく とも 1つの不飽和結合を有する非環式炭化水素とすることができる。 特に、 非環 式炭化水素が飽和炭化水素である場合には、 シリコンなどの半導体の表面との反 応性に乏しく、 化学吸着が困難となる。 かかる場合に、 非環式炭化水素に反応性 の高い二重結合もしくは三重結合などの不飽和結合を少なくとも 1つ有する非環 式炭化水素をシリコンなどの半導体の表面に作用させると、 反応性の高い二重結 合もしくは三重結合の部分が反応 ·吸着して、 半導体表面をアルキル基が取り卷 く構成を実現できる。 また、 前記不飽和結合を有する非環式炭化水素において、 炭素数が 1 7を越えると前記非環式炭化水素中に占める不飽和結合の割合が低下 し半導体表面への化学吸着力が低下する。
前記不飽和結合を有する非環式炭化水素としては、 1—ォクテン （CH3(CH 2)5CH=CH2)、 1—デセン（CH3(CH2)7CH=CH2)、 1—ドデセン（CHS(C H2)9CH=CH2)、 1一へキサデセン （CH3(CH2)13CH=CH2)、 6—メチル — 1一ヘプテン（（CH3)2CH(CH2)4CH=CH2)、 2—^チルー 1一ノネン（C H3(CH2)6C(CH3) = CH2)、 1 1一メチル一 1一トリデセン （（CH3)2CH(C H2)8CH=CH2)、 2, 4—ジメチルー 1一ヘプテン （CH3(CH2)2CH(CH3) CH2C (CH3) = CH2)、 1， 7—ォクタジェン (C H2= C H (C H2)4C H= C H 2)、 1, 3—デカジエン （CH3(CH2)5CH=CH—CH=CH2) などが挙げら れる。
また、 本発明にかかる電子放出素子において、 前記非環式炭化水素にアルデヒ ド基が結合した化合物は、 CnH2n— 1CHO (nは、 7~17の整数） で表される直 鎖状または分岐状の非環式不飽和アルデヒ ド化合物とすることができる。 アルデ ヒ ド基および不飽和結合を有することにより、 半導体表面との反応性をさらに向 上させ、 より強固な化学吸着を行なうことができる。 かかる化合物として、 2— ォクテン一 1一アーノレ （CH3(CH2)4CH=CHCH〇）、 2—デセン一 1—了一 ノレ （CH3(CH2)6CH=CHCHO)、 2—ドデセン一 1—アーノレ （CH3(CH2)8 CH=CHCHO)、 2_へキサデセン一 1—アール （CH3(CH2)12CH=CH CHO)、 6—メチルー 2—ヘプテン一 1一アール ((CH3)2CH(CH2)2CH = CHCHO)、 1 1—メチル一 2—ドデセン一 1一アール （（CH3)2CH(CH2)7 CH=CHCHO)、 2, 6—ジメチルー 5—ヘプテン一 1一アール （（CH3)2C = CH(CH2)2CH(CH3) CH〇） などが挙げられる。
本発明にかかる画像形成装置は、 上記の本発明にかかる電子放出素子を帯電装 置として用いた画像形成装置であって、 前記電子放出素子を大気中で電子放出さ せて静電潜像担持体を帯電させることを特徴とする。 上記の本発明にかかる電子 放出素子は、 半導体層の半導体表面に有機化合物を吸着させることにより、 半導 体表面を安定化させ、 半導体表面に大気中の気体分子が吸着するのを防止し、 電 子放出素子における前記気体分子による電気的特性の変化および電子放出電流の 減少を抑制することができるため、 帯電装置として用いることにより、 静電潜像 担持体を帯電させることができる。
また、 本発明にかかる画像形成装置は、 上記の本発明にかかる電子放出素子を 電荷供給装置として用いた画像形成装置であって、 前記電子放出素子を大気中で 電子放出させて静電潜像担持体上に直接潜像を形成させることを特徴とする。 上 記の本発明にかかる電子 ¾C出素子は、 半導体層の半導体表面に有機化合物を吸着 させることにより、 半導体表面を安定化させ、 半導体表面に大気中の気体分子が 吸着するのを防止し、 電子放出素子における前記気体分子による電気的特性の変 化および電子放出電流の減少を抑制することができるため、 電荷供給装置として 用いることにより、 静電潜像担持体上に直接潜像を形成させることができる。
したがって、 本発明にかかる画像形成装置においては、 従来の放電型帯電装置 で問題となつていたオゾンの発生が生じることは無く、 より簡略化された画像形 '成装置となる。
以下、 本発明の実施形態について、 図面に基づいて具体的に説明する。
(実施形態 1 )
図 1を参照して、 本発明にかかる一の電子放出素子 1 1は、 裏面にォーミック 電極 1 3 aを形成した n型シリコンからなる半導体基板 1 3 bの上に、 半導体層 1 4として多孔質ポリシリコン層が形成されており、 多孔質ポリシリコン層のポ リシリコン表面に有機化合物を吸着させて有機化合物吸着層 1 5が形成されてお り、 さらにその表面に上部電極 1 6が形成されている。 こ-こで、 多孔質ポリシリ コン層の表面に図 1に図示されている有機化合物吸着層 1 5が形成されるととも に、 図示はしていないが多孔質ポリシリコン層内部におけるポリシリコン表面に. も.有機化合物吸着層が形成されている。 また、 n型シリコンからなる半導体基板 1 3 bは電気導電性が高く、 ォーミック電極 1 3 aと一体的に下部電極 1 3とし ての機能を有する。
上記、 多孔質ポリシリコン層は以下の方法により作製した。 まず、 n型シリコ , ンからなる導電性基板 1 3 bの表面に L P C V D法 （Low Pressure Chemical Vapor Deposition；低圧化学気相成長法） により厚さが約 1 . 5 μ πιノンドープ のポリシリコン層を形成した。 次に、 5 0質量％のフッ化水素水溶液とエタノー ノレとを質量比 1 ： 1で混合した混合液中で、 ポリシリコン層を正極とし白金電極 を負極として定電流陽極酸化処理を施し、 ポリシリコン層の一部もしくは全部を 多孔質化して、 多孔質ポリシリコン層を得た。 ここで、 多孔質ポリシリコン層の 孔径は約 1 0 n m〜 1 0 0 n m程度であった。 なお、 陽極酸化中には 5 0 0 Wの タングステンランプによりポリシリコン層の表面に光照射を施す。 最後に、 多孔 質化したポリシリコン層に対し、 約 9 0 0 °〇の条件で1 丁0 (Rapid Thermal Oxidation； 、速熱酸化） 処理を施し、 酸化膜を形成した。
次に、 以下のようにして、 上記で得られた多孔質ポリシリコン層のポリシリコ ン表面に有機化合物を吸着させて有機ィヒ合物吸着層 1 5を形成させた。たとえば、 上記の多孔質ポリシリコン層付素子を十分に脱水処理し 9 0 °Cに保った状態の n —デカナール （C H3 (C H2)8C HO) 中に投入する。 約 3 0分間処理することに より、 図 8に示すように、 多孔質ポリシリコン層のポリシリコン表面に残存する 水素終端部分と n—デカナールのアルデヒド基とが反応し、 ポリシリコン表面に n—デカナールの長鎖のアルキル基 （n = 9 ) が化学吸着して、 有機化合物吸着 層が形成する。
さらに、 図 1に示すように、 半導体層 1 4である多孔質ポリシリコン層のポリ シリコン表面に形成された有機化合物吸着層 1 5の表面上に、 蒸着もしくはスパ ッタ法により、 上部電極 1 6として金電極薄膜層を約 1 5 n mの厚みで形成する ことにより、 本 明にかかる電子放出素子 1 1を得た。 なお、 この電極薄膜層の 材料としては、 金の他、 ァノレミ、 タングステン、 ニッケル、 白金、 クロムまたは チタンなどの金属や I T O (Indium Tin Oxide) などの金属酸化物を用いること ができる。
上記のように作製した電子放出素子は、 以下の様にして駆動させることができ る。 すなわち、 図 3を参照して、 電子放出素子 1 1の上部電極 1 6と対向する位 置に l mmの距離を設けてコレクタ電極 3 7を配置し、 上部電極 1 6 (正極） と 下部電極 1 3 (負極） との間に直流電圧 Vpsを印加し、 コレクタ電極 3 7と上部 電極 1 6との間に 1 Q 0 Vの直流電圧 Vcを印加することで、 電子放出素子を駆 動させると、 電子 3 0が放出される。
ここで、 上部電極 1 6と下部電極 1 3との間に流れるダイォード電流 I psと、 上部電極 1 6から放射される電子および大気中のマイナスイオンによりコレクタ 電極 3 7に流れる放出電流 I eとを測定した結果を図 4に示す。 図 4において、 横軸は電子放出素子に印加した直流電圧 Vpsの値、縦軸は電流密度をログスケー ルで示し、 ♦はダイォード電流 I psを、 口は放出電子電流 I eを示す。 図 4に示すように、 大気中であるにもかかわらず、 素子印加電圧 Vpsを 2 1 V としたときに 4 . 5 μ Α/ c m2の放出電流 I eが観測された。 この電流は、 本発 明にかかる電子放出素子より放出された電子が大気中の気体分子に電子付着し、 負イオンとなつた状態でコレクタ電極まで搬送されることに依る電流が大半であ ると考えられる。 4 . 5 Α/ c m2という電流量は、 レ^"ザ一プリンタやデジタ ノレ複写機に用いられる電子写真技術の感光体帯電に応用可能な電流量であり、 図 3においてコレクタ電極 3 7を感光体 （図示せず） に置き換える構成で実現でき る。
ここで、 参考のため、 半導体層表面に有機化合物を吸着させていない従来の電 子放出素子を連続駆動させたときの電子放出電流量の変化を測定した結果を図 5 に示す。 上記のように陽極酸化による多孔質化後 R T Oで酸化膜を形成する方法 で作製した電子放出素子を、 大気中および大気圧アルゴン （A ir ) 中で連続駆動 させたときの劣化特性を、 図 5においてそれぞれ細線と太線とで示す。 大気圧 A r中での劣化は僅かであるのに対し、 大気中ではほぼ 3桁強の大幅な電流劣化と なる。 この A r中の実験結果から、 本発明の電子放出素子は、 大気圧中で駆動し てもガス分子のイオン化によるスパッタリング破壌を受けず、 安定動作すること がわかる。 しかし大気中の実験結果から、 イオンによるスパッタリング破壌とは 別の要因で大きく劣化することがわかった。 すなわち、 大気中では、 空気を構成 する様々なガス分子（窒素、酸素、二酸化炭素、水、 メタン、水素、窒素酸化物、 アンモニアなど） が電子放出素子の半導体層の半導体表面に吸着するため、 特に 電子放出素子駆動時に半導体層たるポリシリコン層のポリシリコン表面と化学反 応を起こし、 電子放出素子を変質させ特性を劣化させるものと考えられる。 電子放出素子における上部電極の金属薄膜の厚みは、 約 1 5 n mである。 この ような薄膜の上部電極では緻密で隙間のない膜を形成することは難しく、 大気中 の様々な気体分子を通過させてしまう。 また、 電子放出素子のポリシリコン層を 陽極酸化により多孔質化し、 R T Oな.どで酸化膜を形成することにより、 ポリシ リコン層の表面を S i 02の薄膜で覆っても、 S i 02膜は薄膜であるため緻密で はなく、 水素終端などの形態のポリシリコン表面が残存している。 したがって、 かかるポリシリコン層表面の終端水素などに、 大気中に存在する酸素 '窒素 '水 などの分子が吸着し、 素子駆動による電流の影響で酸化などの化学変化を起こし 素子特性を劣化させるものと考えられる。
次に、 半導体層の半導体表面に有機化合物を吸着させた本発明にかかる電子放 出素子 （図 6の凡例において発明品） を連続駆動させたときの電子放出電流量の 変化を図 6に太線として示す。 なお、 図 6の細線は、 半導体層の半導体表面に有 機化合物を吸着させていない従来の電子放出素子 （図 6の凡例において従来品） についての電子放出電流量の変化を示す。 図 6に示すように、 半導体層の半導体 表面に n—デカナールを吸着させることにより、 5分後の電子放出電流量におい て 0 . 3 7桁、 3 0分後の電子放出電流量において 0 . 8 2桁向上した。
上記の半導体層の半導体表面への有機化合物の吸着により、 半導体表面上に存 在するポリシリコンの水素終端部分をアルキル基に置き換えた有機化合物吸着層 ができるため電子放出素子の電子放出特性を安定化できるものと考えられる。 す なわち、 長鎖のアルキル基を吸着させることにより、 半導体層の半導体表面を大 気中の様々な気体分子の吸着から保護することができ、 さらに気体分子と反応し やすい準活性な半導体表面 （ポリシリコン半導体表面の水素終端部分など） に有 • '機化合物を化学吸着させることで安定化させることができるため、 連続駆動の際 ' における劣化を改善できたものと考えられる。 また、 長鎖のァノレキノレ基は疎水性 を発揮するため特に水分子の吸着を防止し酸化の過剰な進行を防止し、 素子を安 定化すると考えられる。
上記のように、 半導体層の半導体表面に有機化合物を吸着させて有機化合物吸 着層を形成させることにより、 長期間大気中で安定して動作できる電子放出素子 を実現化することができる。
(実施形態 2 )
多孔質ポリシリコン層のポリシリコン表面に有機化合物を吸着させる際に、 n ードデカナール （C H3 ( C H2) lc C H O) を用いた以外は、 実施形態 1と同様にし て、 本発明にかかる別の電子放出素子 （図 7の凡例において発明品） を得た。 か かる発明品を、 実施形態 1と同様にして連続駆動させたときの電子放出電流量の 変化を図 7に太線として示す。 ここで、 図 7の細線は、 半導体層の半導体表面に 有機化合物を吸着させていなレ、従来の電子放出素子（図 7の凡例において従来品） についての電子放出電流量の変化を示す。 図 7に示すように、 半導体層の表面に n -ドデカナ一ルを吸着させることにより、 5分後の電子放出電流量において 1 . 3 2桁向上した。
(実施形態 3 )
多孔質ポリシリコン層のポリシリコン表面に有機化合物を吸着させる際に、 1 ーデセン（C H3 ( C H2) 7 C H = C H2)を用いた以外は、実施形態 1と同様にして、 本発明にかかる電子放出素子 1 1を得た。 ここで、 多孔質ポリシリコン層のポリ シリコン表面への 1—デセンの吸着により、 図 9に示すように、 多孔質ポリシリ コン表面に残存する水素終端部分と 1ーデセンのビュル基とが反応し、 ポリシリ コン表面に 1ーデセンの長鎖のアルキル基 （n = 9 ) が化学吸着して、 有機化合 物吸着層が形成される。
なお、 シリコン表面への有機化合物の吸着状態すなわち有機化合物吸着層の状 態は、 D R I F T (Diffuse Reflectance Infrared Fourier - transform)、 刁ーン ェ電子分光またはラマン分光などによって分析できる。
(実施形態 4 )
図 2を参照して、 本発明にかかる別の電子放出素子 2 1は、 ガラスからなる絶 縁や生基板 2 2の表面に下部電極 2 3を形成し、 その表面上に半導体層 2 4として 多孔質ポリシリコン層が形成されており、 多孔質ポリシリコン層のポリシリコン 表面に有機化合物を吸着させて有機化合物吸着層 2 5が形成されており、 さちに その表面に上部電極 2 6が形成されている。 ここで、 多孔質ポリシリコン層の表 面に図 2に図示されている有機化合物吸着層 2 5が形成されるとともに、 図示は していないが多孔質ポリシリコン層内部におけるポリシリコン表面にも有機化合 物吸着層が形成されている。 また、 ガラスからなる絶縁体基板 2 2上の下部電極 2 3の材料としては、 たとえば、 ァノレミ、 タングステン、 金、 ニッケル、 白金、 クロム、 チタンなどの金属や I T Oなどの金属酸化物を用いることができる。 ま た、 下部電極 2 3は蒸着もしくはスパック法により形成される。
下部電極 2 3を施した絶縁体基板 2 2の表面上の多孔質ポリシリコン層は、 以 下の方法で作製した。 まず、 ガラスからなる絶縁体基板 2 2の表面に形成した下 部電極 2 3の表面上に、 L P C V D法により厚さが約 1 . 5 mノンドープのポ リシリコン層を形成した。 次に、 5 0質量％のフッ化水素水溶液とエタノールと を質量比 1 ： 1で混合した混合液中で、 ポリシリコン層を正極とし白金電極を負 極として定電流陽極酸化処理を施し、 ポリシリコン層の一部もしくは全部を多孔 質化して、 多孔質ポリシリコン層を得た。 ここで、 多孔質ポリシリコン層の孔径 は約 Ι Ο η η！〜 1 0 0 η m程度であつた。 なお、 陽極酸化中には 5 0 0 Wのタン ダステンランプによりシリコン層の表面に光照射を施した。 最後に、 約 1 0 %の 希硫酸中でシリコン基板を正極とし白金電極を負極として定電流を流し、 E C O (Electrochemical Oxidation；電気化学酸化） 処理を施し、 酸化膜を形成した。 かかる E C O処理による製造プロセスにおいては、 プロセス温度が低温になるた め、 基板材料の制約が緩和され、 ガラスなどを基板材料として用いることができ る。 さらに、 陽極酸化処理に引き続きウエット処理にて多孔質ポリシリコン層を 酸化することができるから、 急速熱酸化による酸化に比べてプロセスを簡略化す ることができる。
上記多孔質ポリシリコン層のポリシリコン表面への有機化合物吸着層の形成お よびその後の上部電極の形成については、 実施形態 1と同様に行なった。
(実施形態 5 )
図 1 0を参照して、 本発明にかかる電子放出素子を用いた帯電装置 5 2は、 電 子放出素子 1 1の上部電極 1 6と対向する位置に、 電極 4 8と感光体層 4 9とか ら構成される感光体 4 7を配置したものである。 電子放出素子 1 1の上部電極 1 6と感光体 4 7との距離を 1 mmとし、 コレクタ電圧 Vcを 8 0 0 V、 素子印加 電圧 Vpsを 2 0 Vの条件で感光体の帯電を行なった。 この帯電動作を行なうとき、 上部電極 1 6の上部空間にはイオン搬送電界が形成されるため、 放出された電子 4 0は効率よく感光体へと運ばれる。 大気中での電子放出であるため、 放出され た電子の大部分は大気中の気体分子に付着し、 マイナスイオンとして搬送される と考えられる。 このような構成で半導体層の表面に有機化合物を吸着させた本発 明にかかる電子放出素子を駆動することにより、 大気中でも安定に感光体表面を 8 0 0 V近傍まで帯電することができた。
(実施形態 6 ) 本発明にかかる電子放出素子を帯電装置として用いた一の画像形成装置につい て、 具体的に説明する。
まず、 図 1 1を参照して、 画像形成装置の概略構成を説明する。 感光体 5 1は 画像形成装置本体のほぼ中央部に配置され、 画像形成動作時に矢印方向に一定速 度で回転駆動されるドラム形状に形成された静電潜像を担持する潜像担持体を構 成する感光体である。 この感光体 5 1の周囲に対向するように各種の画像形成プ '口セス手段を行なう装置が配置されている。
上記画像形成プロセスを構成する手段を行なう装置として、 感光体 5 1表面を 均一に帯電する帯電装置 5 2、 図示しない画像に応じた露光 5 3による像を照射 する光学系、 前記光学系により露光されることで感光体 5 1表面に形成された静 電潜像を可視像化するための現像装置 5 4、 現像された像 （すなわち、 トナー 6 0の像） を適宜搬送されてくるシート状の用紙 6 1に転写する転写装置 5 5、 転 写後に感光体 5 1表面に転写されなかった残留現像剤 （残留トナー） を除去する クリーニング装置 5 6、 および感光体 5 1表面に残る帯電電荷を除去する除電装 置 5 7などが、 この順序で感光体 5 1の回転方向に配置されている。
用紙 6 1は、 たとえばトレイまたはカセットに多量に収容されており、 前記収 容された用紙が給送手段にて 1枚給紙され、 上記転写装置 5 5が配置された感光 '体 5 1と対向する転写領域へと、 感光体 5 1表面に形成されたトナー像の先端と 一致するように送り込まれる。 この転写後の用紙 6 1は、 感光体 5 1より剥離さ れ、 定着装置 5 8へと送り込まれる。
定着装置 5 8は、 用紙上に転写された未定着のトナー像を永久像として定着さ せるものであって、 トナー像と対向する面が、 トナーを溶融し、 定着させる温度 に加熱されたヒートローラからなり、 該ヒートローラに対して加圧され用紙 6 1 をヒートローラ側へと密着させる加圧ローラなどを設けて構成している。 この定 着装置 5 8を通過した用紙 6 1は、 画像形成装置外へと排出ローラを介して図示 しない排出トレィ上に排出処理される。
上記図示しない光学系は、 本発明の画像形成装置がプリンタゃデジタノレ複写機 であるため、 光学系は半導体レーザを画像データに応じて〇 N— O F F駆動した 光像を照射する。 特にデジタル複写機においては、 コピー原稿からの反射光を C C D素子などの画像読取センサにて読取った画像データを上記半導体レーザを含 む光学系へと入力し、画像データに応じた光像を出力するようにしている。また、 プリンタにおいては、 他の処理装置、 たとえばワードプロセッサやパーソナルコ ンピュータなどからの画像データに応じた光像に変換し、 これを照射するように している。 この 像への変換は、 半導体レーザだけでなく、 L E D素子、 液晶シ ャッタなどが利用される。
以上のようにして、 画像形成装置における画像形成動作を開始すれば、 感光体 5 1が矢印方向に回転駆動ざれ、 帯電装置 5 2にて感光体 5 1表面が特定極性の 電位に均一帯電される。 この帯電後に、 上述した図示しない光学系による露光 5 3により光像が照射され、 その光像に応じた静電潜像が感光体 5 1表面に形成さ れる。 この静電潜像を可視化するために次の現像装置 5 4にて現像される。 この 現像は、 本発明にかかる一の画像形成装置においては一成分トナーによる現像で あって、 前記トナーは、 感光体 5 1表面に形成された静電潜像に、 たとえば静電 気力により選択的に吸引され、 現像が行われる。
このようにして現像された感光体 5 1表面のトナー像は、 適宜感光体 5 1の回 転に同期して搬送されてくる用紙 6 1に、 転写領域に配置された転写装置 5 5に て静電転写される。 この転写は、 トナーの帯電極性と逆の極性にて転写装置 5 5 が用紙 6 1の背面を帯電させることで、 トナー像を用紙 6 1側へと転移させるこ とにより行なう。 転写後、 感光体 5 1表面には転写されなかったトナー像の一部 が残留し、 この残留トナーが、 クリーニング装置 5 6にて感光体 5 1表面から除 去され、 感光体 5 1を再利用するために除電装置 5 7にて感光体 5 1表面が均一 電位、 たとえば、 ほぼ 0電位に除電する。
—方、 転写後の用紙 6 1は、 感光体 5 1より剥離され、 定着装置 5 8へと搬送 される。 この定着装置 5 8にて、 用紙 6 1上のトナ^"像は、 溶融されてローラ間 で加えられる圧力により用紙 6 1に圧着され融着される。 この定着装置 5 8を通 過する用紙 6 1は、 画像形成済み用紙として画像形成装置の外部に設けられてい る排出トレイなどに排出処理される。
このような電子写真方式の画像形成装置の帯電装置 5 2としては、 従来からコ ロナ放電を原理とする帯電装置が一般的である。 具体的には、 φ 6 0 μ ιη程度の タングステンワイヤーに高圧を印加するワイヤーチャージヤー方式、 鋭利な先端 形状を有する複数個のノコ歯に高圧を印加するノコ歯チャージヤー方式、 感光体 にローラを接触させ高圧を印加するローラ帯電方式などが知られているが、 いず れも放電を原理とする帯電装置であるため、 多量のオゾンが発生することが問題 となっていた。 本発明にかかる電子放出素子 1 1を図 1 1の帯電装置 5 2として 用いれば、 放電ではなく電子放出を原理とするため、 オゾンの笼生を回避できる 画像形成装置を提供できる。
(実施形態 7 )
次に、 本発明にかかる電子放出素子を電荷供給装置として用いた一の画像形成 装置について、 具 的に説明する。 上記において説明したように感光体を帯電に より均一帯電し、 光ビーム露光して静電潜像を形成する方法が一般的であるが、 Ion Printing Technologyのような電荷供給装置により、 絶縁体もしくは感光体 上にイオンを直接供給して静電潜像を形成することも可能である。 このような直 接潜像形成方式は、 従来の帯電と露光の 2つのプロセスを 1度に簡略化できるた め、画像形成装置の小型化に有利である。また静電潜像担持体が感光体の場合は、 材料の制約や摩耗の問題や膜の絶縁破壊の問題があるため、 膜厚や比誘電率など の設計事項を大幅に変更することができないが、 電荷供給装置による直接潜像形 成方式の場合は、 静電潜像担持体として必ずしも感光体を必要とせず、 一般の絶 縁体とすることができる。 したがって、 材料選択の自由度が増すことができる。 これにより、 静電潜像担持体の耐摩耗性や解像度を改良することができる。 図 1 2を参照して、 直接潜像形成を可能とする電荷供給装置 7 2を用いたとき の画像形成プロセスの概略を説明する。 図 1 1に示した従来の感光体を用いた画 像形成プロセスとの違いは、 静電潜像担持体が感光体 5 1から誘電体ドラム 7 1 となり、 帯電装置 5 2、 露光 5 3、 除電装置 5 7の 3つが電荷供給装置 7 2にな つた点である。 静電潜像形成方法が感光体と光を用いたものから、 イオンもしく は電子を直接供給する方法に変わっただけで、 その他のプロセスは同様である。 なお、 静電潜像担持体は必ずしも誘電体ドラムである必要はなく、 従来の感光体 を用いてもよい。 また、 図 1 3に上記電荷供給装置 7 2の概略構造図を示す。 基板 8 1は、 ポリ シリコン表面に有機化合物を吸着させた多孔質ポリシリコン層を含むシリコン基 板またはガラス基板で構成される。 基板 8 1上には電子放出素子部 8 3が複数個 配列されている。 電子放出素子部 8 3の最表面は上記の薄膜状の上部電極で構成 されており、 複数個の素子を選択的に駆動制御するためのドライバ I C 8 2と配 線 8 4によって接続されている。 このような構造の電荷供給装置によって、 図 1 2の誘電体ドラム 7 1上にイオンもしくは電子を直接供給し、 任意の静電潜像を 描画することができるものである。 図 1 3は概略構造図であるため 2 0個の電子 放出素子部を描いたにすぎないが、 実際には約 3 0 O mm長さに渡って 6 0 O D P I (Dot per Inch) の密度で複数の素子を配列することにより、 A 3の紙サイ ズまで対応可能なプリンタ ·複写機の静電潜像が形成できる。
従来の電荷供給装置は従来の帯電装置と同様、 放電を原理としてイオンを発生 するものであったため、 多量のオゾンが発生することが問題となっていた。.本発 明の電子放出素子を図 1 3の電荷供給装置 7 2として用いれば、 放電ではなく電 子放出を原理とするためオゾンの発生を回避するとともに、 電荷供給装置による 直接潜像形成により簡略化した画像形成装置を提供できる。
(実施例 1〜実施例 9 )
実施形態 1と同様の条件において、 表 1に示す有機化合物を半導体層の半導体 表面に吸着させたときの電子放出量の向上桁数を調べた。 ここで、 実施例 1、 実 施例 2、 実施例 4は、 それぞれ上記の実施形態 1、 実施形態 2、 実施形態 3に対 応するものである。
表 1
実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5 実施例 6 実施例 7 実施例 8 実施例 9 類別 アル亍 *ヒ アルテ' tト'基 アルテ * tに 不飽和結 不飽和結 不飽和結 不飽和結合 分岐状 + 不飽和結 基 ム
σ α 口 X 2 不飽和結 合 +アル亍'
口
有機化合物名 n-f*カナ—ル n- 亍 *カナ- n—才クタナール 1ー亍'セン 1 -へキサ亍 *セン 1,7 -ォクタシ'ェ 2, 4-yメチ 2, 6 -シ'メチ ル ン ル- 1-へフ。亍 ル- 5 -へフ。テ ン ン -1千ル 化学式 Cn3 (Cn3) 8 GH3 (Gr¾) to GH3 (G ノ 6 CH3 (Cn2) 7 CH3 (Gn2) g CH3 (Cn2) 13 CH2=CH(CH2) GH3 (CH2) 2 (CH3)2C=
CHO GHO CHO GH=CH2 CH二 GH2 GH=GH2 4GH二/H CH(CH3)C CH(GH2)2
H2C(CH3) CH(CH3)C =GH2 HO 電子 放電 0. 37 1. 32 0. 53 1. 1 8 0. 65 0. 46 放出 5分後
/ し里
放電 0. 82 0. 45 2. 02 1. 25
向上桁
30分後
表 1に示すように、 非環式炭化水素に少なくともアルデヒド基が結合した化合 物または少なくとも 1つの不飽和結合を有する非環式炭化水素が半導体層の半導 体表面に吸着することにより、 電子放出量は 0 . 3 7桁〜 2 . 0 2桁向上した。 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的な ものではないと考えられるべきである。 本発明の範囲は、 上記した説明でなくて 特許請求の範囲によつて示され、 特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のす ベての変更が含まれることが意図される。 産業上の利用可能性
上記のように、 本発明は、 電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置に広 く利用することができる。 .

Claims

請求の範囲
I. 上部電極 （16, 26) と下部電極 （13, 23) との間に半導体層 （14, 24) が形成されている電子放出素子 （11， 21) であって、前記半導体層 （1 4， 24) の半導体表面に有機化合物を吸着させて有機化合物吸着層 （15, 2 5) を形成させることを特徴とする電子放出素子。
2. 前記半導体層 （14, 24) シリコンからなり、 その一部または全部を 多孔質とした多孔質シリコン半導体層である請求項 1に記載の電子放出素子。
3. 前記半導体層 （14, 24) 力 ポリシリコンからなり、 その一部または全 部を多孔質とした多孔質ポリシリコン半導体層である請求項 1に記載の電子放出 素子。
4. 前記有機化合物が、 非環式炭化水素である請求項 1に記載の電子放出素子。
5. 前記非環式炭化水素が、 炭素数 7以上の直鎖状または分岐状の非環式炭化水 素である請求項 4に記載の電子放出素子。
6. 前記非環式炭化水素が、 少なくとも 1つの不飽和結合を有することを特徴 とする請求項 4に記載の電子放出素子。
7. 前記不飽和結合を有する非環式炭化水素が、 CnH2n (IIは、 7〜17の整 数） で表される直鎖状または分岐状不飽和炭化水素である請求項 6に記載の電子 放出素子。
8. 前記有機化合物が、 非環式炭化水素に少なくともアルデヒ ド基が結合した化 合物である請求項 1に記載の電子放出素子。
9. 前記非環式炭化水素が、 炭素数 7以上の直鎖状または分岐状の非環式炭化水 素である請求項 8に記載の電子放出素子。
10.前記非環式炭化水素にアルデヒド基が結合した化合物が、 CnH2n+1CHO(n は、 7〜17の整数） で表される直鎖状または分岐状飽和アルデヒド化合物であ る請求項 8に記載の電子放出素子。
I I.前記非環式炭化水素にアルデヒド基が結合した化合物が、
Figure imgf000021_0001
は、 7〜17の整数） で表される直鎖状または分岐状の非環式不飽和アルデヒ ド 化合物である請求項 8に記載の電子放出素子。
12. 上部電極 （16, 26) と下部電極 （1 3, 23) との間に半導体層 （1 4， 24) が形成され、 前記半導体層 （14, 24) の半導体表面に有機化合物 を吸着させて有機化合物吸着層 （15， 25) が形成されている電子放出素子を 帯電装置とし.て用いた画像形成装置であって、 前記電子放出素子を大気中で電子 放出させて静電潜像担持体を帯電させることを特徴とする画像形成装置。
1 3. 上部電極 （16, 26) と下部電極 （1 3， 23) との間に半導体層 （1
• 4, 24) が形成され、 前記半導体層 （14, 24) の半導体表面に有機化合物 を吸着させて有機化合物吸着層 （15， 25) が形成されている電子放出素子を 電荷供給装置として用いた画像形成装置であって、 前記電子放出素子を大気中で 電子放出させて静電潜像担持体上に直接潜像を形成させることを特徴とする画像
PCT/JP2004/005278 2003-04-21 2004-04-13 電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置 WO2004095146A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/550,750 US7307379B2 (en) 2003-04-21 2004-04-13 Electron emitting element and image forming apparatus employing it

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-116091 2003-04-21
JP2003116091A JP4216112B2 (ja) 2003-04-21 2003-04-21 電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004095146A1 true WO2004095146A1 (ja) 2004-11-04

Family

ID=33307975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/005278 WO2004095146A1 (ja) 2003-04-21 2004-04-13 電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7307379B2 (ja)
JP (1) JP4216112B2 (ja)
CN (1) CN100422866C (ja)
WO (1) WO2004095146A1 (ja)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001063883A2 (en) * 2000-02-25 2001-08-30 Telecommunication Systems, Inc. Prepaid short messaging
JP4608692B2 (ja) * 2004-12-14 2011-01-12 独立行政法人物質・材料研究機構 大気中電子放出特性を有する電子放出素子とその製造方法、および、この素子を使用した電子放出方法
JP4740613B2 (ja) * 2005-03-03 2011-08-03 富士フイルム株式会社 半導体、機能性素子、エレクトロクロミック素子、光学デバイス及び撮影ユニット
US7715760B2 (en) 2005-04-19 2010-05-11 Ricoh Company, Ltd. Charging device, and process cartridge and image forming apparatus using the same
KR100730168B1 (ko) * 2005-11-22 2007-06-19 삼성에스디아이 주식회사 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
US7808169B2 (en) * 2006-01-12 2010-10-05 Panasonic Corporation Electron emitting device and electromagnetic wave generating device using the same
US7728503B2 (en) 2006-03-29 2010-06-01 Ricoh Company, Ltd. Electron emission element, charging device, process cartridge, and image forming apparatus
JP2007265884A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Ricoh Co Ltd 電子放出素子、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
WO2009066723A1 (ja) * 2007-11-20 2009-05-28 Sharp Kabushiki Kaisha 電子放出素子、電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、および電子放出素子の製造方法
JP4303308B2 (ja) 2007-11-20 2009-07-29 シャープ株式会社 電子放出素子、電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、および電子放出素子の製造方法
JP4314307B1 (ja) * 2008-02-21 2009-08-12 シャープ株式会社 熱交換装置
US8299700B2 (en) 2009-02-05 2012-10-30 Sharp Kabushiki Kaisha Electron emitting element having an electron acceleration layer, electron emitting device, light emitting device, image display device, cooling device, and charging device
JP4932864B2 (ja) * 2009-02-24 2012-05-16 シャープ株式会社 電子放出素子、電子放出装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、電子放出素子の製造方法
CN101814405B (zh) 2009-02-24 2012-04-25 夏普株式会社 电子发射元件及其制造方法、使用电子发射元件的各装置
JP4768051B2 (ja) * 2009-05-14 2011-09-07 シャープ株式会社 電子放出素子の製造方法、電子放出素子、電子放出装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置
JP4768050B2 (ja) * 2009-05-14 2011-09-07 シャープ株式会社 電子放出素子、電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、電子放出素子の製造方法
JP5133295B2 (ja) * 2009-04-23 2013-01-30 シャープ株式会社 電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、および電子放出素子の駆動方法
JP4932873B2 (ja) 2009-05-19 2012-05-16 シャープ株式会社 自発光素子、自発光装置、画像表示装置、自発光素子駆動方法、および自発光素子の製造方法
JP4732534B2 (ja) 2009-05-19 2011-07-27 シャープ株式会社 電子放出素子、電子放出装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置
JP5073721B2 (ja) * 2009-05-19 2012-11-14 シャープ株式会社 電子放出素子、電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、電子放出素子の製造方法
JP4732533B2 (ja) 2009-05-19 2011-07-27 シャープ株式会社 電子放出素子及びその製造方法、並びに、電子放出装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置
JP4777448B2 (ja) 2009-05-19 2011-09-21 シャープ株式会社 電子放出素子、電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、帯電装置、画像形成装置、及び電子線硬化装置
CN101930884B (zh) 2009-06-25 2012-04-18 夏普株式会社 电子发射元件及其制造方法、电子发射装置、自发光设备、图像显示装置
JP5128565B2 (ja) * 2009-09-18 2013-01-23 シャープ株式会社 電子放出素子、電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、および電子放出素子の製造方法
JP4927152B2 (ja) * 2009-11-09 2012-05-09 シャープ株式会社 熱交換装置
JP4880740B2 (ja) 2009-12-01 2012-02-22 シャープ株式会社 電子放出素子及びその製造方法、並びに、電子放出装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置
CN102681397B (zh) * 2011-03-09 2016-08-31 富士施乐株式会社 充电装置、用于图像形成装置的盒和图像形成装置
US8866068B2 (en) 2012-12-27 2014-10-21 Schlumberger Technology Corporation Ion source with cathode having an array of nano-sized projections
JP2015034969A (ja) 2013-07-12 2015-02-19 株式会社リコー 帯電装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ、及びイオン発生装置
CN104795300B (zh) * 2014-01-20 2017-01-18 清华大学 电子发射源及其制备方法
CN104795296B (zh) * 2014-01-20 2017-07-07 清华大学 电子发射装置及显示器
CN104795294B (zh) * 2014-01-20 2017-05-31 清华大学 电子发射装置及电子发射显示器
CN104795298B (zh) * 2014-01-20 2017-02-22 清华大学 电子发射装置及显示器
CN104795293B (zh) * 2014-01-20 2017-05-10 清华大学 电子发射源
CN104795295B (zh) * 2014-01-20 2017-07-07 清华大学 电子发射源
CN104795292B (zh) * 2014-01-20 2017-01-18 清华大学 电子发射装置、其制备方法及显示器
CN104795291B (zh) * 2014-01-20 2017-01-18 清华大学 电子发射装置、其制备方法及显示器
CN104795297B (zh) * 2014-01-20 2017-04-05 清华大学 电子发射装置及电子发射显示器
CN112048209A (zh) * 2020-09-21 2020-12-08 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种填料、接地网防腐涂料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06255168A (ja) * 1993-03-08 1994-09-13 Alps Electric Co Ltd イオン書き込みヘッドおよび印字装置
JPH11329213A (ja) * 1997-10-29 1999-11-30 Matsushita Electric Works Ltd 電界放射型電子源およびその製造方法および平面発光装置およびディスプレイ装置および固体真空デバイス
JP2002174943A (ja) * 2000-03-17 2002-06-21 Ricoh Co Ltd 帯電装置及びそれを用いた電子写真装置
JP2002258585A (ja) * 2001-03-02 2002-09-11 Ricoh Co Ltd 帯電装置のクリーニング方法及び帯電装置
JP2002311683A (ja) * 2001-04-13 2002-10-23 Ricoh Co Ltd 帯電装置及び帯電装置を用いた画像形成装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3226745B2 (ja) 1995-03-09 2001-11-05 科学技術振興事業団 半導体冷電子放出素子及びこれを用いた装置
TW391022B (en) * 1997-10-29 2000-05-21 Mitsubishi Rayon Co Field emission electron source, method of producing the same, and use of the same
JP2000019921A (ja) 1998-07-06 2000-01-21 Canon Inc 画像形成装置
JP4114842B2 (ja) 2000-05-02 2008-07-09 株式会社リコー 帯電装置
JP4141617B2 (ja) 2000-06-14 2008-08-27 株式会社リコー 電荷発生装置及び帯電装置及び画像形成装置
JP2004265603A (ja) 2003-01-14 2004-09-24 Sharp Corp 電子放出装置および電子放出素子クリーニング装置および電子放出素子クリーニング方法
JP4133448B2 (ja) 2003-02-28 2008-08-13 シャープ株式会社 清掃装置および清掃方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06255168A (ja) * 1993-03-08 1994-09-13 Alps Electric Co Ltd イオン書き込みヘッドおよび印字装置
JPH11329213A (ja) * 1997-10-29 1999-11-30 Matsushita Electric Works Ltd 電界放射型電子源およびその製造方法および平面発光装置およびディスプレイ装置および固体真空デバイス
JP2002174943A (ja) * 2000-03-17 2002-06-21 Ricoh Co Ltd 帯電装置及びそれを用いた電子写真装置
JP2002258585A (ja) * 2001-03-02 2002-09-11 Ricoh Co Ltd 帯電装置のクリーニング方法及び帯電装置
JP2002311683A (ja) * 2001-04-13 2002-10-23 Ricoh Co Ltd 帯電装置及び帯電装置を用いた画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4216112B2 (ja) 2009-01-28
CN1777844A (zh) 2006-05-24
US7307379B2 (en) 2007-12-11
CN100422866C (zh) 2008-10-01
US20060186786A1 (en) 2006-08-24
JP2004327084A (ja) 2004-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2004095146A1 (ja) 電子放出素子およびそれを用いた画像形成装置
US7728503B2 (en) Electron emission element, charging device, process cartridge, and image forming apparatus
Reus et al. The SAM, not the electrodes, dominates charge transport in metal-monolayer//Ga2O3/gallium–indium eutectic junctions
US7228091B2 (en) Compact charging method and device with gas ions produced by electric field electron emission and ionization from nanotubes
US8120889B2 (en) Tailored emitter bias as a means to optimize the indirect-charging performance of a nano-structured emitting electrode
JP2007279723A (ja) 定電圧帯電装置用ナノストラクチャ被覆コロナ電極
Cui et al. Room temperature single electron transistor by local chemical modification of carbon nanotubes
CN100440059C (zh) 电子发射装置、带电装置及带电方法
JP4141617B2 (ja) 電荷発生装置及び帯電装置及び画像形成装置
JP4823429B2 (ja) 電子放出装置、帯電装置および画像形成装置
US20060091440A1 (en) Memory device having molecular adsorption layer
US7317285B2 (en) Electron emission device having cleaning function
JP5331952B2 (ja) 固定化方法及びセンシング方法
JP2007265884A (ja) 電子放出素子、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
US9201332B2 (en) Charger, ion generator, image forming apparatus, and process cartridge
JP2002174943A (ja) 帯電装置及びそれを用いた電子写真装置
JP2002278219A (ja) 被帯電体、画像形成装置、帯電器作製方法及び画像形成方法
JP4246402B2 (ja) 画像形成装置
Derakhshandeh et al. Fabrication of 100 nm gate length MOSFET's using a novel carbon nanotube-based nano-lithography
JP2003140444A (ja) 帯電装置および帯電装置を用いた画像形成装置
JP2002311684A (ja) 帯電装置及び帯電装置を用いた画像形成装置
JP2007233068A (ja) 電荷発生装置、帯電装置、画像形成装置、電荷発生方法、帯電方法、及び画像形成方法
JP4231179B2 (ja) 電子写真感光体
JP4231191B2 (ja) 感光体および画像形成装置
CN116584173A (zh) 构造体以及场效应晶体管

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006186786

Country of ref document: US

Ref document number: 10550750

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004810842X

Country of ref document: CN

122 Ep: pct application non-entry in european phase
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10550750

Country of ref document: US