JPS6017452A - 複写機の作製方法 - Google Patents

複写機の作製方法

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JPS6017452A
JPS6017452A JP13073984A JP13073984A JPS6017452A JP S6017452 A JPS6017452 A JP S6017452A JP 13073984 A JP13073984 A JP 13073984A JP 13073984 A JP13073984 A JP 13073984A JP S6017452 A JPS6017452 A JP S6017452A
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JP
Japan
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semiconductor
layer
film
insulating
drum
Prior art date
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Pending
Application number
JP13073984A
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English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication of JPS6017452A publication Critical patent/JPS6017452A/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複写機における選択的に静電気を帯電させる
板またはドラム上の半導体の作製方法に関する。
本発明は、静電複写機において同一パターンを多数回繰
り返し複写印刷する場合特に有効であって、導電性基板
またはドラム上に感光性半導体層と、この半導体層上に
エネルギハンド的に井戸構成を有する電荷を捕獲蓄積さ
せる層とを積層せしめることを特徴とする。
本発明は2つの絶縁または半絶縁膜により半導体のクラ
スタまたは膜の層を挟む構成として電荷を捕獲蓄積させ
る層を形成したもので、かかる層に蓄積させた電荷によ
り黒粉体を吸着し、この吸着された粉体を被複写体に転
写する。さらにごの後同じ電荷により再び黒粉体を吸引
し、また被転写体に転写するという如く、同一電荷によ
り複数回の複写を高速で行わんとしたものである。
本発明はか(の如く基板またはドラムがパターンを不揮
発に記憶し、この記憶情報を用いて複写を行わんとした
ものである。
本発明は導電性基板上にPまたはN型の半4体の第1の
層を設け、該層上に真作または実質的に真性半導体また
は半絶縁体の第2の層を形成したものである。本発明は
かかる半導体または半絶縁体層上に静電荷を流し得る厚
さの絶縁または半絶縁膜に挟まれて半導体のクラスタま
たは膜をサンドウィンチ化した電荷捕獲層を設け、該層
に帯電した静電荷と選択的に光励起された電荷とを再結
合せしめ、またこの静電荷または光励起された多数キャ
リアを裏面の導体に放電せしめることを特徴とする。
従来、静電複写機は真性のII−、VI族の化合物半導
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。しかしこの方式は材料自体が公害物質で
あり、かつ発ガン性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
)行わしめることには必ずしも満足していなかった。
このため本発明はこの光電効果を有する半導体中にI−
N接合またはI−P接合を設置ノ、半導体中に内部電界
を形成せしめ、さらにS/N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を用いたこ
とを特徴としている。
以下にその実施例を図面に従って説明する。
第1図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。即ぢ第1図(A)において、導電性基
板上に光導電性の半導体(1)が設し」られている。第
1図(B)に示す如く、この上に静電気(3)を均一に
分布せしめた。図面では正の電荷を静電気発生源より放
出して、本発明の電荷蒸着層に付着せしめた。さらにこ
の後、第1図(C)に示す如く、光(5)を局部的に吸
着した領域(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気・ポ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。
第2図はこの原理を応用した回転ドラム構造になった半
導体の電子式複写機の原理を示している。
即ち回転ドラムの表面部分はPまたはN型の半導体と真
性または実質的に真性の半導体との多層構造を有し、こ
の上にエネルギバンド的に井戸型を構成する層が第1図
と同様に設けられている。
静電気発生源(8)より放出された静電気はドラムの上
部の井戸型の半導体のクラスタまたは膜内に(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)の反則光(5)がスリッ
ト(9)を経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及び正の電荷の基板導体への
放出により、その反射光(5)に従って静電気(4)の
濃淡ができる。
さらにこの回転ドラムの表面は(12)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」を行う。
さらにこのドラムの回転(スピードはI〜10秒/回転
)と同じスピードにてこの黒粉体の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)は焼付、定
着を経て複写が完成する。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(8)に至る。
第3図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。図面において静電気(3) 、 
m面の導体(2)が設けられ、光照射により電子・ボー
ル対が形成されるが、この半導体はCdS等の化合物半
導体であり真性であるため、フェルミレベル(22)が
中央に存在している。さらにこの半導体(2)の表面に
静電気が吸着して安定状態になったエネルギバンド図が
第3図(B)に示されている。
本発明のドラムを製造したプラズマCVD法を用いた製
造装置を第4図に示す。
即ち、真空可能な反応炉(50)に配設したドラム(4
2)は直径20〜40cm、長さ25〜50cmを有し
ており、このドラム(42)をO8I〜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ームま
たはその化合物よりなり、表面の酸化アルミニュームを
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
にて計またはArおよび11□との混合気体によりドラ
ム表面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。珪化物気体、例えば5ill+、5ill
□C1z + S s Cl 4またはSiF4を(4
0)より導入した。さらにP型半導体を形成する場合に
は、■価の不純物であるB2116. InCl+を同
時にヘリューム等により希釈して導入した。この後、プ
ラズマを1〜50MIIz、1〜10GIlzの周波数
で100W 〜IKHのパワー(高周波出力)を加え、
第4図(A)の縦断面図が示される第4図(B)の如(
、ドラム(42)と電IM (47) 、 (47°)
との間にプラズマ化を生ぜしめ、珪素を主成分とする元
素がドラム上に被着するようにこのドラムを200〜5
00℃に加熱しつつ、かつDCプラズマCVDを行った
。さらにB2O2,InCl3の導入を中止し、真性ま
たは実質的に真性の半導体を形成させた。
反応炉内は珪化物気体特にシランを3〜30χ、He 
97〜10% とし、さらにB 2II 、またはIn
Cl3を0.1〜5χ導入する場合はその里に相当する
希釈材であるヘリュームを少なくした。ヘリュームはす
べての気体中量も軽く、かつ熱伝導率力<Ar等に比べ
て約3倍も大きく、反応炉内の均熱化にきわめて好まし
い希釈ガスであった。
さらにはlleはイオン化する時の電離電圧が21eV
もあり、他の気体の12〜15eνに比べてきわめて大
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
するためには同様にアンモニアを添加した。すると5i
3Nn−x (0<X<4)が形成され、窒素が10〜
50原子χ添加されるとその膜はEgが2.0〜3.O
eVと珪素の1.0〜1゜8eVよりも大きくすること
ができ、加えて耐摩耗性も向上した。本発明の静電複写
機は結果として従来より公知の単純な珪素ではなく、窒
素がIθ〜50原子2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窒素の添加量を大と
した。
かくして、第5図(^)に示す如り、導体基板(2)」
二にP型半導体(21)、真性または実質的に真性の半
導体(23)よりなる半導体層(1)を形成した。次に
この上面に電流を流し得る厚さの絶縁または半絶縁膜(
26)ここでは窒化珪素を10〜100人特に30〜5
0人を漸次積層し、光導電性半導体または半絶縁体の層
とした。この上面に半導体のクラスタ(50)をエネル
ギ的に井戸型を構成するようにして同し反応炉にて作製
した。さらに、その上面に電流を流し得る厚さの第2の
絶縁または半絶縁膜(27)を(26)と同様の作製方
法により形成した。半導体のクラスタ(50)は50人
〜5μの直径をもつ塊状の半導体であり、また各クラス
タ間は互いに電気的に絶縁されている。平均膜厚が50
〜2000人の厚さを有するこのクラスタはシランのみ
を膜(26)上にディポジットしてもよく、またはこの
珪素に0.1〜10原子χの窒素を添加したそのクラス
タの外周辺を窒化した低級窒化物であってもよい。いず
れにしても一度半導体表面よりこの低い(狭い)エネル
ギハントを有する井戸(50)内に静電(1:jを集積
させた場合でも面方向に拡散しない程度に絶縁性がある
ことが必要である。この意味で半導体をクラスタ構造と
し、またその周辺を絶縁性にするだめの窒素を添加する
ことは有効であった。
さらに本発明においてはこの半導体のクラスタまたは膜
の表面に電流を流し得る厚さの絶縁物、ここでは窒化珪
素(Si3N4)をバリア層として30〜100人の厚
さに形成させた。この窒化珪素はエネルギバンド中が5
.OeVであり、これは酸化珪素に比べて硬く耐摩耗性
に優れているに加えて、その厚さを30〜100人と厚
くしても電流を流すことができる。このため酸化珪素の
保護膜に比べて寿命が長いという特徴を有する。
本発明においては、第4図の反応炉においてシランの導
入を中止してアンモニアのみを4人しプラズマ化し、こ
の半導体または半絶縁体の表面を同相−気相反応で窒化
して絶縁膜(29)を形成してもよい。
この保護膜(27)は炭化珪素であってもよい。
かくして形成された第5図(八)は注入された電荷に光
照射(20)により発生した電子・ボール対の中の少数
キャリアが再結合する場合を示す。また第5図(B)は
正の静電荷が蓄積されて不揮発性になった場合のエネル
ギバンド図を示している。この場合、粉体(53)がこ
の静電荷に吸引されて静電荷の量に比例して絶縁膜(2
7)の表面に吸着する。
この第5図(八) 、 (B)の構造の半導体層におい
てはプリントの度に再び静電荷を蓄積させる必要がなく
、複数回プリントする複写機に対して好ましい結果が得
られる。
第5図(C)は本発明の他の実施例を示す。この図面は
第5図(B)と同様に半導体のクラスフまたは膜(50
)を有したエネルギバンド的に井戸構成とせしめ、この
井戸に静電荷を蓄積させるものであるが、その井戸を挟
む膜(28) 、 (29)はプラズマCVD法で作製
したため、そのエネルギバンド端(エツジ)がソフトに
なっている。この場合は窒素の添加量を調整してEg 
3〜4eVとすることができるため、被膜(28) 、
 (29)を30〜500人と厚くしても光照射による
感光性を有していた。
以上の説明より明らかなごとく、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硬くし耐摩耗性を
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、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(表面電位を100〜150V
以上とさせる)を向上させた。
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
を主として示した。しかし負の静電気を帯びさせる場合
は接合をI−N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、まったく逆符号の関係になる。
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プラスマを利用した減圧C
VD法を用いた為、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、工業的にきわ
めて重要であると信する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本分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。 第2図はドラム弐の静電複写機の原理を示したものであ
る。 第3図は従来の複写機用半導体のエネルギハンド図を示
す。 第4図は本発明の複写機を作るためのプラズマCVD法
を用いた製造装置の原理を示している。 第5図は本発明の井戸型のエネルギハンド構造を有する
静電複写機用の半導体のエネルギハンド図を示す。 398− 試1(2) 兼2(2) (Aン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、導電性の基板またはドラム上に光導電性半導体また
    は半絶縁体層を形成させる工程と、該半導体層上に半導
    体のクラスタまたは膜を電荷を捕獲蓄積させる層として
    形成さゼる工程と、該工程の後、前記半導体のクラスタ
    または膜上に該クラスタまたは膜がエネルギ的に井戸型
    を構成すべく大きいエネルギバンド11を有する層を形
    成させる工程とを有することを特徴とする複写機の作製
    方法。 2、特許請求の範囲第1項において、電荷を捕獲蓄積さ
    せる層の半導体のクラスタまたは膜は珪素を主成分とす
    るとともに、該層を挟んで珪素化合物の絶縁または半絶
    縁膜が設けられたことを特徴とする複写機の作製方法。 3、特許請求の範囲第1項において、光導電性半導体層
    は非単結晶構造を有するSi、S+Jt−x(0〈ざ<
    4)+St(:+−*(0<X4) またはSiO□−
    x (0<X<2)をプラズマCVD法により積層して
    形成せしめたことを特徴とする複写機の作製方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54145537A (en) * 1978-05-04 1979-11-13 Canon Inc Preparation of electrophotographic image forming material
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