KR0175117B1

KR0175117B1 - 전자 사진 장치

Info

Publication number: KR0175117B1
Application number: KR1019950047341A
Authority: KR
Inventors: 도시유끼 에하라; 고지 야마자끼; 데쓰야 가라끼
Original assignee: 미따라이 후지오; 캐논가부시끼가이샤
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1999-04-01
Also published as: EP0718723A3; CN1132864A; JPH08160821A; KR960024754A; EP0718723A2; JP3149075B2; DE69526566D1; CN1083999C; DE69526566T2; EP0718723B1; US5689768A

Abstract

본 발명은 토너를 적재할 수 있는 감광체, 감광체상에 잠상을 형성하기 위한 잠상 형성 장치, 토너를 사용하여 잠상을 토너 화상으로 현상하기 위한 현상 장치, 감광체 상에 형성된 토너 화상을 전사 부위에 전사재로 전사시키기 위한 전사 장치, 감광체 표면이 전사 부위를 통과한 후 이 표면으로부터 토너를 회수하기 위한 회수 장치, 접촉 부위에서 감광체 표면과 접촉하는 동안 회전된 회전체를 포함하는 회수 장치, 접촉 부위에서 감광체의 표면에 대한 회전체의 상대 속도가 감광체 표면의 전사 속도의 110% 이상이 되도록 접촉 부위에서 감광체의 전사 방향과 반대 방향으로 회전되는 회전체, 및 감광체 상에 형성된 잠상이 회수 장치에 의해 회수된 토너에 의해 현상될 수 있도록 회수 장치에 의해 수집된 토너를 현상 장치로 수송하기 위한 토너 수송 장치를 포함하는 전자 사진 장치에 관한 것이다.

Description

전자 사진 장치

제1도는 전자 사진 장치를 설명한 모식적 설명도.

제2도는 RF대의 고주파를 사용한 글로우 방전법에 의한 전자사진용 감광체의 제조 장치를 설명한 모식적 설명도.

제3도는 VHF대의 고주파를 사용한 글로우 방전법에 의한 전자사진용 감광체의 제조 장치를 설명한 모식적 설명도.

제4도는 본 발명에 의한 전자 사진 장치의 모식적 단면도.

제5도는 전자사진용 감광체의 광 도전층의 아르백 테일(arback tail) 특성 에너지(Eu)와 온도 특성의 관계를 나타낸 도면.

제6도는 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체의 광-도전층의 국부 상태 밀도(DOS)와 광 메모리와의 관계를 설명하는 도면.

제7도는 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체의 광-도전층의 국부 상태 밀도(DOS)와 화상 흐름와의 관계를 설명하는 도면.

제8도는 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체의 광-도전층의 Si-H₂결합의 흡수 피크 강도비와 하프 톤 농도 불균일성(변수)와의 관계를 설명하는 도면.

제9a 내지 9d도는 열원으로서 세라믹 히터와 니크롬 히터의 모식도.

제10도는 열원의 승온과 출력 특성과의 관계를 설명하는 도면.

제11a 내지 11d도는 본 발명을 따르는 무정형 실리콘계 감광체의 층 구성을 설명한 도면.

제12도는 본 발명을 따르는 OPC 감광체의 층 구성을 설명하는 도면.

제13도는 본 발명을 따르는 전자 사진 장치에서 공정 속도와 토너 융착과의 관계를 설명하는 도면.

제14도는 본 발명을 따른 전자사진용 감광체의 광-도전층의 막 두께와 토너 융착과의 관계를 설명하는 도면.

제15도는 본 발명을 따른 전자사진용 감광체의 광-도전층의 돌기고와 토너 융착과의 관계를 설명하는 도면.

제16도는 본 발명을 따르는 전자 사진 장치에서 속도비(롤러와 감광체의 상대속도와 감광체의 속도와의 비)와 토너 융착과의 관계를 설명하는 도면.

제17도는 본 발명을 따르는 전자 사진 장치에서 속도비(롤러와 감광체의 상대속도와 감광체의 속도와의 비)와 절연 파괴와의 관계를 설명하는 도면.

제18도는 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체의 광-도전층의 절연 파괴 전압(대전 극성과 역극성)과 절연 파괴에 의한 화상 결함과의 관계를 설명하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101, 401, 1100 : 감광체 102, 402 : 주 대전기

103, 403 : 정전잠상 형상부분 104, 404 : 현상기

105, 405 : 전사지 공급계 106a, 406a : 전사 대전기

106b, 406b : 분리대전기 107, 407 : 클리너

123 : 열원(내부 히터) 423 : 열원(외부 히터)

901, 911 : 기판 902 : 전기적 발열체

903 : 보호층 912 : 니크롬 전기 발열체

1101, 1203 : 지지체 1102, 1202 : 감광층

1103 : 광 도전층 1104 : 표면층

1106, 1205 : 자유 표면 1107, 1204 : 전하 수송층

1201 : 보호층, 표면층 2100, 3100 : 퇴적 장치

2111 : 반응 용기 2112, 3112 : 원통상 지지체

2113, 3113 : 지지체 가열용 히터 2114 : 원료 가스 도입관

2116, 3114 : 원료 가스 배관 2118 : 메인 배기 밸브

2119 : 진공계 2200 : 원료 가스 공급 장치

2241~2246 : 가스 유입 밸브 2251∼2256 : 가스 유출 밸브

2261∼2266 : 압력 조정기

본 발명은 감광체상에 형성된 토너 화상을 전사재상에 전사시킴으로써 화상의 형성이 영향을 받는 복사기, 프린터 등과 같은 전자사진 장치에 관한 것이다.

종래에는 미합중국 특허 제 2,297,692 호, 일본국 특허출원 공고공보 제 42-23910 호 (1967) 및 제 43-24748 호(1968)에 개시된 바와 같이 많은 전자 사진법들이 공지되어 있었다. 일반적으로 광-도전성 물질을 이용한 여러가지 방법들에 의해 감광체상에 전기적 잠상이 형성된 후, 이 잠상을 토너를 사용하여 현상하고, 토너 화상으로서 가시화한다. 토너 화상을 종이와 같은 전사재로 전사시킨후, 가열, 가압, 가열/가압, 용매 증발 등에 의해 토너 화상을 전사재에 정착시켜 복사물을 수득한다. 상기 공정에서 토너 화상을 전사재상에 전사시킨 이후라 할지라도, 감광체상에는 여전히 미-전사 토너가 잔류하고 있기 때문에, 미-전사 토너는 종래에는 클리닝 공정에 의해 회수하고, 이것을 소위 폐 토너로서 장치 밖으로 배출하였다.

그러나 최근에는 정보처리량이 크게 증대됨에 따라, 많은 복사량 (즉, 대형 고속기)를 가지는 복사기, 레이저빔 프린터 등과 같은 전자사진 장치가 강하게 요구되어 왔다. 이와 같은 고속기에서는, 많은 양의 폐 토너가 발생하기 때문에, 최근에는 폐 토너의 재사용이 탐구 대상이 되어 왔다. 폐 토너를 재사용할 수 있다면, 토너를 효과적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 장치내 어떠한 공간도 간결화함으로써 장치를 보다 간결하게 할 수 있다.

그런데 이와 같은 종류의 전자사진 장치에서, 환경 상태가 크게 변화된 분야에서 장치를 사용할 수 있도록 한 기능의 개략 (보다 구체적으로, 다습 환경하 또는 급격한 온도 변동 등에서 오위 다습 화상 흐름이 일어나기 어려운 기능의 개량) 이 요구되었다. 이를 성취하기 위해서 종래에는 습기제거 히터를 전자사진 장치의 감광체내에 배치하여 감광체를 약 40℃ 의 온도로 가열하였다.

그러나 클리닝 공정에 의해 회수한 폐 토너를 재사용할 때, 토너가 감광체상에서 융합되는 문제점이 발생하는 것으로 생각된다. 이는 토너의 회수 및 재사용이 반복될 때, 종이 분말이 토너를 통과하고/거나 연마 효과를 얻기 위해 토너에 포함된 부가제가 점차 감소하기 때문이다.

또한 만일 부가제가 회수 및 재사용 기간 동안에 감소된다면, 토너 입자와 부가제 사이의 비율은 달라지며, 그 결과 예정된 범위내에 토너 자체의 마찰을 유지하기가 불가능한 문제점이 발생한다. 이를 피하기 위해서는 토너 입자 자체의 성분을 적절히 선택하여 부가제의 첨가없이도 예정된 범위내에 토너 자체의 마찰을 유지해야 하는 것으로 생각된다. 그러나 만일 어떠한 부가제도 첨가되지 않는 토너가 사용된다면, 토너는 감광체상에 융착되기가 쉽다.

따라서 토너를 회부하여 재사용할 때, 감광체의 온도를 가능한한 크게 감소시킬 필요가 있으며, 그럼으로써 토너의 융착 위험성을 최소화한다.

또한 정교한 화질이 요구되는 최근의 기술에 있어서, 토너 입자의 크기는 작게 만들어진다. 따라서 콜터 계수기에 의해 측정된 토너의 중량 평균 입경이 0.004 - 0.011mm 인 것을 통상 사용한다 할지라도, 이는 토너의 융착에 좋지 못한 영향을 미친다.

또한 경제학 관점에서 소비 전력의 감소가 요구되고 있다. 보다 구체적으로 제습 히터의 철거 또는 소비 전력의 감소가 요구되어 왔다. 제습 히터의 정상적인 용량이 15 - 80 W 이므로 대 전력량은 아니겠지만, 제습 히터는 통상 야간을 포함하여 상시 통전되어야 하기 때문에, 히터의 전력 소비량은 1 일에 전체 전자사진 장치의 전력 소비량의 5-15 % 에 이른다.

또한 경제적 필요성, 및 고 화질, 고 신뢰성, 고 생산성 및 고 효율성을 제공하며, 보다 값싼 전자사진 장치가 요구되어 왔다. 보다 구체적으로 유지를 위한 정지거리(시간)이 감소되어야 하고, 장치는 전원 스위치가 ON 된후 바로 사용될 수 있도록 요구되어 왔다.

최근에 사용되어 온 전자사진용 감광체는 인쇄 매수를 증대시킨 하드 표면을 가지며, 그 결과 감광체의 표면은 반복된 장치의 사용으로 인해 발생한 대전기로부터 코로나 생성물의 영향으로 인해 습도에 보다 민감(흡습이 용이)해지며, 따라서 감광체의 표면에 전하 드리프트를 일으키기가 용이하여 화상 흐름이라고 한 화질의 저하를 초래한다.

화상 흐름을 방지하기 위하여, 일본국 실용신안 공고공보 제 1-34205 호(1989)에 개시된 히터를 사용하여 감광체를 가열하는 방법, 일본국 특허출원 공고 공보 제 2-38956 호(1990)에 개시된 바와 같이 자성 롤러 및 자성 토너로 구성된 브러쉬에 의해 감광체의 표면을 마찰력에 의해 마찰시킴으로써 코로나 생성물을 제거하는 방법 및 일본국 특허출원 공개공보 제 61-100780 호(1986)에 개시된 바와 같이 탄성 롤러에 의해 감광체의 표면을 마찰력에 의해 마찰시킴으로써 코로나 생성물을 제거하는 방법이 제안되어 왔다. 그러나 감광체의 표면을 마찰력에 의해 마찰하는 방법은 매우 딱딱한 무정형 실리콘 감광체를 제외하고는 가능한 인쇄 매수를 감소시키며, 히터에 의해 감광체를 가열하는 방법은 상술한 바와 같이 소비 전력량을 증대시킨다.

그런데 본 발명과 유사한 외부 히터에 의해 감광체를 가열하는 것은 알려져 있지 않다. 예컨대, 일본국 특허출원 공개공보 제 59-111179 호(1984) 및 제 62-278577 호(1987)는 온도 변화에 불안정한 감광체의 화상밀도 인자를 개선하는 것을 개시하고 있지는 많다. 이러한 상황하에서 전자사진 장치 및 전자사진 화상 형성법을 위한 환경 안정계로서 신규 제습 장치가 요구되어 왔다.

제1도는 복사기의 화상 형성 공정의 예의 개략도이다. 제1도에서, 화살표 X 로 지시된 방향으로 회전된 감광체(101) (그 온도가 내면 히터(123)에 의해 조절됨) 부근에, 주대전기(102), 정전 잠상 형성부분(103), 현상기(104), 전사치 공급계(105), 전사 대전기(106a), 분리 대전기(106b), 클리너(107), 반송계(108), 제전 광원(109) 등이 배치되어 있다.

구체예에 설명한 화상 형성 공정을 설명하면, 감광체(101)는 +6-8 KV 의 고전압을 인가한 주대전기(102)에 의해 균일하게 대전된다. 화상 형성부위(103)에서, 램프(110)에서 방출된 광은 원고공급 글래스(111)상에 의존하는 원고(112)에 의해 반사되며, 반사광은 거울(113), (114), (115)를 통해 감광체(101)로 투영되며, 따라서 감광체(101)상에 정전 잠상을 형성한다. 이 잠상에 현상기(104)로 부터 네거티브 극성을 가지는 토너를 공급함으로써 토너 화상으로서 잠상을 가시화한다.

한편 전사지 공급계(105)로 부터 공급된 전사재 P의 선단 타이밍은 한 쌍의 레지스트 롤러(122)에 의해 조절된다. 그후 전사재를 감광체(101)와 +7-8 KV의 고압이 인가된 전사 대전기(106a) 사이에 도입하며, 이때 토너와 반대 극성을 가지는 정전계를 전사재 이면에 작용시키고, 그럼으로써 감광체(101)의 표면상에 형성된 네거티브 토너 화상을 전사재 P로 전사한다. 그후 전사재를 12-14KVp-p 및 300-600Hz 룰 가지는 고 AC 전압이 인가된 분리 대전기(106b)에 의해 감광체로 부터 분리하고, 분리된 전사재 P를 반송계(108)를 경유하여 토너 화상이 전사재 P에 정착된 정착장치(보이지 않음)로 전송한다. 그후 전사재를 복사기 밖으로 배출한다. 감광체(101)상에 잔류하는 토너를 클리너(107)의 클리닝 블레이드(121)에 의해 감광체로 부터 파쇄시키고, 감광체(101)상에 잔류하는 정전 잠상을 제전 광원(109)에 의해 소거한다.

[유기 광-도전체(OPC)]

전자사진용 감광체(101)용 광-도전재로 여러 종류의 유기 광-도전체들이 최근 개발되었고, 특히 전하 발생층 및 전하 전사층으로 구성된 적층 감광체는 이미 실용화되었고, 복사기 및 레이저빔 프린터내에서 탑재된다.

그러나 이와 같은 감광체는 통상적으로 심각한 결점(즉, 저 내구성)을 가지고 있는 것으로 고려된다. 내구성은 감도, 잔류 전위, 대전능 및 화상 얼룩과 같은 전자사진 물성면의 내구성과, 습찰에 의한 감광체 표면의 마찰 및/또는 스크래치와 같은 기계적 내구성으로 대별되며, 이들 모두는 감광체의 수명을 결정하는 증요한 인자이다. 이들중 전자사진 물성면의 내구성(특히 화상 얼룩)에 있어서, 화상 얼룩의 원인은 코로나 대전기에 의해 발생한 오존, NOx 등과 같은 활성 물질에 의해 야기된 감광체의 표면층에서 포함된 대전 전사재의 열화때문인 것으로 알려져 있다.

또한 기계적 내구성에 관하여는 감광층과 종이지, 클리닝 부재(블레이드 또는 롤러) 또는 토너 등이 물리적 슬라이딩 접촉으로 인해 습찰 및/또는 스크래치가 발생한다는 사실이 공지되어 있다.

전자사진용 물리적 내구성을 증대시키기 위해서는, 오존, NOx 등과 같은 활성물질에 의해 열화되기 어려운 대전 전사재를 사용하는 것이 중요하며, 높은 산화 준위를 가지는 대전 전사재를 선택하는 것이 공지되어 있다. 또한 기계적 내구성을 증대시키기 위해서는, 마찰 작용에 대해 저항하기 위해 표면의 윤활성을 증대시킴으로써 마찰을 감소시키고, 토너의 필름 융착을 방지하기 위해 표면의 이형성을 개선하는 것이 중요하며, 불소 수지계 분말, 불화 흑연, 폴리올레핀수지 분말 등과 같은 윤활제를 표면층에 첨가하는 것이 공지되어 있다.

그러나 습찰이 상당히 증대될 때, 오존, NOx 등과 같은 활성 물질에 의해 발생한 흡습재는 감광체의 표면상에 축적되며, 그 결과 표면 저항이 저하되고, 표면 대전이 횡방향으로 이동하여, 소위 화상 흐름을 일으킨다.

[무정형 실리콘계 감광체(a-Si)]

전자사진에서 감광체의 감광층을 형성하기 위한 광-도전재는 감도가 높은 고 SN 비(광전류 (Ip)/암전류(Id))를 가지며, 조사된 전자파의 스펙트럼 특성에 적합한 흡수 스펙트럼을 가지며, 광 응답성이 빠르고, 목적하는 암 저항치를 가지며, 또한 사용시 인체에 해롭지 않을 것이 요구되고 있다. 특히 사무기로서 사무에 사용된 전자사진 장치에 전자사진용 감광체를 혼입하는 경우에 감광체가 무해한 것은 매우 중요하다.

우수한 광-도전재중 하나가 무정형 수소화 실리콘(이후 a-Si:H라 함)이고, 예컨대, 일본국 특허출원 공고공보 제 60-35059 호(1985)는 a-Si:H 가 전가사진용 감광체에 사용되고 있는 사실을 개시하고 있다.

이와 같은 전자사진용 감광체는 통상적으로 도전성 지지체를 50-400℃ 의 온도로 가열함으로써 형성하고, 진공증착법, 스패터링법, 이온 플래팅법, 열 CVD법, 광 CVD 법, 플라즈마 CVD 법 등에 의해 도전성 지지체상에 a-Si 로 구성된 광-도전층을 형성한다. 이 방법들중 플라즈마 CVD 법(이때 원료 가스는 직류, 고주파 또는 마이크로파를 사용하여 글로우 방전함으로써 분해하고, 지지체상에 a-Si 침지층을 형성한다) 이 바람직하므로 실용화한다.

또한 일본국 특허출원 공개공보 제 54-83746 호(1979)에서, 구성 요소들중 하나로서 할로겐 원자를 포함하는 a-Si 광-도전층 및 도전성 지지체를 가지는 전자사진용 감광체가 제안되어 있다. 이 문헌은 내열성이 높고, 전자사진용 감광체의 광-도전층으로서 적절한 전기적 및 광학적 성질(특성)이 할로겐 원자에 1-40 원자%의 양만큼 a-Si 에 첨가함으로써 수득할 수 있음을 알려주고 있다.

또한 일본국 특허출원 공개공보 제 57-11556 호(1982)는 암 저항치, 광감도, 광 응답성과 같은 전기적, 광학적 및 광-도전적 특성, 내습성과 같은 환경적 특성, 및 시간 경과에 무관하게 안정성을 증진시키기 위하여, 규소 원자 및 탄소 원자를 함유하는 비-광도전성 무정형 재료로 구성된 표면 장벽층을 규소 원자를 근거로 하는 무정형 재료로 구성된 광-도전층상에 형성하는 기술이 개시되어 있다.

또한 일본국 특허줄원 공개공보 제 60-67951 호 (1985)는 무정형 실리콘, 탄소, 산소 및 불소를 포함하고 있는 투광 절연성 오버코트 층을 적층한 감광체가 개시되어 있고, 일본국 특허출원 공개공보 제 62-168161 호(1987)는 규소 원자, 탄소 원자 및 수소 원자를 41-70 원자% 함유하는 비-결정 재료를 표면층으로서 사용하는 기술을 개시하고 있다.

또한 일본국 특허출원 공개공보 제 57-158650 호(1982)는 고감도 및 고 저항성을 가지는 전자사진용 감광를 10-40 원자%을 함유하고, 광-도전층상에서 흡수 계수(적외선 흡수 스펙트럼의 2100 cm^-1및 2000 cm^-1인 흡수 피크)가 0.2-1.7 인 -Si:H 으로 구성된 광-도전층을 사용함으로써 고감도 및 고저항의 전자사진용 감광체를 수득할 수 있는 기술을 개시하고 있다.

한편 일본국 특허출원 공개공보 제 60-95551 호(1985)에는 무정형 실리콘감광체에 의해 형성된 화상의 화질을 재선하기 위하여, 흡습으로 인한 감광체 표면의 표면저항의 저하 및 이와 같이 저하된 표면 저항에 의해 야기된 화상 흐름이 감광체 표면 부근에서의 온도를 30-40℃ 로 유지하는 동안에 대전, 노출 및 현상과 같은 화상 형성 과정을 진행함으로써 방지할 수 있는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 의하면 광학적 및 광-도전성 특성와 환경적 특성이 향상되고, 따라서 화상품질이 향상된다.

상술한 바와 같이, 임의의 광-도전재를 사용함으로써 감광체의 수명을 연장시키기 위하여 다습 조건하에서 감광체를 가열하는 것이 필요하다.

다른 한편, 당업계의 최근 경향을 고려할 때, 페 토너의 재사용이 이루어져야한다. 그러나 감광체를 가열함으로써 감광체의 온도를 증가시키는 것은 토너 재사용계에서 토너의 융착 관점에서 피해야 하고, 감광체를 가열하는 데 필요한 전력은 자원 보호 및 에너지 절약 관점에서 감소시켜야 하며, 야간에 히터의 계속적인 통전은 안정성 및 신뢰성 관점에서 피해야 한다. 또한 감광체로 부터 제습을 효율적으로 및 신속하게 수행하기 위한 사회적 필요성이 요구된다.

과거에 감광체의 히터는 복사기가 사용되지 않을 때에도 야간에 통전되어 대전기의 코로나 방전에 의해 발생한 오존 생성물이 감광체의 표면에 부착되지 않도록 방지하고, 따라서 화상 흐름을 막아야 한다. 그러나 자원 절약 및 전력 소비량 감소를 위해 야간에 복사기를 탈에너지화할 때, 복사기를 주간에 계속 사용한다면, 복사기내 감광체 주변 온도가 점차 증가하게 되며, 그 결과 감광체의 대전능(온도에 의존함) 및 표면 전위가 변화하고, 따라서 복사 조작중에 화상 농도가 변화하게 된다. 따라서 토너 재사용계의 전자사진 장치 및 전자사진 화상형성법을 설계할 때, 전자사진용 감광체의 전자사진 특성 및 기계적 내구성이 개선되고, 동시에 제습 장치 및 방법이 더욱 개선되어 상술한 결점을 제거함이 요구된다.

본 발명의 목적은 토너가 감광체에 융착되는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 감광체상에 남아있는 잔류 토너를 회수하고, 회수된 토너를 사용함으로써 감광체상에 토너 화상을 형성할 수 있는 전자사진 장치에서 토너가 감광체에 융착되는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 감광체의 온도를 지나치게 증가시키지 않고 효율적으로 제습할 수 있으며, 감광체의 표면에 토너를 융착시키지 않고 어떠한 화상 흐름없이 고품질의 화상을 형성할 수 있는 전자사진 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가열 입력/출력 조절을 엄격하게 행함으로써 가열되지 말아야 하는 부위로의 열전달을 억제할 수 있고, 현상 슬리브의 가열 편심으로 인한 피치 불균일성 및 클리닝 조작중 페 토너의 차단으로 인한 불량한 클리닝을 제거할 수 있는 전자사진 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 발열체로 부터 독특한 열전달 메카니즘을 사용함으로써 단지 관련있는 필요 부분에 가습/제습을 행함으로써 에너지를 절약할 수 있는 전자사진 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래에 감광체내에 열원을 설치하기 위해 필요로 했었던 슬립링 등과 같은 전력공급 메카니즘을 없앰으로써 보다 값싼 전자사진 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 특성들은 첨부한 도면에 관해 하기의 상세한 설명으로 부터 명백해질 것이다.

[가열체 및 전자사진 장치]

본 발명에서 사용된 히터는 하기의 5 가지 특성을 요구한다. 즉 첫째로, 온도 상승 속도가 높아야 하고, 둘째로 출력이 커야 하며, 셋째로 전열 및 방열에 관한 방향성이 있어야 하며, 넷째로 박형으로 높은 기계적 정밀도를 가져야 하며, 마지막으로 값싸야 한다.

보다 구체적으로 이와 같은 히터는 알루미나 세라믹 등으로 구성된 연장 판-형성 기판상에 니크롬 전선과 같은 전기적 내열체를 제공함으로써 형성된다. 보다 바람직하게는 이와 같은 히터는 금속(예컨대, 은/팔라듐 합금)으로 구성되어 있고, 알루미나 세라믹으로 구성된 연장판-형성 기판의 표면에 연장 발열부 및 보다 넓은 말단부를 가지는 전기적 발열체를 설치하고, 발열부 표면을 유리 보호층으로 코팅함으로써 형성된다. 이하 이와 같은 히터를 세라믹 히터라고 한다.

여기에 발열체는 제9a 내지 9d도를 통해 충분히 설명할 것이다. 제9a도는 세라믹 발열체(이하 외면 히터 A라 함)의 평면도이고, 제9b도는 외면 히터 A 횡단면도이다.

외면 히터 A는 기판(901), 기판상에 설치한 전기적 발열체(902), 및 보호층(903)을 포함한다. 기판(901)은 물리트(mullite) 세라믹으로 구성되어 있고, 길이가 360 mm, 폭이 8 mm 및 높이가 1-2 mm 인 연장 평판을 포함한다. 물리트 세라믹은 Al₂O₃· 2SiO₂로 구성된 화학조성을 가지며, 열전도율이 세라믹의 절반 보다 작고 기계적 강도가 충분한 세라믹/글래스의 중간적 성질을 가지며, 가공이 용이하다. 전기적 발열체(902)는 예컨대, 기판(901)상에 은/팔라듐 합금 분말을 프린트 베이킹을 통해 형성되며, 연장 중앙부(906)를 가진다. 말단부(904)는 중앙부(906)의 양 말단에 형성되며, 도전막 시트(905)(예컨대, 은으로 구성)는 말단부에 형성되며, 발열부(906) 표면은 유리 보호층에 의해 코팅된다.

제9c도는 니크롬 발열체(이하 외면 히터 B라 함)의 평면도이고, 제9d도는 외면 히터 D의 횡단면도이다.

외면 히터 B는 기판(911) 및 이 기판(911)상에 설치된 니크롬 전기 발열체(912)를 포함한다 기판(911)은 세라믹으로 구성되어 있고, 길이가 360 mm, 폭 8 mm 및 높이 1-2 mm 인 연장 평판을 포함한다. 니크롬 전기 발열체(912)는 일부가 기판(911)내에 함침되어 있고, 말단부(914)에 단자부를 설치한 중앙 발열부(916)를 가지고 있다. 경우에 따라서는 발열부(916) 표면을 유리 보호층에 의해 코팅할 수 있다.

이제 본 발명에 중요한 열원의 온도 상승 속도 및 출력 특성을 제10도에 의해 구체적으로 설명할 것이다.

제10도에서, 선행 기술은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지층에 의해 니크롬 선과 같은 발열 성분을 핀치함으로써 형성된 면상 발열체(이하 내면 히터라함)에 관한 것이다. 선행 기술예에서 단위 시간당 온도 상승비는 매우 작거나 느리다. 한편 본 발명을 따르는 세라믹 히터(외면 히터 A)에서 온도는 수 초내에 100℃까지 올라가며(1℃/초 이상 100℃/초 이하), 온도 상승비는 입력 전압에 의해 조절될 수 있다.

제4도는 본 발명을 따르는 히터를 가지는 토너 재사용계를 포함하는 복사기의 화상 형성 공정의 예를 보여주는 개략도이다. 제4도에서, 화살표 X 로 나타난 방향으로 회전한 감광체(401) 부근에는, 본 발명의 특성을 가지는 히터(423), 주대전기(402), 정전 잠상 형성부분(403), 현상기(404), 전사지 공급계(405), 전사 대전기(406a), 분리 대전기(406b), 클리너(407), 반송계(408), 제전광원(409) 등이 배설되어 있다. 히터(423)는 상술한 바대로 구성되며, 감광체(401) 표면에 0.1-10 mm (바람직하게는 0.2-1 mm) 만큼 공간을 두고 부착되어 있다. 감광체(401)와의 대향면 이외의 히터(423) 부위는 감광체(401) 방향으로만 가열 조사되도록 유리 섬유, 세라믹 등에 의해 절연된다.

이제 화상 형성 공정을 구체적으로 설명할 것이다.

감광체(401)는 +6-8 KV 의 고압이 인가된 주대전기(402)에 의해 일정하게 대전된다. 화상 형성부(403)에서 램프(410)에서 방출된 광은 원고 지지대 글래스(411)에 의존하는 원고(412)에 의해 반사되며, 반사광은 거울(413),(414),(415)을 경유하고, 렌즈 단위(417)의 렌즈(418)에 결상하며, 거울(416)을 경유하여 감광체(401)에 조사함으로써 감광체(401)상에 정전 잠상을 형성한다. 네거티브 극성을 가지는 토너를 현상기(404)로 부터 잠상에 제공함으로써 토너 화상으로서 잠상을 가시화한다.

한편 전사지 공급계(405)로 부터 공급된 전사재 P의 선단 시기는 한 쌍의 레지스트 롤러(422)에 의해 조정한다. 그후 전사재를 감광체(401)와 +7-8 KV 의 고전압이 인가된 전사 대전기(406a) 사이에 도입하고, 이때 토너와 반대 극성을 가지는 정전계를 전사재의 이면에 부여함으로써, 감광체(401) 표면상에 형성된 네거티브 토너 화상을 전사재 P에 전사한다. 그후 전사재를 12-14 KVp-p 를 가지는 고 AC 전압 및 300-600 Hz 이 인가된 분리 대전기(406b)를 사용하여 감광체로 부터 분리하고, 분리된 전사재 P를 반송계(408)를 경유하여 전사재 P에 토너 화상이 정착되어 있는 정착 장치(보이지 않음)에 전송한다. 그후 전사재 P 를 복사기 밖으로 배출한다.

감광체(401)상에 남아있는 토너는 클리너(407)의 자성체 롤러(420)에 의해 일부 흡수되고, 나머지는 클리너(407)의 클리닝 블레이드(401)에 의해 감광체로 부터 벗겨낸다. 벗겨진 토너를 반송 스크류(431)를 경유하여 호퍼(430)로 회수하여 재사용한다. 다른 한편, 감광체(401)를 자성체 롤러(420)의 자성 브러쉬에 의해 연마하고, 감광체(401)상에 남아있는 정전 잠상을 제전 광원(409)에 의해 소거한다.

자성체 롤러(420)는 롤러, 및 롤러상에 형성되며, 감광체(401)와 접촉된 자성 브러쉬를 포함한다.

구현예에서, 회수된 폐 토너는 현상기(404)로 되돌아가 재사용되기 때문에, 토너의 재사용이 반복될 때, 토너는 점차 융착되어 감광체(401)에 정착되기 용이해진다. 이는 토너의 회수와 재사용을 반복할 때, 종이 분말이 점진적으로 토너를 통과하고, 연마 효과를 수득하기 위해 함유된 부가제가 점진적으로 감소하기 때문이다.

부가제는 내구 농도 변화, 안개 등과 같은 결함을 제거하기 위하여 일정한 범위내에서 토너 자체의 마찰을 유지하는 역할을 하며, 감광체 표면을 적절히 연마하기 위한 연마 효과를 가지고 있다.

그러나 부가제를 포함하는 토너가 반복적으로 현상, 전사 및 클리닝 공정을 수행할 때, 토너 입자와 부가제 사이의 비율이 변화되어 부가제의 본래 효과를 상실시키기 때문에 충분한 현상 특징이 지속될 수 없다. 이를 피하기 위해서, 토너 입자 자체의 성분들을 적절히 선택하여 부가제의 첨가없이도 상술한 결함을 제거할 수 있고, 토너를 재사용할 수 있다. 이 경우에 토너는 부가제를 포함하고 있지 않기 때문에, 부가제의 연마 효과는 기대할 수 없고, 감광체상에 토너의 정착 위험성이 더욱 증대된다. 이를 피하기 위하여, 구현예에서, 자성체 롤러(420)가 감광체(401)의 반대 위치에서 감광체(401) 표면의 이동 방향과 반대 방향으로 이동되도록 클리너에 제공된다. 제16 및 17도는 감광체(401) 표면의 이동 속도에 대한 자성체 롤러(420)의 상대 속도의 비율을 변화시킴으로써 수득한 결과를 보여주고 있다(이하 속도비라 함: 이때 속도비가 100 % 일 때, 자성체 롤러(420)가 정지상에 있음을 의미하며, 속도비가 100% 보다 작을 때에는 자성체 롤러가 감광체에 반대 위치에서 감광체의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동함을 의미한다).

제16도는 속도비를 변화시킬 때 저장(융착)의 발생 상황(플롯)을 보여주는 도면이다. 융착등급의 수치가 클수록 융착량이 많아진다. 제16도에 보여진 결과로 부터 명백하듯이, 속도비가 110% 이상일 때, 토너가 감광체상에 융착하는 것을 방지하기 위한 융착 방지 효과는 증대된다.

제17도는 속도비를 변화시킬 때, 화상 결함(감광체(401)의 절연 파괴)의 발생 상황(플롯)을 보여주는 도면이다. 절연 파괴 수치가 클수록 절연 파괴량은 많아진다. 제17도에 보여진 결과로 부터 명백하듯이, 속도비가 400 % 을 초과할 때, 화상 결함이 발생하기 시작하며, 감광체 표면의 이동 속도가 300 mm/초 을 초과할 때, 화상 결함의 발생은 억제될 수 있다.

제13도는 감광체 표면의 이동 속도를 변화시킬 때 저장(융착) 발생 상황(플롯)을보여주는 도면이다. 융착등급의 수치가 클수록 융착량은 많아진다. 제13도에 보여진 결과로 부터 명백하듯이, 감광체 표면의 이동 속도가 300 mm/초 이상일 때, 융착 방지 효과는 더욱 바람직해진다.

또한 제13도에서는, 감광체의 막 두께(제11a 내지 11d도의 (1102) 및 제12도의(1202) 로 표시함) 가 d (mm)이고, 감광체(401)의 이동 속도가 v (mm/초)일 때, 토너의 융착을 방지하기 위해서는 d × v ≥ 9 인 관계식을 만족시키는 것이 바람직하다.

제14도는 감광체의 막 두께를 변화시킬 때, 저장(융착) 발생 상황(플롯)을 보여주는 도면이다. 융착 등급의 수치가 클수록 융착량은 많아진다. 제14도에 보여진 결과로 부터 명백하듯이, 토너의 융착을 방지하기 위해서는 막 두께를 0.03 mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

제15도는 감광체 표면상 형성된 돌기부의 높이를 변화시킬 때, 저장(융착)발생 상황(플롯)을 보여주는 도면이다. 융착 등급의 수치가 클수록 융착량은 많아진다. 여기에서 돌기부의 높이는 돌기부가 없을 때 감광체의 표면으로 부터 돌기부의 최대 높이를 의미한다. 제15도에 보여진 결과로 부터 명백하듯이, 토너의 저장을 방지하기 위해서는 돌기부의 높이를 0.01 mm 보다 작게 하는 것이 바람직하다.

제18도는 감광체의 대전 극성과 반대인 극성을 가지는 전압에 대한 절연 파괴 전압을 변화시킬 때, 화상 결함(감광체의 절연 파괴) 발생 상황(플롯)을 보여주는 도면이다. 절연 파괴 등급의 수치가 클수록 절연 파괴량은 많아진다. 제18도의 결과로 부터 명백하듯이, 반대 극성을 가지는 전압에 대한 감광체의 절연 파괴 전압의 절대치가 500 V 보다 작을때, 화상 결함이 발생하기 시작하고, 감광체 표면의 이동 속도가 300 mm/초를 초과할 때, 화상 결함의 발생은 억제돨 수도 있다.

또한 토너의 융착 발생 가능성을 감소시키기 위하여 감광체의 온도를 가능한 한 크게 저하시키는 것이 필요하다.

구현예에서 제4도에 보여진 히터(423)에 의해 감광체(401) 표면을 신속하게 가열함으로써, (1) 감광체 자체의 온도가 상승하지 않기 때문에 토너 융착의 발생 가능성을 저하시킬 수 있고, (2) 신속하게 가열된 감광체 표면과 아직 가열되지 않은 판경 주변 사이에 상대 습도의 큰 차이로 인해 효율적으로 제습함으로써, 화상 흐름을 방지할 수 있으며, (3) 감광체에서 제습하는 동안에 전자사진 장치의 내부의 온도 상승이 감광체 표면의 경우보다 작기 때문에 현상 장치의 열적 편심으로 인한 화상 불균일을 방지할 수 있고, (4) 감광체 표면만이 주로 가열되기 때문에 에너지를 절약할 수 있으며, (5) 원통형 감광체내에 열원을 설치하기 위해 통상적으로 필요한 슬립 링과 같은 전기 공급 메카니즘을 생략함으로서 전자사진 장치를 보다 값싸게 할 수 있다.

본 발명자들은 상기 효과를 달성하기 위하여 기타 요인으로서 우수한 내열성 및 온도 의존 특성이 작은 감광체를 사용함으로써 제한된 조건하에서 신속하게 제습함으로써 우수한 화상 안정화를 이룩할 수 있음을 발견하였다.

이제 이에 대해 설명하겠다.

[OPC 감광체]

본 발명에서 사용된 바람직한 감광체들중 하나인 OPC 감광체를 설명하도록 하겠다.

제12도는 본 발명에 따라 전자사진용 감광체의 층을 설명하는 개략도이다.

제12도에 보여진 전자사진용 OPC 감광체는 지지체(1203)상에 설치된 감광층(1202)을 포함한다. 감광층(1202)은 전하 발생층(1205), 전하 수송층(1204), 및 표면형성 보호층(1201)을 포함한다. 필요에 따라 지지체(1203)와 전하 발생층(1205) 사이에 중간층이 설치될 수 있다.

OPC 감광체 (즉, 표면층, 광-도전층 및 광학적 중간층) 및 특히 표면층은 히터로 부터 고온 복사열에 대한 내성이 있어야 하고, 연화가 방지되어야 한다. 고융점의 폴리에스테르 수지와 경화 수지의 혼합물은 이들 수지 모두의 본래 효과를 제공하며, 그 요건들을 만족시킴이 발견되었다.

이제 본 발명에 따르는 전자사진용 감광체의 표면층 광-도전층, 전하 수송층 및 전하 발생층을 형성하는데 사용된 수지 성분들에 대해 설명하도록 하겠다.

폴리에스테르는 산 성분과 알콜 성분을 포함하는 결합 중합체이며, 이카르복실산과 글리콜과의 축합반응 또는 수산기를 포함하는 화합물과 히드록시 벤조산의 카르복시기를 포함하는 화합물과의 축합반응에 의해 수득되는 중합체이다. 산성분은 페레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 이카르복실산 등의 방향족 이카르복실산, 또는 숙신산, 아디프산, 세박산 등의 지방족 이카르복실산, 또는 헥사히드로-테레프탈산 등의 지환족 이카르복실산, 또는 히드록시-에톡시 벤조산 등의 옥시카르복실산일 수 있다.

글리콜 성분은 에틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 테트라메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜, 시클로헥산 디메틸올, 폴리에틸렌 글리콜, 또는 폴리프로필렌 글리콜일 수 있다.

부수적으로 폴리에스테르 수지가 실질적으로 선상인 범위내에서 펜타에리트리톨, 트리메틸을 프로판, 피로멜리트산 및 이들의 에스테르 형성 유도체와 같은 다기능 화합물을 공중합할 수 있다.

본 발명에서 고 융점 폴리에스테르 수지를 폴리에스테르 수지로서 사용한다.

고 융점 폴리에스테르 수지는 극한 점도(온도가 36℃ 인 오르토-클로로페놀로 측정함)가 0.4 ㎗/g 이상, 바람직하게는 0.5 ㎗/g 이상, 및 더욱 바람직하게는 0.65 ㎗/g 이상을 가진다. 바람직한 고 융점 폴리에스테르 수지는 폴리알킬렌 테레프탈레이트군일 수 있다. 폴리알킬렌 테레프탈레이트 수지는 산 성분으로서 테레프탈산, 및 글리콜 성분으로서 주로 알킬렌 글리콜을 포함한다.

보다 구체적으로, 테레프탈레이트 수지는 테레프탈산 성분과 에틸렌 글리콜 성분을 주로 포함하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 테레프탈산 성분과 1,4-테트라메틸렌 글리콜(1,4-부틸렌 글리콜) 성분을 주로 포함하는 폴리부틸린 테레프탈레이트(PBT), 또는 테레프탈산 성분과 시클로헥산-디메틸을 성분을 주로 포함하는 폴리시클로헥실-디메틸렌 테레프탈레이트(PCT)일 수 있다, 다른 바람직한 고 분자량의 폴리에스테르 수지는 폴리알킬렌 나프탈레이트 군의 수지일 수 있다.

폴리알킬렌 나프탈레이트 수지는 주로 산 성분으로서 나프탈렌 이카르복실산 및 글리콜 성분으로서 알킬렌 글리콜 토너를 포함하며, 일반적으로 나트탈렌 이카르복실산 성분과 에틸렌 글리콜 성분을 주로 포함하는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)일 수 있다.

고 융점 폴리에스테르 수지는 바람직하게는 융점이 160℃ 이상, 더욱 바람직하게는 200℃ 이상이다. 고 융점의 폴리에스테르 수지는 고 융점때문에 결정도가 높다. 그 결과, 경화 수지 중합체 사슬 및 고 융점 중합체 사슬은 균일하고, 밀접하게 연관되어 내구성이 높은 표면층을 제공한다. 저 융점 폴리에스테르 수지인 경우에는, 저 결정도때문에, 저 융점 중합체 사슬과 경화 수지 중합체 사슬간의 연관 관계가 불균일하거나 불규칙하며, 따라서 내구성을 악화시킨다.

[무정형 실리콘계 감광체]

본 발명에서 사용된 바람직한 감광체의 다른 관점인 무정형 실리콘 감광체에 대해 설명하도록 하겠다.

무정형 실리콘 감광체의 광-도전층에서 운반체의 거동에 주목하면서, 밴드 갭에서 국부상태 분포와 온도 의존성 및/또는 대전능의 광 메모리간의 관계에 관한 주의깊은 조사결과, 광-도전층의 적어도 일부에 빛이 입사될 수 있도록 한 부분에 있어서, 특정한 에너지 범위의 국부상태 농도를 일정 범위내로 유지될 수 있도록 제어함으로써 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하였다. 즉 규소 원자(주 성분으로서) 및 수소 원자 및/또는 할로겐 원자를 포함하는 비-단일 결정재로 구성된 광-도전층을 가지는 감광체중에는, 그의 층 구조를 확인하기 위하여 설치 및 제조된 감광체가 우수한 실용적 특성을 가질 뿐만 아니라 모든 관점에서 어떠한 종래의 감광체보다 우수하고, 전자사진용 감광체로서 우수한 특성을 가지고 있음이 발견되었다.

본 발명을 따르는 전자사진용 감광체는 도전성 지지체, 및 (주 성분으로서)규소 원자를 함유하는 비-단일 결정재로 구성된 광-도전층을 가지는 감광층을 포함하고 있다. 광-도전층은 10-30 원자 % 의 수소를 포함하며, 흡광 스펙트럼의 지수 함수 테일(아르백 테일)의 특성 에너지가 50-60 meV 이고, 국부상황 농도(0.45-0.95 eV 이하의 전이 밴드단)가 3 × 10¹⁴- 3 × 10¹⁵cm^-3인 특징이 있다.

또한 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체는 도전성 지지체, 및 (주 성분으로서) 규소 원자를 포함하는 비-단일 결정재로 구성된 광-도전층을 가지는 광 수용층을 포함한다. 이 경우에 광-도전층은 10-30 원자%의 수소 및/또는 할로겐을 포함하며, 적외선 스펙트럼으로 부터 수득한 Si-H₂결합과 Si-H 결합사이의 흡수 피크 강도비는 0.1-0.5 이고, 서브 밴드 갭 흡광 스펙트럼의 지수 함수 테일(아르백 테일)의 특성 에너지는 50-60 meV 이고, 국부상황 농도 (0.45-0.95 eV 이하의 전이 밴드단)가 3 × 10¹⁴- 3 ×10¹⁵cm^-3인 특징이 있다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 따르는 전자사진용 감광체는 상술한 모든 결점들을 제거할 수 있고, 우수한 전기적, 광학적 및 광-전기적 특성, 우수한 화질, 우수한 내구성 및 우수한 환경적 특성을 제공할 수 있다.

일반적으로 a-Si:H 의 밴드갭에서 Si-Si 결합의 구조적 비틀림으로 인한 테일 준위와 비-결합 밴드 등의 구조적 결함으로 인한 딥 준위가 있다. 이들 준위들이 전자를 잡아 양성 역할을 하며, 재-결합 센터로서 작용함으로써 성분의 성질을 악화시킴이 알려져 있다.

밴드 갭에서 이와 같이 국부 준위의 상태를 측정하기 위한 방법으로서는, 일반적으로 딥 준위 분광법, 등온 오버-능력 분광법, 광-열적 반향 분광법, 일정한 광-전류법 등을 사용한다. 이들중 일정한 광-전류법(이하 CPM라 함) 이 a-Si:H의 국부 준위를 근거로 하여 서브 갭 흡광 스펙트럼을 용이하게 측정하기 위한 방법으로서 유용하다.

CPM 에 의해 측정한 흡광 스펙트럼에서 구한 지수 함수 테일(아르백 테일)의 특성 에너지(이하 Eu라 함) 및/또는 국부상황 농도(이하 DOS라 함) 와 여러가지 조건하에서 감광체의 특성 사이의 관계에 대한 조사 결과, 본 발명자들은 Eu 와 DOS 가 온도 특성 및 a-Si 감광체의 광 메모리에 대한 밀접한 관계를 가지고 있음을 발견하였다. 그리고 이를 기본으로 하여 본 발명을 완성하게 되었다.

감광체를 드럼 히터 등에 의해 가열할 때 대전능이 감소하는 이유는 열에 의해 자극받은 운반체가 밴드 갭의 국부 준위 및/또는 밴드 갭의 국부 딥 준위에 대하여 유입 및 유출을 반복하면서 표면상에 대전이 진행되는 동안에 전기장에 의해 유도되기 때문이며, 따라서 표면 전하를 없애거나 옵셋하게 된다. 이 경우에 대전기를 통과하는 동안에 표면에 고착된 운반체에 관하여 대전능이 거의 감소하지 않는다 할지라도, 딥 준위에 포착된 운반체는 대전기를 통과한 후 표면에 도달시 표면 전하를 없애기 때문에, 이와 같은 운반체는 온도 특성으로서 관찰된다. 또한 대전기를 통과한 후 열적으로 자극받은 운반체는 표면 전하를 없애며, 따라서 대전능을 감소시킨다. 따라서 온도 특성을 향상시키기 위해서는 감광체의 사용 온도 영역에서 열에 의해 자극받은 운반체의 형성을 억제하며, 운반체의 이동을 향상시키는 것이 필요하다.

또한 광 메모리는 블랭크 노광 및/또는 화상 노광에 의해 형성된 광 운반체가 밴드 갭에서 국부 준위에 포착되어 광-도전층내에 운반체가 잔류할 때 생성된다.

즉 광-도전층에 남아있는 잔류 운반체 (임의의 복사 공정중에 생성된 광 운반체중에서) 는 광이 조사된 부분의 전위가 다른 부분의 전위보다 작게 되도록 하기 위하여 다음의 대전 공정 및 기타 공정들중 표면 전하에 의해 생성된 전기장에 의해 층으로 부터 방출되며, 그 결과 화상에 농염이 발생한다. 따라서 광-도전층에 잔류하지 않고 각 복사 주기동안 광 운반체가 통과할 수 있도록 운반체의 이동은 개선되어야 한다.

따라서 본 발명에서 처럼 주어진 에너지 범위를 가지는 Eu 와 DOS 를 조절함으로써, 열적 자극된 운반체의 형성을 억제할 수 있고, 국부 준위에서 열적 자극된 운반체 및/또는 광 운반체를 포획할 위험을 감소시킬 수 있기 때문에, 운반체의 이동은 크게 향상된다. 그 결과로서, 감광체의 사용온도 영역에서 온도 특성은 현저하게 향상되며, 동시에 광 운반체의 생성이 억제될 수 있기 때문에, 사용 환경하에서 감광체의 안정성이 향상되어 하프 톤을 선명하게 함으로써 고 해상력 및 고 품질의 화상을 안정적으로 수득할 수 있다.

다음에 본 발명을 따르는 무정형 실리콘 광-도전체를 첨부한 도면을 통해 충분히 설명하도록 하겠다.

제11a 내지 11d도는 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체의 층을 설명하는 개략도이다.

제11a도에 도시된 전자사진용 감광체(1100)는 지지체(1101) 및 이 지지체상에 형성된 감광층(1102)을 포함한다. 감광층(1102)은 a-Si:H, X 에 의해 구성되며, 광-도전성을 가지는 광-도전층(1103)을 가진다.

제11b도는 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체의 다른 층 배열을 설명하는 개략도이다 제11b도에서 전자사진용 감광체(1100)는 지지체(1101) 및 지지체상에 형성된 감광층(1102)을 포함한다. 감광층(1102)은 a-Si:H, X 에 의해 구성되며, 광-도전성을 가지는 광-도전층(1103), 및 무정형 실리콘계 표면층(1104)을 가진다.

제11c도는 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체의 추가 층 배열을 설명하는 개략도이다. 제11c도에서 전자사진용 감광체(1100)는 지지체(1101) 및 지지체상에 형성된 감광층(1102)을 조합한다. 감광층(1102)은 a-Si:H, X 에 의해 구성되어, 광-도전성을 가지는 광-도전층(1103), 무정형 실리콘계 표면층(1104), 및 무정형 실리콘계 전하 주입소자층(1105)을 가진다.

제11d도는 본 발명을 따르는 전자사진용 감광체의 다른 추가 층 배열을 설명하는 개략도이다. 제11d도에서 전자사진용 감광체(1100)는 지지체(1101) 및 지지체상에 형성된 감광층(1102)을 포함한다. 감광층(1102)은 a-Si:H, X 에 의해 구성된 전하발생층(1106), 및 광-도전층(1103), 전하수송층(1107) 및 무정형 실리콘계 표면층(1104)을 가진다.

[지지체]

본 발명에서 사용된 지지체(1101)는 도전성 또는 전기-절연성일 수 있다. 도전성 지지체(1101)는 Al(알루미늄), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), Au(금), In(인듐), Nb(니오븀), Te(텔루륨), V(바나듐), Ti(티타늄), Pt(플라티늄), Pb(팔라듐), Fe(철) 및 이들의 합금(예컨대, 스테인레스강)과 같은 금속으로 부터 형성될 수 있다. 또한 지지체는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리아미드 등으로 구성된 합성 수지막 또는 시트로 부터 형성하거나, 또는 유리, 세라믹 등으로 구성된 절연판으로 부터 형성될 수 있다. 이 경우에, 그러나, 광도전층(1103)이 형성된 막, 시트 또는 절연판의 표면은 표면 처리에 의해 도전성을 띨 수 있다.

본 발명에서 사용된 지지체(1101)의 형상은 평활면 또는 불규칙 표면을 가지는 원통형 벨트 또는 평판형 무단 벨트를 형성할 수 있고, 벨트의 두께는 목적하는 전자사진용 감광체(1100)를 수득하기 위하여 적절히 선택할 수 있다. 전자사진용 감광체(1100)의 가연성이 요구되는 경우에, 벨트의 두께는 지지체(1101)의 기능이 유지되는 한, 가능한한 크게 줄인다. 그러나 지지체(1101)의 두께는 제조 및 조작 과정중에 기계적 강도를 고려할 때 일반적으로는 10 ㎛ 이상이 된 것을 선택한다.

특히 레이저빔 등의 가간섭성 광을 이용함으로써 화상 형성을 수행할 때, 가시화된 화상에 발생된 소위 간섭 줄무늬로 인한 화상 불량을 효과적으로 해소하기 위해서, 지지체(1101)의 표면은 불규칙하게 할 수 있다. 지지체(1101)의 표면상의 불규칙성은 일본국 특허출원 공개공보 제 60-168156 호(1985), 제 60-178457 호(1985) 및 제 60-225854 호(1985)에 개시된 임의의 종래 방법들에 의해 형성될 수 있다.

레이저빔과 같은 가간섭성 광을 사용할 때 발생된 간섭 줄무늬로 인한 화상 불량을 효과적으로 해결하기 위한 다른 방법으로서, 지지체(1101)의 표면상의 불규칙성은 반-구형 리세스에 의해 형성될 수 있다 즉 지지체(1101)의 표면은 전자사진용 감광체(1100)에 필요한 해상력보다 작은 요철을 가지며, 요철은 복수의 반-구형 리세스에 의해 구성된다. 복수의 반-구형 리세스에 의해 구성된 지지체의 표면상의 불규칙성의 형성은 일본국 특허출원 공개공보 제 61-231561 호(1986)에 개시된 방법에 의한다.

[광-도전층]

본 발명에서 감광층(1102)의 일부를 형성하며, 본 발명의 목적을 효과적으로 달성하기 위하여 지지체(1101)상에 형성된 광-도전층(1103)은 소망하는 특성을 제공하기 위해 막 형성변수의 수치를 적절히 정하기 위해서 진공퇴적막 형성법에 의해 제조한다. 보다 구체적으로 광-도전층은 글로우 방전법(예컨대, 저주파 CVD 법, 고주파 CVD 법, 마이크로파 CVD 법 등의 교류 또는 직류 방전법), 스패터링법, 진공퇴적법, 이온 플레이팅법, 광 CVO 법, 열 CVD 법 등의 다양한 박막 퇴적법에 의해 제조할 수 있다. 이들 박막 퇴적법중 어느 하나를 제조조건, 설비자본, 제조될 전자사진용 감광체에 요구되는 특성 등 다양한 인자들을 근거로 하여 적절히 선택하기는 하지만, 목적하는 특성을 가진 전자사진용 감광체를 제조하기 위한 조건은 비교적 용이하게 조절될 수 있기 때문에, 글로우 방전법(특히 RF 또는 VHF 대를 가지는 전원 주파수를 사용한 고주파 글로우 방전법)이 바람직하다.

글로우 방전법에 의해 광-도전층(1103)을 형성하기 위해서는, 기본적으로, 규소 원자(Si)를 공급할 수 있는 Si(규소) 공급용 원료 기체와 수소 원자(H)를 공급할 수 있는 H(수소) 공급용 원료 기체를 슬리브에 도입하고/거나 Si 공급용 원료 기체와 할로겐 원자(X)를 공급할 수 있는 X(할로겐) 공급용 원료 기체를 목적하는 기체 상태로 반응 용기에 도입하여 슬리브 및/또는 반응 용기에 글로우 방전을 야기함으로써 일정한 부위에 배치된 지지체(1101)상에 a-Si:H, X 로 구성된 층을 형성한다.

또한 본 발명에서는 수소 원자 및/도는 할로겐 원자가 광-도전층(1103)에 포함되어 있다. 이는 규소 원자의 비-결합손이 보상되며, 층의 품질(특히, 광-도전성 및 층의 전하보지능)이 개선됨을 말한다. 따라서 수소 원자 또는 할로겐 원자의 함량 또는 수소 원자와 할로겐 원자의 총량은 규소 원자와 수소 원자 및/또는 할로겐 원자들의 합의 10-30 원자% (바람직하게는 15-25 원자%)이 바람직하다.

본 발명에서 사용된 Si(규소) 공급용 기체를 공급하기 위한 재료는 SiH₄, Si₂H₆, Si₃H₈, Si₂H₁₀등 기체 상태이거나 기화될 수 있는 수소화 규소(실란류)일 수 있다. 이들중, 층 형성중 용이하게 조작할 수 있고, 우수한 Si 공급률을 가진다는 점에서 SiH₄및 Si₂H₆이 바람직하다.

수소 원자들을 제조될 광-도전층(1103)에 도입하고, 수소 원자의 도입 비율의 조절을 촉진하며, 본 발명의 목적을 달성하는 막 특성을 수득하기 위해서는, 수소 (H2) 및/또는 헬륨(He) 또는 수소 원자들을 포함하는 규소 화합물을 이와 같은 기체에 목적하는 양만큼 첨가함으로써 층을 형성하는 것이 필요하다. 또한 각 기체는 단일 성분 또는 일정한 비율로 복수의 기체들을 혼합하여 구성될 수 있다.

본 발명에서 사용된 할로겐 공급용 원료 기체를 제공하기 위한 재료는 할로겐에 의해 치환된 실란 유도체와 같이, 할로겐 기체, 할로게니드 또는 할로겐을 포함하는 할로겐/할로겐 화합물이거나 기체 상태이거나 기화될 수 있는 할로겐 화합물일 수 있다. 또한 구성 성분으로서 규소 원자와 할로겐 원자를 가지며, 기체 상태이거나 기화될 수 있는 수소화 규소 화합물(할로겐 원자 포함)을 사용할 수 있다.

보다 구체적으로 본 발명에서 바람직하게 사용된 할로겐 화합물은 기상 불소(Fa), BrF₂, ClF, ClF₃, BrF₃, BeF₅, IF₃또는 IF₇와 같이 할로겐/할로겐 화합물일 수 있다. 할로겐 원자를 포함하는 규소 화합물, 즉 할로겐에 의해 치환된 실란 유도체는 SiF₄, Si₂F₆등의 불화 규소일 수 있다.

광-도전층(1103)에 포함된 수소 원자 및/또는 할로겐 원자의 양을 조절하기 위해서는, 예컨대, 지지체(1101)의 온도, 반응 용기에 도입될 수소 원자 및/또는 할로겐 원자를 제공하기 위해 사용된 원료의 양, 및 방전 전력을 제어할 수 있다.

본 발명에서, 도전성을 제어하기 위한 원자들은 필요시 광-도전층(1103)에 포함되어 있는 것이 바람직하다. 도전성을 제어하기 위한 원자들은 전체 광-도전층(1103)에 균일하게 포함되어 있거나 층 두께 방향을 따라 불균일한 분포상태일 수 있다.

도전성을 제어하기 위한 원자들은 반도체 분야에서 소위 불순물일 수 있다.

즉 주기율표에서 IIIb 족에 속하며 P-형 전도 특성을 부여하는 원자 (이하 IIIb 족 원자라 함), 또는 주기율표에서 Vb 족에 속하며 n-형 전도 특성을 부여하는 원자(이하 Vb 족 원자라 함) 를 사용할 수 있다.

IIIb 족 원자에는 붕소(B), 알루미늄(Al). 갈륨(Ga), 인듐(In) 또는 탈륨(Tl)이 있으며, 특히 B, Al 및 Ga 이 바람직하다. Vb 족 원자에는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무드(Bi) 가 있고, 특히 P와 As 가 바람직하다.

광-도전층(1103)에 포함된 원자들의 함량은 바람직하게는 1 × 10^-2- 1 × 10⁴원자_ppm, 더욱 바람직하게는 5 × 10^-2- 5 × 10³원자_ppm, 가장 바람직하게는 1 × 10^-1- 1 × 10³원자_ppm이다.

도전성을 제어하기 위한 원자들(예컨대, IIIb 족 원자 또는 Vb 족 원자)을 구조적으로 도입하기 위해서는, 층이 형성될 때, IIIb 족 원자 또는 Vb 족 원자를 도입하기 위한 기상 원료를 광-도전층(1103)을 형성하기 위해 다른 기체와 함께 반응 용기에 도입할 수 있다. IIIb 족 원자 또는 Vb 족 원자를 도입하기 위한 원료는 상온 또는 상압에서 기상 조건으로 유지될 수 있거나, 층 형성 조건하에서 적어도 용이하게 기화될 수 있다.

보다 구체적으로, IIIb 족 원자를 도입하기 위한 원료에 있어서, 비소 원자 도입재로는 B₂H₆, B₄H₁₀, B₅H₉, B₅H₁₁, B₆H₁₀, B₆H₁₂, B₆H₁₄등의 수소화 비소, 또는 BF₃, BCl₃, BBr₃등의 할로겐화 비소를 들 수 있다. 또한 AlCl₃, GaCl₃, Ga(CH₃)₃, InCl₃또는 TlCl₃을 사용할 수 있다.

Vb 족 원자들을 도입하기 위한 원료에 있어서, 인 원자 도입재로는 PH₃, P₂H₄등의 수소화 인, 또는 PH₄I, PF₃, PF₅, PCl₃, PCl₅, PBr₃, PBr₅, PI₃등의 할로겐화 인일 수 있다. 또한 Vb 족 원소들을 도입하기 위한 원료로서 AsH₃, AsF₃, AsCl₃, AsBr₃, AsF₅, SbH₃, SbF₃, SbF₅, SbCl₃, SbCl₅, BiH₃, BiCl₃또는 BiBr₃을 효과적으로 사용할 수 있다.

또한 도전성을 제어하기 위한 원자 도입 원료는 경우에 따라 수소(H₂) 및/또는 헬륨(He)에 의해 희석할 수 있다.

또한 본 발명에서 탄소 원자 및/또는 산소 원자 및/또는 질소 원자는 광-도전층(1103)에 포함되게 하는 것이 효과적이다. 탄소 원자 및/또는 산소 원자 및/또는 질소 원자의 함량은 규소 원자, 탄소 원자, 산소 원자 및 질소 원자의 합에 대해 바람직하게는 1 × 10^-5- 10 원자 %, 더욱 바람직하게는 1 × 10^-4- 8 원자 %, 가장 바람직하게는 1 × 10^-3- 5 원자 % 이다. 탄소 원자 및/또는 산소 원자 및/또는 질소 원자는 전체 광-도전층(1103)에 일정하게 포함되거나 함량이 두께 방향으로 변화되도록 두께 방향을 따라 불균일하게 분포될 수 있다.

본 발명에서 광-도전층(1103)의 두께는 목적하는 전자사진 특성 및 목적하는 경제적 효과를 제공하기 위해 결정되며, 바람직하게는 20-50 ㎛, 더욱 바람직하게는 23-45 ㎛, 및 가장 바람직하게는 25-40 ㎛ 의 수치를 가진다.

본 발명의 목적을 달성하며 목적하는 막 특성을 가지는 광-도전층(1103)을 형성하기 위해서, Si 공급용 기체와 희석 기체 사이의 혼합비, 반응 용기내 기압, 방전 전력 및 지지체의 온도를 적절히 조절하는 것이 필요하다. 희석 기체로서 사용된 수소(H₂) 및/또는 헬륨(He)의 유속을 층 디자인에 따라 적절히 선택한다할 지라도, 정상적으로는 수소(H₂) 및/또는 헬륨(He)의 양을 Si 공급용 기체의 양보다 3-20 배, 바람직하게는 4-15 배, 보다 바람직하게는 5-10 배 이상 크도록 조절한다.

반응 용기내 기압을 층 디자인에 따라 최적 범위내에서 유사하게 선택한다할 지라도, 정상적으로는 1 × 10^-4-10 토르, 바람직하게는 5 × 10^-4- 5 토르, 보다 바람직하게는 1 × 10^-3- 1 토르의 기압을 가지는 것이 바람직하다.

방전 전력을 층 디자인에 따라 최적 범위내에서 유사하게 선택한다 할 지라도, 정상적으로는 방전 전력이 Si 공급용 기체의 유속보다 2-7 배, 바람직하게는 2.5-6 배, 보다 바람직하게는 3-5 배 큰 것이 바람직하다.

또한 지지체(1101)의 온도를 층 디자인에 따라 최적 범위내에서 유사하게 선택한다할 지라도, 정상적으로는 온도를 200-350℃, 바람직하게는 230-330℃, 보다 바람직하게는 250-350℃ 인 것이 바람직하다.

본 발명에서 광-도전층(1103)을 형성하기 위한 지지체(1101)의 온도 및 기압이 상기의 목적하는 값을 가질지라도, 이들 수치가 정상적으로는 별도로 결정되는 것이 아니라 목적하는 특성을 가지는 감광체(1101)를 수득하기 위하여 이들 인자들 사이의 관계를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

[표면층]

본 발명에서는 무정형 실리콘 표면층(1104)은 상술한 지지체(1101)에 부여된 광-도전층(1103)상에 형성하는 것이 바람직하다. 이 표면층(1104)은 자유표면(1106)을 가지며, 주로 내습성, 연속조작 반복사용 특성, 내압성, 사용환경 특성 및 내구성에 있어서 본 발명의 목적을 달성하기 위해 설치된다.

또한 본 발명에서는 (감광층(1102)을 구성하는 층들인) 광-도전층(1103) 및 표면층(1104)을 형성하기 위한 비결정형 재료는 공통 인자(규소 원자)를 가지기 때문에, 화학적 안정성이 층들간 계면에서 충분히 확보된다.

표면층(1104)이 임의의 무정형 실리콘 물질로 구성된다할 지라도, 표면층은 수소 원자(H) 및/또는 할로겐 원자(X) 및 추가로 탄소 원자(C)를 함유하는 무정형 실리콘(이하 a-SiC:H, X라 함), 고는 수소 원자(H) 및/또는 할로겐 원자(X) 및 추가로 산소 원자(O)를 함유하는 무정형 실리콘(이하 a-SiO:H, X라 함). 또는 수소원자(H) 및/또는 할로겐 원자(X) 및 추가로 질소 원자(N)를 함유하는 무정형 실리콘(이하 a-SiN:H, X라 함), 또는 수소 원자(H) 및/또는 할로겐 원자(X) 및 탄소원자(C), 산소 원자(O) 및 질소 원자(N)중 적어도 어느 하나를 추가 함유하는 무정형 실리콘(이하 a-SiCON:H, X사 함)로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라서. 목적물을 효과적으로 수득하기 위해서, 표면층(1104)은 목적하는 특성을 얻기 위해 적절히 막 형성변수의 수치를 정하는 것과 같이 진공퇴석막 형성법에 의해 제조한다. 보다 구체적으로, 표면층은 글로우 방전법(예컨대 저주파 CVD 법, 고주파 CVD 법, 마이크로파 CVD 법 등의 교류 또는 직류 방전법), 스패터링법, 진공퇴적법, 이온 플레이팅법, 광 CVD 법, 열 CVD 법 등의 다양한 박막 퇴적법에 의해 제조할 수 있다. 이들 박막 퇴적법중 어느 하나를 제조조건, 설비자본, 제조규모, 제조될 전자사진용 감광체에 요구되는 특성 등 다양한 인자들을 근거로 하여 적절히 선택하기는 하지만, 감광체의 생산성을 고려할 때 광-도전층을 형성하기 위한 방법과 동일한 퇴적법을 사용하는 것이 바람직하다.

예컨대, a-SiC:H, X 로 구성된 표면층(1104)을 형성하기 위해서는, 기본적으로 규소 원자(Si)를 공급할 수 있는 Si 공급용 원료 기체, 탄소 원자(C)를 공급할 수 있는 C 공급용 원료 기체, 수소 원자(H)를 공급할 수 있는 H 공급용 원료 기체 및/또는 할로겐 원자(X)를 공급할 수 있는 X 공급용 원료 기체를 글로우 방전이 반응 용기내에 야기될 수 있도록 목적하는 기체 상태로 반응 용기(내압이 감소될 수 있음)에 도입함으로써, 일정한 부위에 배열된 지지체(1101) (이 위에 광-도전층(1103)이 형성되어 있음)상에 a-SiC:H, X 에 의해 구성된 층을 형성한다.

본 발명에서 사용된 표면층(1104)이 규소를 포함한 임의의 무정형 실리콘 물질로 구성되어 있다할 지라도, 표면층은 탄소, 질소 및 산소와 같은 성분들중 하나 이상을 포함하는 규소 화합물로 구성되는 것이 바람직하며, 주 성분으로서 a-Si 을 포함하는 물질로 구성되는 것이 보다 바람직하다. 표면층(1104)이 주성분으로서 a-SiC 를 포함하는 물질로 구성될 때, 탄소의 양은 규소 원자와 탄소 원자의 합이 30-90 % 가 바람직하다.

또한 본 발명에서 수소 원자 및/또는 할로겐 원자들은 규소 원자의 비-결합손을 보상하고, 층의 질(특히 광-전도성과 전하보지성)을 향상시키기 위하여 표면층(1104)에 포함시키는 것이 요구된다. 모든 원자들의 전체 양에 대한 수소의 함량은 정상적으로는 30-70 원자%, 바람직하게는 35-65 원자%, 및 보다 바람직하게는 40-60 원자% 이다. 또한 불소의 함량은 정상적으로는 0.01-15 원자%, 바람직하게는 0.1-10 원자%, 보다 바람직하게는 0.6-4 원자% 이다.

상기의 함량을 가지는 수소 원자 및/또는 불소 원자와 함께 형성된 감광체는 실용적인 면에서 종래의 감광체에 비해 매우 우수하며, 충분히 사용할 수 있다.

즉, 결함(주로 규소 원자 및/또는 탄소 원자의 댕글링 결합)은 전자사진용 감광체의 특성에 좋지 못한 영향을 미친다는 것이 알려져 있다. 예컨대, 이와 같은 나쁜 영향은 자유표면으로 부터 전하주입으로 인한 대전 특성의 악화, 사용환경(예컨대, 다습 조건)하에 층의 구조에 변화로 인한 대전특성의 변동, 및 코로나 대전시 및 광 조사시 광-도전층으로 부터 표면층에 전하를 주입하고, 표면층의 결함(손상된 부위)에 전하를 포획하는 동안 반복 사용으로 인한 잔상의 발생 등을 들 수 있다.

그러나, 표면층내의 수소 함량을 30 원자% 이상으로 조정함으로써, 표면층의 결함을 크게 감소시킬 수 있으며, 그 결과 종래 기술과 비교하여 전기적 특성과 고속 연속사용성이 크게 향상된다.

한편, 표면층내의 수소 함량이 71 원자%를 초과하는 경우, 표면층의 경도가 증가하기 때문에, 감광체를 반복해서 사용할 수 없다. 따라서, 표면층내의 수소 함량은 상기 언급한 범위내에서 조정되며 이는 우수한 전자 사진 특성을 제공하는데 있어 중요한 인자이다. 표면층내의 수소 함량은 수소 가스(H₂)의 유량, 지지체의 온도, 방전 파워, 가스 압력등으로 조정할 수 있다.

또한, 표면층내의 불소 함량을 0.01 원자% 이상으로 조정함으로써, 표면층내에서 규소 원자와 탄소 원자 사이에 결합을 효과적으로 발생시킬 수 있다. 또한, 불소 원자는 코로나에 의해 유발된 손상에 기인한 규소 원자와 탄소 원자 사이의 결합의 절단을 효과적으로 방지한다.

한편, 표면층내의 불소 함량이 15 원자%를 초과하는 경우, 표면층내의 규소 원자와 탄소 원자 사이의 결합의 발생 및 코로나에 의해 유발된 손상에 기인한 규소 원자와 탄소 원자사이의 결합의 절단의 방지는 거의 성취될 수 없다. 또한, 과도한 불소 원자는 표면층내의 캐리어의 이동에 좋지 못한 영향을 주기 때문에, 잔류 전위 및 화상 메모리가 현저하게 나타난다. 따라서, 표면층내의 불소 함량은 상기 언급한 범위내에서 조정되며 이는 우수한 전자 사진 특성을 제공하는데 있어서 중요한 인자중 하나이다. 수소 함량과 유사하게, 표면층내의 불소 함량은 수소 가스(H₂)의 유량, 지지체의 온도, 방전 파워, 가스 압력 등으로 조정할 수 있다.

본 발명의 표면층(1104)의 형성에 사용되는 규소 공급용 가스를 제공하는 물질은 SiH₄, Si₂H₆, Si₃H₈등과 같은, 가스상으로 유지되거나 가스화시킬 수 있는 수소화 규소(실란 등급)일 수 있다. 이들중에서, SiH₄및 Si₂H₆가 층 형성중 취급이 용이하고 Si 공급 효율이 양호하다는 점에서 바람직하다. 또한, Si 공급용 원료 가스는 경우에 따라 수소 가스(H₂), 헬륨 가스(He), 아르곤 가스(Ar) 또는 네온 가스(Ne)로 희석시킬 수 있다.

탄소 공급용 가스를 제공하는 물질은 CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀등과 같이, 가스 상태로 유지되거나 가스화시킬 수 있는 탄화수소일 수 있다. 이들 중에서, CH₄및 C₂H₆가 층 형성중 취급이 용이하고 Si 공급 효율이 양호하다는 점에서 바람직하다. 또한, 탄소 공급용 원료 가스는 경우에 따라 수소 가스(H₂), 헬륨 가스(He), 아르곤 가스(Ar) 또는 네온 가스(Ne)로 희석시킬 수 있다.

질소 또는 산소 공급용 가스를 제공하는 물질은 NH₃, NO, N₂O, NO₂, H₂O, O₂, CO, CO₂, N₂등과 같이, 가스 상태로 유지되거나 가스화시킬 수 있는 탄화수소일 수 있다. 또한, 질소, 산소 공급용 원료 가스는 경우에 따라 수소 가스(H₂), 헬륨 가스(He), 아르곤 가스(Ar) 또는 네온 가스(Ne)로 희석시킬 수 있다.

또한, 형성시킬 표면층중으로 도입되는 수소 원자의 도입비의 조정을 더욱 용이하게 하기 위하여, 수소 가스 또는 수소 원자를 함유하는 규소 화합물 가스를 층을 형성하는데 요구되는 비율로 상기 언급한 가스에 가한다. 또한, 각 가스는 단독종으로 또는 소망량으로 혼합된 복수종으로 구성될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 할로겐 원자 공급용 원료 가스를 제공하는 물질은 할로겐으로 치환된 실란 유도체와 같이, 할로겐 가스, 할로겐화물 또는 할로겐을 함유하는 할로겐/할로겐 화합물, 또는 가스상으로 유지되거나 가스화시킬 수 있는 할로겐 화합물일 수 있다. 또한, 구성 요소로서 규소 원자 및 할로겐 원자를 가지며 가스상으로 유지되거나 가스화시킬 수 있는 수소화 규소 화합물(할로겐 원자 포함)을 사용할 수 있다.

더욱 구체적으로, 본 발명에서 바람직하게 사용되는 할로겐 화합물은 불소 가스(F₂), BrF, ClF, ClF₃, BrF₃, BeF₅, IF₃또는 IF₇등과 같은 할로겐/할로겐 화합물일 수 있다. 할로겐 원자를 함유하는 규소 화합물, 즉, 할로겐으로 치환된 실란 유도체는 SiF₄, Si₂F₆등과 같은 불화 규소일 수 있다.

표면층(1104)중에 함유된 수소 원자 및(또는) 할로겐 원자의 양을 조정하기 위하여, 에를 들면, 지지체(1101)의 온도, 수소 원자 및(또는) 할로겐 원자를 제공하기 위하여 사용되는 원료의 반응 용기중으로의 도입량, 및 방전 전력을 조정할 수 있다. 탄소 원자 및(또는) 수소 원자 및(또는) 할로겐 원자를 전체 표면층(1104)내로 균일하게 함유시킬 수 있거나 두께 방향에 따라서 불균일하게 분포시켜 함량을 변화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 전도성 조절용 원자를 필요에 따라 표면층(1104)내에 함유시키는 것이 바람직하다. 전도성 조정용 원자를 전체 표면층(1104)내로 균일하게 함유시킬 수 있거나 두께 방향에 따라서 불균일하게 분포시켜 함량을 변화시킬 수 있다.

전도성 조정용 원자는 반도체 분야에서 소위 불순물일 수 있다. 즉, 주기율표의 IIIb 족에 속하며 P형 전도 특성을 제공하는 원자 (이후제IIIb족 원자로 언급함) 또는 주기율표의 Vb족에 속하고 n형 전도 특성을 제공하는 원자 (이후 제Vb족 원자로 언급함)이 사용될 수 있다.

제IIIb족 원자는 붕산(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 또는 탈륨(T1)일 수 있으며, 특히, B, Al 및 Ga가 바람직하다. 제Vb족 원자는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 또는 비스무트(Bi)일 수 있으며, 특히, P 및 As가 바람직하다.

표면층(1104)중에 함유되는 전도성 조정용 원소의 함량(양)은 바람직하게는 1 × 10^-3내지 1 × 10³원자_ppm, 더욱 바람직하게는 5 × 10^-2내지 5 × 10²원자_ppm, 가장 바람직하게는 1 × 10^-1내지 1 × 10²원자_ppm이다.

전도성 조정용 원자(예를 들면, 제IIIb족 원자 또는 제Vb족 원자)를 구조적으로 도입시키기 위하여, 층 형성시, 제IIIb족 원자 또는 제Vb족 원자 도입용 가스상 원료를 표면층(1104) 형성용의 다른 가스와 함께 반응 용기내로 도입시킬 수 있다.

제IIIb족 원자 또는 제Vb족 원자 도입용 원료는 상온 상압하에서 가스상 상태로 유지될 수 있거나 층 형성 조건하에서 용이하게 가스화시킬 수 있다.

더욱 구체적으로, 제IIIb족 원자 도입용 원료의 경우, 붕소 원자 도입 물질은 B₂H₂, B₄H₁₀, B₅H₉, B₅H₁₁, B₆H₁₀, B₆H₁₂, B₆H₁₄등과 같은 수소화붕소, 또는 BF₃, BCl₃, BBr₃등과 같은 할로겐화 붕소일 수 있다. 달리, AlCl₃, GaCl₃, Ga(CH₃)₃, InCl₃, 또는 TlCl₃를 사용할 수 있다.

제Vb족 원자 도입용 원료의 경우, 인 원자 도입 물질은 PH₃, P₂H₄등과 같은 수소화인, 또는 PH₄I, PF₃, PF₅, PCl₃, PCl₅, PBr₃, PBr₅, PI₃등과 같은 할로겐화인 일 수 있다. 달리, AsH₃, AsF₃, AsCl₃, AsBr₃, AsF₅, SbH₃, SbF₃, SbF₅, SbCl₃, SbCl₅, BiH₃, BiCl₃또는 BiBr₃를 제Vb족 원자 도입용 원료로서 유효하게 사용할 수 있다.

또한, 전도성 조정용 원자 도입 원료는 경우에 따라, 수소 가스(H₂), 헬륨 가스(He), 아르곤 가스(Ar) 또는 네온 가스(Ne)로 희석시킬 수 있다.

본 발명에 따르는 표면층(1104)의 두께는 0.01 내지 3 ㎛, 바람직하게는 0.05 내지 2 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 ㎛인 것이 좋다. 층의 두께가 0.-01 ㎛ 보다 작은 경우, 표면층(1104)는 감광체(1110)의 사용중 마모 등의 이유로 소실되는 반면, 층의 두께가 3 ㎛ 보다 큰 경우, 전자 사진 특성은 잔류 전위등이 증가하는 이유로 소실된다.

본 발명에 따르는 표면층(1104)는 주의해서 형성시켜 목적하는 특성을 제공한다. 즉, 구성 성분으로서 규소(Si), 탄소(C) 및(또는) 산소(O), 수소(H) 및(또는) 할로겐(X)을 함유하는 물질은 형성 조건에 따라서 결정 상태를 무정형 상태로 구조적으로 변화시키며, 전기 물성적으로 전도성이 반도체성을 통하여 절연성을 나타내고, 또한 광도전성이 비 광도전성으로 변화된 특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명에서는 형성 조건이 상기 목적을 달성하기에 바람직한 특성을 갖는 화합물을 수득하기 위한 필요성에 따라 엄격하게 선택된다. 예를 들면, 표면층(1104)가 주로 내구성을 향상시키기 위하여 사용되는 경우, 표면층은 사용되는 환경하에서 전기적 절연성을 갖는 비결정성 물질로부터 형성된다.

또한, 표면층(1104)가 연속적인 반복 사용성 및(또는) 사용 환경 특성을 향상시키기 위하여 주로 사용되는 경우, 표면층은 전기 절연성이 낮고 조사 광선에 대한 감응성이 더욱 크거나 낮은 비-결정성 물질로부터 형성된다. 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 특성을 갖는 표면층(1104)을 형성시키기 위하여, 지지체(1101)의 온도와 반응 용기의 가스압을 필요에 따라 적합하게 고정시킬 필요가 있다.

지지체(1101)의 온도(Ts)는 층 설계에 따라서 적합하게 선택하며, 통상적으로 200 내지 350℃, 바람직하게는 230 내지 330℃, 더욱 바람직하게는 250 내지 350℃ 이다. 유사하게, 반응 용기내의 가스압도 마찬가지로 층 설계에 따라서 적합하게 선택하며, 통상적으로 1 × 10^-4내지 10 토르, 바람직하게는 5 × 10^-4내지 5 토르, 더욱 바람직하게는 1 × 10^-3내지 1 토르이다.

본 발명에서 표면층(1104) 형성을 위한 지지체(1101)의 온도(Ts) 및 가스압이 상기 언급한 목적하는 수치를 갖는다 하더라도, 통상적으로 이들 수치가 독립적으로 결정되지는 않지만, 이들 인자간의 관계를 고려하여 결정함으로써 목적하는 특성을 갖는 감광체(1100)를 수득하는 것이 좋다.

또한 본 발명에서, 탄소 원자, 산소 원자 및 질소 원자(이들의 함량은 표면층(1104)내의 이들의 함량 보다 적음)를 함유하는 블로킹층(이후 하부 표면층이라 칭함)은 광도전층(1103)과 표면층(1104) 사이에 형성시켜 대전능을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 표면층(1104)과 광도전층(1103) 사이에는 탄소 원자 및(또는) 산소 원자 및(또는) 질소 원자의 함량이 광도전층(1103)을 향하여 감소되도록 변화되는 영역이 제공될 수 있다. 상기 영역을 제공함으로써, 표면층(1104)과 광도전층(1103) 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있고 계면에 의한 광 반사 간섭 영향을 감소시킬 수 있다.

[전하 주입 저지층]

본 발명에 따르는 전자 사진 감광체(1100)에 있어서, 도전성 지지체(1101)와 광도전층(1103) 사이에, 도전성 지지케(1101)로부터 전하가 주입되는 것을 저지할 수 있는 전하 주입 저지층(1105)을 제공하는 것이 더욱 효과적이다. 즉, 전하 주입 저지층(1105)은 감광층(1102)의 자유 표면을 (일정 극성을 갖도록) 대전 처리할 경우 도전성 지지체(1101)로부터 전하가 광도전층(1103)으로 주입되는 것을 저지하는 기능을 갖는다. 그러나, 감광층(1102)의 자유 표면을 (반대 극성을 갖도록) 대전 처리할 경우, 상기와 같은 기능은 발휘되지 않는다. 즉, 하전 주입 저지층은 극성 의존성을 갖는다. 상기와 같은 기능을 수득하기 위하여, 하전 주입 저지층(1105)내의 도전성 조정용 원자량이 광도전층(1103)내의 것보다 상대적으로 크게만든다. 광도전층(1103)내에 함유된 전도성 조정용 원자는 전체 광도전층(1103)내에 균일하게 함유될 수 있거나 두께 방향에 따라 불균일하게 분포될 수 있다. 분포밀도가 불균일한 경우, 지지체(1101) 근처에 분포된 원자가 광도전층(1103) 근처에 분포된 것보다 큰 것이 좋다.

그러나, 어떠한 경우든, 지지체(1101)의 표면과 평행면내에 균일하게 분포되어 평면을 따라 특성이 균일해지도록 하는 것이 필수적이다. 하전 주입 저지층(1105)애에 함유된 전도성 조정용 원자는 반도체 분야에서 소위 불순물일 수 있다.

즉, 주기율표의 제IIIb족에 속하며 P형 도전성을 제공하는 원자 (이후 제IIIb족 원자로 칭함 또는 주기율표의 제Vb족에 속하며 n형 도전성을 제공하는 원자 (이후제Vb족 원자로 칭함)를 사용할 수 있다.

제IIIb족 원자는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 또는 탈륨(Tl)일 수 있으며, 특히, B, Al 및 Ga가 바람직하다. 제Vb족 원자는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 또는 비스무트(Bi)일 수 있으며, 특히, P 및 As가 바람직하다.

본 발명에서, 하전 주입 저지층(1105)내에 함유되는 원자의 함량(양)은 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있도록 필요에 따라 적합하게 결정되며, 바람직하게는 10 내지 1×10⁴원자_ppm, 더욱 바람직하게는 50 내지 5×10³원자_ppm, 가장 바람직하게는 1×10²내지 1×10³원자_ppm이다. 또한, 1종 이상의 탄소 원자, 질소 원자 및 산소 원자를 하전 주입 저지층(1105)에 첨가함으로써, 하전 주입 저지층(1105)과 하전 주입 저지층과 직접 접촉하는 층 사이의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다. 하전 주입 저지층(1105)내에 함유된 탄소 원자, 질소 원자 또는 산소 원자는 전체 하전 주입 저지층(1105)내에 균일하게 함유될 수 있거나 전체 두께 방향에 따라 불균일하게 분포될 수 있다. 그러나, 어떤 경우이든, 지지체(1101)의 표면과 평행면에 평면을 따라 특성이 균일해지도록 원자가 균일하게 분포되는 것이 필수적이다.

본 발명에 따르는 하전 주입 저지층(1105)의 전체 영역내에 함유된 탄소 원자 및(또는) 질소 원자 및(또는) 산소 원자의 함량은 본 발명의 목적이 효과적으로 달성될 수 있도록 적합하게 결정되며, 바람직하게는 1×10^-3내지 50 원자%, 더욱 바람직하게는 5×10^-3내지 30 원자%, 가장 바람직하게는 1×10^-2내지 10 원자%이다 (1종의 양 또는 2종 또는 3종의 총량으로서).

또한, 본 발명에 따르는 하전 주입 저지층(1105)내에 함유된 수소 원자 및(또는) 할로겐 원자는 층내에 잔류하는 미결합수를 보상하며, 이에 의해 막의 질을 향상시킨다. 하전 주입 저지층(1105)내에 함유된 수소 원자 또는 할로겐 원자의 함량 또는 수소 원자 또는 할로겐 원자의 총량은 1 내지 50 원자%, 더욱 바람직하게는 5 내지 40 원자%, 및 가장 바람직하게는 10 내지 30 원자%인 것이 좋다.

본 발명에서, 하전 주입 저지층(1105)의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 4 ㎛이며, 가장 바람직하게는 0.5 내지 3 ㎛이다.

본 발명에서는 광도전층(1103)의 형성시 사용되는 방법과 동일한 진공 증착법을 이용하여 하전 주입 저지층(1105)을 형성시킨다.

본 발명의 목적을 달성하도록 하는 특성을 갖는 하전 주입 저지층(1105)을 형성시키기 위하여, Si 제공 가스와 희석 가스 사이의 혼합비, 반응 용기내의 가스압, 방전 전력 및 지지체(1101)의 온도를 적합하게 고정시킬 필요가 있다. 희석 가스로서 작용하는 수소 가스(H₂) 및(또는) 헬륨 가스(He)의 유량을 층 설계에 따라서 최적 범위내에서 적합하게 선택하지만, 수소 가스(H₂) 및(또는) 헬륨 가스(He)의 양이 Si 공급 가스의 양보다 통상적으로 1 내지 2배, 바람직하게는 3 내지 15배, 더욱 바람직하게는 5 내지 15배 큰 것이 좋다.

유사하게, 반응 용기내의 가스압이 층 설계에 따라서 최적 범위내에서 선택되는 경우라 하더라도, 통상적으로, 가스압의 수치가 1×10^-4내지 10 토르, 바람직하게는 5×10^-1내지 5 토르, 더욱 바람직하게는 1×10^-3내지 1 토르인 것이 좋다.

방전 전력이 층 설계에 따라서 최적 범위내에서 유사하게 선택되는 경우라 하더라도, 방전 전력이 Si 공급 가스의 유속 보다 통상적으로 1 내지 7배, 바람직하게는 2 내지 6배, 더욱 바람직하게는 3 내지 5배 큰 것이 좋다. 또한, 지지체(1101)의 온도가 층 설계에 따라서 최적 범위내에서 선택되는 경우라 하더라도, 통상적으로, 온도가 200 내지 250℃, 바람직하게는 230 내지 330℃, 더욱 바람직하게는 250 내지 300℃인 것이 좋다.

본 발명에서, 공급 가스와 희석 가스 사이의 혼합비, 반응 용기내의 가스압, 방전 전력 및 하전 주입 저지층(1105) 형성용 지지체(1101)의 온도가 상기 언급한 목적하는 수치를 갖는 경우라 하더라도, 이들 수치는 통상적으로 독립적으로 결정하는 것이 좋지만, 목적하는 특성을 갖는 표면층(1104)을 수득하기 위한 이들 인자간의 관계를 고려하여 결정한다. 또한, 본 발명에 따르는 전자 사진 감광체(1100)에서는, 지지체(1101) 근처의 감광층(1102) 상에, 알루미늄 원자, 규소 원자, 수소 원자 및(또는) 할로겐 원자 중 1종 이상이 이의 두께 방향을 따라서 불균일하게 분포되는 층 영역이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 전자 사진 감광체(1100) 상에는, 지지체(1101)와 광도전층(1103) 또는 하전 주입 저지층(1105) 사이의 접착성을 더 향상시키기 위하여, 기본 성분으로서 예를 들면, Si₃N₄, SiO₂, SiO 또는 규소 원자를 함유하고 또한 수소 원자 및(또는) 할로겐 원자, 및 탄소 원자 및(또는) 질소 원자를 함유하는 비결정성 물질로 제조된 접착층이 제공될 수 있다. 또한 지지체(1101)로부터 반사된 광의 간섭 모양의 발생을 저지하기 위한 광흡수층이 제공될 수 있다.

이후, 감광층(1102)을 형성시키는 장치 및 막 형성 방법을 설명한다.

제2도는 전원 주파수로서 RF 밴드를 사용하는 고주파수 플라즈마 CVD 방법(이후 RF-PCVD 방법으로 칭함)을 이용하여 전자 사진 감광체를 제조하는 장치의 일례를 도식적으로 나타낸다.

상기 제조 장치는 일반적으로 퇴적(堆積) 장치(2100), 원료 가스 공급 장치(2200), 및 반응 장치(2111)내 감압용 배기 장치(도시되어 있지 않음)로 구성되어 있다. 퇴적 장치(2100)의 반응 용기(2111)내에는 원통상 지지체(2112), 지지체 가열용 히터(2113), 및 원료 가스 공급 도입관(2114)이 설치되어 있고, 고주파수 매칭 박스(2115)가 반응 용기에 접속되어 있다. 원료 가스 공급 장치(2200)는 SiH₄, GeH₄, H₂, CH₄, B₂H₆및 PH₃와 같은 원료 가스를 함유하기 위한 폭탄(2221 내지 2226), 밸브(2231 내지 2236), (2241 내지 2246), (2251 내지 2256), 및 매스 유동조정기(2211 내지 2216), 및 원료 가스 폭탄(2221 내지 2226)이 밸브(2260)을 통하여 반응 용기(2111)내의 가스 공급 도입관(2114)에 접속되어 있다.

퇴적막은 상기 언급한 제조 장치를 사용하여, 예를 들면, 하기 방법으로 형성시킨다.

먼저, 원통상 지지체(2112)를 반응 용기(2111)내에 장치하고, 용기(2111)내의 공기를 배기 장치(예를 들면, 진공 펌프)(도시되어 있지 않음)를 통하여 배출시킨다. 이후, 원통상 지지체(2112)의 온도는 지지체 히터(2113)를 사용하여 온도가 설정한 온도 200 내지 350℃에서 유지되는 방식으로 조정한다.

퇴적막 형성용 원료 가스를 반응 용기(2111)내로 유동시키기 위하여, 가스 폭탄(2221 내지 2226)의 밸브(2231 내지 2236) 및 반응 용기(2111)의 누출 밸브(2117)이 밀폐되어 있고 유입 밸브(2241 내지 2246), 유출 밸브(2118) 및 보조 밸브(2260)이 개방되어 있는지 확인한 후, 먼저, 주 밸브(2118)를 개방시켜 반응 용기(2111) 및 가스 파이핑(2116)으로부터 가스를 배기시킨다.

이후, 진공계(2119)가 약 5×10^-6토르를 나타낼 때, 보조 밸브(2260) 및 유출 밸브(2251 내지 2256)을 밀폐시킨다. 이후, 밸브(2231 내지 2236)를 개방시켜 가스 폭탄(2221 내지 2226)으로부터 가스를 도입시킨다. 이 경우, 각 가스의 압력은 압력 조정기(2261 내지 2266)을 사용하여 2 Kg/cm²으로 조정한다. 이어서, 유입 밸브(2241 내지 2246)을 점진적으로 개방시켜, 매스 유동 조정기(2211 내지 2216)내로 가스를 도입시킨다.

상기 막 형성 준비를 상기 방법으로 완료한 후, 하기 수순에 따라 여러가지층을 형성시킨다.

원통상 지지체(2112)의 온도가 설정한 수치에 도달하였을 때, 필요한 유출 밸브(2251 내지 2256) 및 보조 밸브(2260)를 점진적으로 개방시켜, 필요한 가스를 상응하는 가스 폭탄(2221 내지 2226)으로부터 가스 공급 도입관(2114)를 통하여 반응 용기(2111)내로 도입시킨다.

이후, 원료 가스의 유속이 설정된 유속이 되도록 매스 유동 조정기(2211 내지 2216)를 조정한다. 이 경우, 주 밸브(2118)의 개방 정도는 반응 용기(2111)내의 압력이 1토르 이하의 설정된 수치가 되도록 조정한다. 용기내의 압력이 안정화된 때, 주파수가 13.50MHz 인 RF 전원(도시되어 있지 않음)은 목적하는 전력을 제공하도록 고정하고, 고주파수 매칭 박스(2115)를 통하여 반응 용기(2111)내로 RF 전력을 도입하고, 이에 이해 글로우 방전이 발생된다. 방전 에너지로 인하여, 반응 용기(2111)내로 도입된 원료 가스가 분해되고, 이에 따라 주성분으로서 규소를 함유하는 목적하는 퇴적막이 원통상 지지체(2111)상에 형성된다. 막의 두께가 설정한 수치에 도달되었을 때, RF 전력의 공급을 중단하고 유출 밸브(2251 내지 2256)을 밀폐시켜 반응 용기(2111)내로의 가스 유입을 중단시키고, 이에 따라 퇴적막 형성이 완결된다.

유사한 공정을 수회 반복함으로써, 목적하는 다층 감광층(1102)이 형성된다.

각 층의 형성시, 필요한 밸브(들)를 제외하고 유입 밸브를 밀폐시킨다. 또한, 반응 용기(2111)내 및(또는) 반응 용기(2111)와 유출 밸브(2251 내지 2256) 사이의 파이핑내에 가스가 잔류하는 것을 저지하기 위하여, 유출 밸브(2251 내지 2256)을 밀폐시키고, 보조 밸브(2260)를 개방시키며 주 밸브를 또한 완전히 개방시켜, 고진공에 의해서 장치로부터 유체가 일시적으로 완전히 방출되도록 한다.

막의 두께를 균일하게 하기위하여, 층 형성시, 지지체(2112)를 적절한 구동기(도시되어 있지 않음)를 사용하여 설정 속도로 회전시키는 것이 좋다. 또한, 이용하는 가스의 종류 및 밸브는 층 형성 조건에 따라서 변화시킬 수 있다.

다음, 전원 주파수로서 VHF 밴드를 사용하는 고주파수 플라즈마 CVD 방법(이후 UVHF-PCVD 방법이라 칭함)을 이용하여 형성된 전자 사진 감광체의 제조 방법을 설명한다.

제2도에 나타낸 제조 장치의 (RF-PCVD 방법을 수행하기 위한) 퇴적 장치(2100) 대신, 제3도에 나타낸 퇴적 장치(3100)을 사용하고 상기 퇴적 장치(3100)을 원료 가스 공급 장치(2200)에 접속시킴으로써, 제3도에 나타낸 VHF-PCVD 방법을 수행하기 위한 전자 사진 감광체 제조 장치를 수득할 수 있다.

상기 제조 장치는 일반적으로 용기내 압력을 감소시킬 수 있는 진공 유체 기밀형 반응 용기(3111), 원료 가스 공급 장치(2200), 및 반응 용기(3111)내 압력을 감소시키기 위한 배기 장치(도시되어 있지 않음)로 구성되어 있다. 상기 반응 용기(3111)내에는 원통상 지지체(3112), 지지체를 가열시키기 위한 히터(3113), 원료 가스 공급 도입관(3114) 및 전극(3115)이 설치되어 있으며, 고주파수 매칭 박스(3116)가 전극(3115)에 접속되어 있다. 또한, 반응 용기(3111)의 내부는 배기관(3121)글 통하여 확산 펌프(도시되어 있지 않음)에 접속되어 있다.

원료 가스 공급 장치(2200)는 SiH₄, GeH₄, H₂, CH₄, B₂H₆및 PH₃와 같은 원료 가스를 함유하는 폭탄(2221 내지 2226), 밸브(2231 내지 2236), (2241 내지 2246), (2251 내지 2256), 및 매스 유동 조정기(2211 내지 2216)로 구성되어 있으며, 원료 가스 폭탄(2221 내지 2226)은 밸브(2260)을 통하여 반응 용기(3111)내의 가스 공급 도입관(3114)에 접속되어 있다. 또한, 원통상 지지체(3112)로 둘러싸인 공간(3130)은 방전 공간으로 구획된다.

VHF-PCVD 방법을 수행하기 위한 상기 언급한 제조 장치를 사용하여, 예를 들면, 하기 방법으로 퇴적막을 형성시킨다.

먼저, 원통상 지지체(3112)를 반응 용기(3111)내에 설치하고, 지지체(3111)를 구동기(3120)로 회전시키며 용기(2111)내의 공기를 배기 장치(예를 들면, 진공 펄프)(도시되어 있지 않음)를 통하여 방출시켜 반응 용기(3111)내의 압력을 1×10^-7토르 이하로 조정한다. 이후, 지지체 히터(3113)를 사용하여 원통상 지지체(3112)의 온도를 200 내지 350℃로 설정된 온도에서 유지되는 방식으로 조정한다.

퇴적층 형성용 원료 가스를 반응 용기(3111)내로 유동시키기 위하여, 가스 폭탄(2221 내지 2226)의 밸브(2231 내지 2236) 및 반응 용기(2111)의 누출 밸브(도시되어 있지 않음)가 밀폐되어 있고 유입 밸브(2241 내지 246), 유출 밸브(2251 내지 2256) 및 보조 밸브(2260)이 개방되어 있는지 확인한 후, 먼저, 주 밸브(도시되어 있지 않음)를 개방시켜 반응 용기(3111) 및 가스 파이핑(3122)으로부터 배기시킨다.

이어서, 진공계(도시되어 있지 않음)가 약 5×10^-6토르를 나타낼 때, 보조 밸브(2260) 및 유출 밸브(2251 내지 2256)을 밀폐시킨다. 이후, 밸브(2231 내지 2236)을 개방시켜 각 가스 폭탄(2221 내지 2226)으로부터 가스를 도입시킨다. 이 경우, 각 가스의 압력은 압력 조정기(2261 내지 2266)을 사용하여 2 Kg/cm²으로 조정한다. 이어서, 유입 밸브(2241 내지 2246)를 점차적으로 개방시켜, 매스 유동조정기(2211 내지 2216)내로 가스를 공급한다.

막 형성 준비를 상기 방법으로 완료한 후, 하기 절차에 따라서 원통상 지지체(3111)상에 여러가지 층을 형성시킨다.

원통상 지지체(3112)의 온도가 설정된 수치에 도달한 때, 목적하는 유출 밸브(2251 내지 2256) 및 보조 밸브(2260)를 점차적으로 개방하여, 상응하는 가스 폭탄(2221 내지 2226)으로부터 가스 공급 도입관(3114)을 통하여 반응 용기(3111)내로 목적하는 가스를 도입시킨다.

이어서, 원료 가스의 유속이 설정된 수치가 되도록 매스 유동 조정기(2211 내지 2216)를 조정한다 이 경우, 주 밸브(도시되어 있지 않음)의 개방 정도는 반응 용기(3111)내의 압력이 1 토르 이하의 설정된 수치가 되도록 조정하는데 이때 진공계(도시되어 있지 않음)의 수치를 모니터한다. 용기내의 압력이 안정화된 때, 주파수가 500 MHz인 VHF 전원(도시되어 있지 않음)은 목적하는 전력을 공급하도록 고정시키고, 매칭 박스(3116)를 통하여 방전 영역(3130)내로 VHF 전력을 도입시켜, 글로우 방전을 발생시킨다.

지지체(3112)로 둘러싸인 방전 영역(3130)중에서, 도입된 원료 가스는 방전 에너지로 인하여 분해되고, 이에 따라 원통상 지지체(3111)상에 목적하는 퇴적막이 형성된다. 이 경우, 막의 두께가 균일해지도록, 원통상 지지체를 상응하는 구동기(3120)를 사용하여 설정한 속도로 회전시킨다. 막의 두께가 설정 수치로 되었을 때, VHF 전력 공급을 중단하고 유출 밸브(2251 내지 2256)를 밀폐시켜 반응 용기(3111)내로의 가스 유입을 중단시켜, 퇴적막 형성을 완료한다.

각 층의 형성시, 목적하는 밸브(들)을 제외한 유입 밸브는 밀폐시켜야 한다. 또한, 반응 용기(3111)내 및(또는) 반응 용기(3111)와 유출 밸브(2251 내디 2256) 사이에 가스가 잔류하는 것을 방지하기 위하여, 유출 밸브(2251 내지 2256)을 밀폐시키고, 보조 밸브(2260)은 개방시키며 주 밸브(도시되어 있지 않음)는 또한 완전히 개방시켜, 고진공에 의해 장치로부터 유체를 일시적으로 완전히 배출시킨다. 부수적으로, 사용할 가스 및 밸브의 종류는 층 형성 조건에 따라서 변화될 수 있다.

어떤 방법에서는, 퇴적막 형성중, 지지체(3112)의 온도는 200 내지 330℃ 바람직하게는 250 내지 300℃로 고정시켜야 한다.

지지체(3112)는 진공 조건하에서 작동되는 발열체(히터)에 의한 히터일 수 있다. 더욱 구체적으로, 쉬트상으로 권취된 히터, 판상 히터, 세라믹 히터 등과 같은 전기 저항 발열체, 또는 할로겐 램프, 적외선 램프 등과 같은 열 방사 램프 발열체, 또는 액체 또는 가스를 사용하는 열 교환 발열체를 사용할 수 있다. 발열체의 표면 재질은 스테인레스 스틸, 니켈, 알루미늄, 구리 등과 같은 금속, 또는 세라믹, 또는 내열성 고분자 수지일 수 있다.

별법으로, 지지체 가열용 추가 용기가 제공되어, 가열후, 지지체를 진공 조건하에서 반응 용기내로 이동시킨다. 또한 특히, VHF-PCVD 방법에서는 방전 영역내 압력을 1 내지 500 밀리토르, 바람직하게는 3 내지 300 밀리토르, 더욱 바람직하게는 5 내지 100 밀리토르로 정하는 것이 좋다.

VHF-PCVD 방법에서, 방전 영역내에 설치된 전극의 치수 및 배위는 방진이 어렵거나 잘못되지 않는 한 적합하게 선택할 수 있지만, 실용상, 직경이 1mm 내지 10cm인 원통상이 바람직하다. 이 경우, 전기장이 지지체상에서 균일하게 작용하는 한 전극의 길이는 적합하게 선택할 수 있다. 전극은 도전성 표면을 가질 수 있으며, 스테인레스 스틸, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 인듐(In), 니오븀(Nb), 텔륨(Te), 바나듐(V), 티탄(Ti), 백금(Pt), 철(Fe) 등과 같은 금속 또는 이들의 합금으로부터 제조할 수 있거나, 표면을 도전 처리한, 유리, 세라믹 또는 플라스틱으로부터 형성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 비교적 낮은 전력에서 장시간 동안 감광체의 변질을 피하기 위하여 비교적 낮은 온도에서 제습하는 종래의 시스템과는 달리 재사용 가능한 토너, 개량된 히터 및 개량된 감광체의 조합에 의해 수득된 시스템, 즉 토너를 재사용하는 계에 있어서 매우 높은 온도를 단지간에 감광체로 부여하는 전자 사진 장치의 제습 시스템을 사용함으로써, 뛰어난 화상 안정화가 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 전자 사진용 감광체를 전술한 바와 같은 특정의 구성으로 함으로써, OPC 및 a-Si로 구성된 종래의 전자 사진용 감광체에 의하여 일어난 여러 문제점들을 해결할 수 있고, 토너를 재사용하는 계에 있어서 뛰어난 전기적 특성, 광학적 특성, 광-도전성, 화상 특성, 내구성 및 사용 환경 특성을 성취할 수 있다.

이하, 실시예를 참고하여 본 발명의 효과를 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

외경 80 mm × 길이 358 mm의 알루미늄 실린더를 기판으로 사용하고, 여기에 알콕시 메틸화 나일론의 5% 메탄을 용액을 침지법으로 도포하여 막두께 1 ㎛ 이하의 코팅층(중간층)을 형성하였다. 이어서, 티타닐-프탈로시아닌 안료 10 중량부, 폴리비닐부티랄 8 증량부, 및 시클로헥사논 50 중량부를 직경 1 mm의 유리 비이드 100 중량부를 사용하는 샌드밀 장치로 20 시간 동안 혼합 분산시켰다. 이 분산액에 메틸에틸케톤 70-120 중량부를 가하고, 얻어진 용액을 코팅층에 도포한 다음, 100℃에서 5분 동안 건조시켜서 두께 0.2 ㎛의 전하발생층을 형성시켰다.

다음으로, 이 전하발생층 위에 하기의 구조식으로 나타내는 스티릴 화합물 10 중량부와 비스페놀-Z-폴리카르보네이트 10 중량부를 모노클로로벤젠 65 중량부에 용해시켰다.

이 용액을 침지법에 의하여 전하발생층 위에 도포하고, 120℃에서 60분 동안 열풍 건조시켜서 두께 20 ㎛의 전하수송층을 형성시켰다.

이어서, 이 전하수송층 위에 다음의 방법으로 두께 10 ㎛의 보호층을 형성시켰다. 즉, 고융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (A) [극한 점도 0.70 ㎗/g, 융점 258℃ (시차 열측정기를 사용하여 10℃/분의 승온 속도에서 측정하였다. 또한, 측정 샘플 5 mg은 측정하려는 폴리에스테르 수지를 280℃에서 용융시킨 후, 빙수로 용해된 수지를 급냉시켜 제작하였다. 이하의 실시예에 대하여 동일하다.), 유리 전이 온도 70℃] 100 중량부와 에폭시 수지(8) [에폭시 당량 160: 방향족 에스테르 타입: 상품명: 에피코트(EPICOAT) 190 P(유까 쉘 에폭시사제)] 30 중량부를 페놀과 테트라클로로에탄(1:1) 혼합액에 용해시켰다. 다음으로, 광중합 개시제로서 트리페닐-술포늄-헥사플루오로-안티모네이트 (C) 3 중량부를 첨가하여 수지 조성물 용액을 제조하였다.

2 kW 고압 수은등(30 W/cm)을 제조 용액으로부터 20 cm 떨어뜨린 위치로부터 방출되는 빛을 용액에 130℃에서 8초 동안 조사하여 용액을 경화시켰다. 이와 같은 방법으로 제조한 감광체를 감광체용 외부 히터 및 내면 히터를 증설 개조하여 토너의 회수 및 재사용이 가능하도록 개조한 복사기 [상품명: NP-4050 (캐논사제)]에 장착하였다. 이어서, 이 복사기를 사용하여, 표 1 내지 표 3에 나타낸 히터 설정 조건하에 온도 24℃ 및 상대 습도 55 %에서 200000 매 복사의 내구성 시험을 행하였다. 또한, 내구성 시험 후에, 고온 다습 조건 (32℃ 및 상대 습도 80%)하에 복사기를 밤새 방치하였다. 다음으로, 화상 평가를 행하였다. 시험 결과를 표 1내지 표 3에 나타낸다.

표 1 내지 표 3에 있어서, 온도 의존성에 대하여 설명하면, 특정의 수용량을 부여할 때, 즉 주 대전기(102), (402) (제1도 및 제4도)에 일정의 전압을 공급할 때, 감광체의 온도가 25℃(실온)와 45℃ 사이에서 변함에 따라 감광체의 전위를 연속적으로 측정하고, 1℃ 당 전위의 변화를 계산한다. 이 경우, 온도 의존성은 수용 전위에 대한 계산 전위 변화의 변화율로 표현한다. 보다 구체적으로는, 0.5 %/℃란 암부 수용 전위를 600 V로 할 때, 3 V/℃가 얻어진 것을 의미한다.

표 1에 있어서, 온도차 A에 대해 설명하면, 감광체 표면의 온도와 기판 이면의 온도를 열전대로 측정하였다. 이 경우, 상기 온도차는 가열 개시 후 기판 이면의 온도가 실온 +10℃에 도달하는 시점에 있어서 감광체 표면의 온도와 기판 이면의 온도의 차 [(감광체 표면의 온도℃) - (기판 이면의 온도℃)]로 나타낸다.

기판 이면 온도는 40℃로 조정하고, 감광체 표면의 온도 상승이 기판 이면의 온도 상승보다 더 크게 되도록 히터에 통전하는 조건하에 화상 출력을 행하였다. 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 히터로부터의 열에 의해 발생한 감광체 표면의 손상으로 인한 화상 상흔 또는 화상 결함, 및 현상 슬리브의 열적 편심으로 인한 화상 농도 불균일도를 평가하였다. 소비 전력에 대하여 설명하면, 히터에 의해 소비된 전력을 평가하였다. 총합 판정에 대해 설명하면, 이상의 결과들에 근거하여 본 발명의 목적이 달성될 수 있는가를 판정하였다. 표 1에 있어서, 기호 ○는 우수함 을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, 감광체 표면의 온도 상승이 기판 이면의 온도 상승보다 더 크게 되고, 감광체 표면 (그의 온도가 기판 이면의 온도보다 더 큼)과 기판 이면간의 온도차가 1-100 (℃/초)의 온도 구배를 갖도록 상기 열원을 조절함으로써, 다습 화상 흐름 및 현상 슬리브의 열적 편심으로 인한 화상 농도 불균일이 없는 양호한 화상을 얻을 수 있었다. 이 효과는 특히 열원으로서 사용된 연장 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 A를 사용할 때 현저하였다.

표 2에 있어서, 감광체 표면의 온도는 40℃로 조정하고, 개조 복사기 [상품명: NP-4050 (캐논사제)]의 클리너 근방의 온도를 측정하고, 표면의 온도 상승이 클리너 부근의 온도 상승보다 더 크게 되도록 히터에 통전하는 조건하에 화상 출력을 행하였다. 온도차 B에 대해 설명하면, 감광체 표면의 온도와 클리너 부근의 온도를 열전대로 측정하였다. 이 경우, 상기 온도차는 가열 개시 후 감광체 표면의 온도가 실온 +10℃에 도달하는 시점에 있어서 온도차 [(감광체 표면의 온도 상승℃) - (감광체 근방의 온도 상승℃)]로 나타내었다. 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 감광체 표면의 손상으로 인한 화상 상흔, 및 토너 융착으로 인한 화상 결함을 평가하였다. 소비 전력에 대하여 설명하면, 히터에 의해 소비된 전력을 평가하였다. 총합 판정에 대해 설명하면, 이상의 결과들에 근거하여 본 발명의 목적이 달성될 수 있는가를 판정하였다. 기호 ○는 우수함을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, 감광체 표면의 온도 상승이 감광체 근방의 온도 상승보다 더 크게 되도록 상기 열원을 조절함으로써, 다습 화상 흐름 및 토너 융착이 없는 양호한 화상을 얻을 수 있었다. 특히 열원으로서 사용된 연장 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 A를 사용할 때, 클리너의 온도 상승이 유효하게 억제되어 효과가 현저하였다.

표 3에 있어서, 감광체의 온도는 조정하지 않고, 개조 복사기 [상품명: NP-4050 (캐논사제)]로 처리된 싱글 카피 (1매 카피)에 대하여, 예비-회전 기간을 10초로 설정하고 출발부터 배출까지의 시간을 15초로 설정하여, 이들 기간 동안에만 히터에 통전하는 조건하에 화상 출력을 행하였다. 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 히터로부터의 열에 의해 발생한 감광체 표면의 손상으로 인한 화상 상흔 또는 화상 결함, 및 토너 융착으로 인한 화상 결함을 평가하였다. 소비 전력에 대하여 설명하면, 히터에 의해 소비된 전력을 평가하였다. 총합 판정에 대해 설명하면, 이상의 결과들에 근거하여 본 발명의 목적이 달성될 수 있는가를 판정하였다.

기호 ○는 우수함을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, 감광체 표면(그의 온도가 기판 이면의 온도보다 더 큼)과 기판 이면간의 온도차가 1-100 (℃/초)의 온도 구배를 갖도록 상기 열원을 조절함으로써, 매우 짧은 가열 시간에 관계없이, 다습 화상 흐름이 없는 양호한 화상을 얻을 수 있었고, 토너 융착은 짧은 가열 시간으로 인하여 발생되지 않았다. 이 효과는 특히 열원으로서 사용된 연장 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 A를 사용할 때 현저하였다.

[비교예 1]

보호층을 사용하지 않는 것외에는 실시예 1과 같은 감광체를 제작하고, 실시예 1에서와 같은 내구 시험을 행하였다. 시험 결과를 표 1 내지 표 4에 나타낸다.

[비교예 2]

실시예 1에서 사용한 보호층 대신에 전하 수송층을 제작할 때에 사용한 것과 같은 결합제로서, 비스페놀-Z-폴리카르보네이트 4 중량부, 모노클로로벤젠 70 중량부 및 PTFE 미분말 1 중량부를 샌드밀로 10 시간 동안 혼합 분산시켜서 피복액을 수득하였다. 이어서, 피복액을 분무법에 의해 전하 수송층위에 두께 1.0 ㎛로 도포하여 보호층을 형성시켰다. 실시예 1에서와 같은 내구 시험을 행하였다. 시험 결과를 표 1 내지 표 3에 나타낸다.

[실시예 2]

제2도에 나타낸 RF-PCVD법에 의한 전자 사진용 감광체의 제조 장치를 사용하여, 직경 108 mm의 거울 표면 처리를 실시한 알루미늄 실린더 위에, 표 4에 나타낸 조건에 따라서, 전하 주입 저지층, 광도전층 및 표면층으로 이루어진 감광체를 형성시켰다. 또한, 광도전층의 SiH와 H간의 혼합비 및 방전 전력을 변화시켜서 다수의 감광체를 제작하였다. 제작된 감광체를 감광체용 외부 히터 및 내면 히티를 증설 개조하여 토너의 회수 재사용이 가능하도록 개조한 전자 사진 장치 (캐논사제 NP-6060 복사기를 텍스트용으로 개조)에 장착하였다. 이어서, 이 장치를 사용하여 대전능의 온도 의존성 (온도 특성), 메모리 및 화상 결함을 평가하였다.

온도 특성에 대하여 설명하면, 감광체의 온도가 25℃(실온)와 45℃ 사이에서 변함에 따라 대전능을 연속적으로 측정하고, 1℃ 당 대전능의 변화를 계산하였다.

이 경우, 온도 특성은 수용 전위가 │0.5 %/℃│ 이하일 때, 허용되는 것으로 판정하였다. 보다 구체적으로는, 암부 수용 전위가 400 V인 경우, │2 V/℃│ 이하이면 허용되는 것으로 판정하였다. 또한, 메모리 및 화상 흐름에 대하여 설명하면, 화상을 눈으로 판정하여 (1) 매우 양호, (2) 양호, (3) 실용상 문제 없음, 및 (4) 실용상 곤란함의 4단계로 등급을 나누었다.

한편, 원통형의 샘플 홀더에 설치한 유리 기판(상품명: 7059, 코닝사(Corning Inc. )제) 및 Si 웨이퍼 상에, 광도전층의 형성 조건에 따라서, 막 두께 약 1 ㎛의 a-Si 퇴적막을 형성시켰다. 유리 기판 상의 퇴적막에는 A□의 곶(串)형 전극을 증착 처리에 의하여 접착시켰다. CPM에 의해 지수 함수 테일(exponential function tail)의 특성 에너지(Eu)와 국부 준위 밀도(D.O.S)를 측정하고, 실리콘 웨이퍼 상의 퇴적막의 수소 함량을 FTIP로 측정하였다. 이와 관련하여, Eu와 온도 특성 간의 관계를 제5도에 나타내고, D.O.S와 메모리 간의 관계를 제6도에 나타내고, D.O.S와 화상 흐름 간의 관계를 제7도에 나타낸다. 모든 샘플에 대하여, 수소 함량은 10 내지 30 원자%이었다. 제5도 내지 제8도로 명백한 바와 같이, 양호한 전자 사진 특성을 얻기 위해서는 Eu = 50-60 meV 및 D.O.S = 1×10- 5 ×10cm이어야 함이 밝혀졌다.

여러 전자 사진 특성 및 상이한 온도 특성을 갖는 감광체에 대해서, 내면 히터, 외부 히터 A 및 외부 히터 B가 장착된 상기 전자 사진 장치(캐논사제 NP-6050복사기를 텍스트용으로 개조)를 사용하여 각 히터와 설정 조건에 따라서 온도 24℃ 및 상대 습도 55%의 시험 환경에서 200000 매 복사에 대한 내구 시험을 행하였다.

또한, 내구 시험 후에, 복사본을 고온 다습 (온도 32℃ 및 습도 80%) 조건 하에 하룻밤동안 그대로 방치하였다. 이어서, 화상 평가를 행하였다. 화상흐름의 개선 효과 등에 대하여 시험 결과를 표 5a 내지 표 12b에 나타낸다.

표 5a 내지 표 5c에 있어서, 감광체 표면 온도는 40℃로 조정하였고, 온도차 A에 대해 설명하면, 감광체 표면의 온도와 기판 이면의 온도를 열전대로 측정하였다. 이 경우, 상기 온도차는 가열 개시 후 기판 이면의 온도가 (실온 +10℃)에 도달하는 시점에 있어서 이들 면의 온도의 차[(감광체 표면의 온도℃) - (기판 이면의 온도℃)]로 나타낸다. 기판 이면 온도는 40℃로 조정하고, 감광체 표면의 온도 상승이 기판 이면의 온도 상승보다 더 크게 되도록 히터에 통전하는 조건하에 화상 출력을 행하였다. 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 히터로부터의 열에 의해 발생한 감광체 표면의 온도 변동으로 인한 전위 변동, 즉 온도 특성에 기인하는 화상 농도 변동, 및 현상 슬리브의 열적 편심으로 인한 화상 농도 불균일도를 평가하였다. 소비 전력에 대하여 설명하면, 히터에 의해 소비된 전력을 평가하였다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, (감광체 표면의) 25 내지 45℃에서의 온도 의존성이 │0.5 %/℃│의 수용 전위가 되고, 감광체 표면의 온도 상승이 기판 이면의 온도 상승보다 더 크게 되고, 감광체 표면(그의 온도가 기판 이면의 온도보다 더 큼)과 기판 이면간의 온도차가 1-100(℃/초)의 온도 구배를 갖도록 상기 열원을 조절함으로써, 다습 화상 흐름, 온도 변동, 및 현상 슬리브의 열적 편심으로 인한 농도 불균일도에 대하여 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이 효과는 특히 열원으로서 사용된 연장 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 A를 사용할 때 현저하였다.

유사하게, 감광체 표면의 온도 상승을 클리너 근방의 온도 상승과 다르게 하여, 화상 흐름 및 토너 융착 면에서 개선된 시험 결과를 표 6a 및 표 6b에 나타낸다.

표 6a 및 표 6b에 있어서, 온도차 B에 대해 설명하면, 감광체 표면의 온도와 클리너 부근의 온도를 열전대로 측정하였다. 이 경우, 상기 온도차는 가열 개시후 감광체 표면의 온도가 (실온 +10℃)에 도달하는 시점에 있어서 온도차[(감광체 표면의 온도 상승℃)-(감광체 근방의 온도 상승℃)]로 나타내었다. 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 및 토너 융착으로 인한 화상 결함을 평가하였다. 소비 전력에 대하여 설명하면, 히터에 의해 소비된 전력을 평가하였다. 기호 ○는 우수함을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, (감광체 표면의) 25 내지 45℃에서의 온도 의존성이 │0.5 %/℃│의 수용 전위가 되고, 감광체 표면의 온도 상승이 감광체 근방의 온도 상승보다 더 크게 되도록 상기 열원을 조절함으로써, 다습 화상 흐름 및 토너 융착에 대하여 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 특히, 열원으로서 사용된 연장 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 4를 사용할 때, 클리너의 온도 상승이 유효하게 억제되어 효과가 현저하였다.

유사하게, 개조 복사기[상품명: NP-6060 (캐논사제)]로 처리된 싱글 카피(1매 카피)에 대하여, 실시예 2에 따라서, 예비-회전 기간을 10초로 설정하고 출발부터 배출까지의 시간을 15초로 설정하여, 이들 기간 동안에만 히터에 통전하는 조건하에 화상 출력을 행하였다.

표 7a 및 표 7b에 있어서, 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 및 감광체로부터의 열에 의해 발생한 토너 융착으로 인한 화상 결함을 평가하였다. 소비 전력에 대하여 설명하면, 히터에 의해 소비된 전력을 평가하였다. 기호 ○는 우수함을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, (감광체 표면의) 25 내지 45℃에서의 온도 의존성이 │0.5 %/℃│의 수용 전위가 되고, 감광체 표면(그의 온도가 기판 이면의 온도보다 더 큼)과 기관 이면간의 온도차가 1-100 (℃/초)의 온도 구배를 갖고, 화상 형성 동안에만 히터에 통전되도록 상기 열원을 조절함으로써, 매우 짧은 가열 시간에 관계없이, 다습 화상 흐름이 없는 양호한 화상을 얻을 수 있었고, 토너 융착은 짧은 가열 시간으로 인하여 발생되지 않았다. 이 효과는 특히 열원으로서 가용된 연장 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 A를 사용할 때 현저하였다.

유사하게, 실시예 2에 나타낸 조건 하에, 광도전층의 두께를 서로 변화시킨 여러 감광체를 제작하여, 개조 복사기[상품명: NP-6060 (캐논사제)]를 사용하여 감광체 표면 이동 속도(공정 속도)를 변화시키면서 화상 출력을 행하여서 여러 감광체의 전기 특성을 평가하였다.

표 8a 및 표 8b에 있어서, 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 및 토너 융착으로 인한 화상 결함을 평가하고, 표 9a 및 표 9b에 있어서, 전기 특성 진단에서는, 대전능(대전이 용이함) 및 감도(노광으로 인하여 전위 감쇄가 용이함)를 평가하였다. 기호 ○는 우수함을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, (감광체 표면의) 25 내지 45℃에서의 온도 의존성이 │0.5 %/℃│의 수용 전위가 되고, 감광체 표면(그의 온도가 기판 이면의 온도보다 더 큼)과 기판 이면간의 온도차가 1-100 (℃/초)의 온도 구배를 갖고, 화상 형성 동안에만 히터에 통전되도록 상기 열원을 조절함으로써, 매우 짧은 가열 시간에 관계없이, 다습 화상 흐름이 없는 양호한 화상을 얹을 수 있었고, 토너 융착은 짧은 가열 시간으로 인하여 발생되지 않았다. 이 효과는 특히 열원으로서 연장된 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 A를 사용할 때 현저하였다.

유사하게, 실시예 2에 나타낸 조건하에, 개조 복사기[상품명: NP-6060 (캐논사제)]를 사용하여 감광체 표면 이동 속도(공정 속도)와 롤러 속도 간의 비(속도비)를 변화시키면서 화상 출력을 행하였다.

표 10a 내지 표 10c에 있어서, 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름 토너 융착으로 인한 화상 결함, 및 충전용(charge-up) 토너에 의해 발생한 감광체의 절연 파괴로 인한 화상 결함을 평가하였다. 기호 ○는 우수함을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, (감광체 표면의) 25 내지 45℃에서의 온도 의존성이 │0.5 %/℃│의 수용 전위가 되고, 감광체 표면(그의 온도가 기판 이면의 온도보다 더 큼)과 기판 이면간의 온도차가 1-100 (℃/초)의 온도 구배를 갖고, 화상 형성 동안에만 히터에 통전되도록 상기 열원을 조절함으로써, 다습 화상 흐름이 없고, 토너 융착이 없고, 절연 파괴가 없는 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이 효과는 특히 열원으로서 연장된 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 A를 사용할 때 현저하였다.

유사하게, 실시예 2에 나타낸 조건하에, 감광체의 평균면에 대한 돌기부의 높이를 서로 변화시킨 여러 감광체를 제작하여, 개조 복사기[상품명: NP-6060 (캐논사제)]를 사용하여 상기 여러 감광체에 대하여 화상 출력을 행하였다.

표 11a 및 표 11b에 있어서, 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 및 토너 융착으로 인한 화상 결함을 평가하였다. 기호 ○는 우수함을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

그 결과, 감광체의 표면 근처에 위치한 열원에 의해, (감광체 표면의) 25 내지 45℃에서의 온도 의존성이 │0.5 %/℃│의 수용 전위가 되고, 감광체 표면(그의 온도가 기판 이면의 온도보다 더 큼)과 기판 이면간의 온도차가 1-100 (℃/초)의 온도 구배를 갖고, 화상 형성 동안에만 히터에 통전되도록 상기 열원을 조절함으로써, 다습 화상 흐름이 없고, 토너 융착이 없는 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이 효과는 특히 열원으로서 연장된 세라믹 기판 상에 설치된 발열 소결체를 갖춘 외부 히터 A를 사용할 때 현저하였다.

유사하게, 실시예 2에 나타낸 조건 하에, 감광체의 대전 극성과 반대 극성의 전압에 대한 절연 파괴 전압을 변화시킨 여러 감광체를 제작하여, 개조 복사기[상품명: NP-6060 (캐논사제)]를 사용하여 상기 여러 감광체에 대하여 화상 출력을 행하였다.

표 12a 및 표 12b에 있어서, 화상 진단에서는, 다습 화상 흐름, 및 층전용 토너에 의해 발생한 감광체의 절연 파괴로 인한 화상 결함을 평가하였다. 기호 ○는 우수함을 의미하고, 기호 △는 실용상 문제 없음을 의미하며, 기호 ×는 불량을 의미한다.

[실시예 3]

제2도에 나타낸 전자 사진용 감광체의 제조 장치를 사용하여 표 13에 나타낸 제작 조건에 따라서 감광체를 형성시켰다. 이 때, 광도전층의 Eu와 D.O.S는 각각 55 meV 및 2 × 10cm이었고, 온도 특성은 1.1 V/℃이었다. 외부 히터 A에 의하여, 감광체 표면(그의 온도가 기판 이면의 온도보다 더 큼)과 기판 이면간의 온도차가 1.5 ℃/초의 온도 구배를 갖도록 감광체를 가열하고, 실시예 2에서와 같은 평가를 행하였다. 그 결과, 실시예 2에서와 같이, 양호한 전자 사진 특성을 얻을 수 있었다.

[실시예 4]

제2도에 나타낸 전자 사진용 감광체의 제조 장치를 사용하여, 표 14에 나타낸 제작 조건에 따라서 감광체를 형성시켰다. 이 때, 광도전층의 Eu와 D.O.S는 각각 50 meV 및 8 × 10cm이었고, 온도 특성은 -0.5 V/℃이었다. 외부 히터 A에 의하여, 감광체 표면의 온도가 기판 이면의 온도보다 2℃ 더 크도록 감광체를 가열하고, 실시예 2에서와 같은 평가를 행하였다. 그 결과, 실시예 2에서와 같이, 양호한 전자 사진 특성을 얻을 수 있었다.

[실시예 5]

제2도에 나타낸 전자 사진용 감광체의 제조 장치를 사용하여, 표 15에 나타낸 제작 조건에 따라서 감광체를 형성시켰다. 이 때, 광도전층의 Eu와 D.O.S는 각각 60 meV 및 5 × 10cm이었고, 온도 특성은 0.8 V/℃이었다. 외부 히터 A에 의하여, 감광체 표면(그의 온도는 감광체의 근방보다 더 큼) 및 감광체 근방 사이의 온도 상승차가 3℃이도록 감광체를 가열하고, 실시예 2에서와 같은 평가를 행하였다. 그 결과, 실시예 2에서와 같이, 폐토너의 차단을 제거하고, 양호한 전자 사진 특성을 얻을 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명을 따르면, 비교적 낮은 전력에서 장시간 동안 감광체의 변질을 피하기 위하여 비교적 낮은 온도에서 제습하는 종래의 시스템과는 달리, 재사용 가능한 토너, 개량된 히터 및 개량된 감광체의 조합에 의해 수득된 시스템, 즉 토너를 재사용하는 계에 있어서 매우 높은 온도를 단시간에 감광체로 부여하는 전자 사진 장치의 제습 시스템을 사용함으로써, 뛰어난 화상 안정화가 달성될 수 있다.

또한, 본 발명을 따르면, OPC 및 a-Si로 구성된 종래의 전자 사진용 감광체에 의하여 일어난 여러 문제점들을 해결할 수 있고, 뛰어난 전기적 특성, 광학적 특성, 광-도전성, 화상 특성, 내구성 및 사용 환경 특성을 성취할 수 있다.

특히, 본 발명에서는, 광도전층을 그의 갭내 준위를 충분히 감소시키면서 a-Si로 구성함으로써, 주위 환경 조건의 변동에 대한 표면 전위의 변화가 억제될 수 있고, 광 피도 및 광메모리의 발생이 실질적으로 무시될 수 있는 정도로 감소될 수 있으므로, 뛰어난 전위 특성과 화상 특성이 성취될 수 있다.

또한, 본 발명을 따르면, 전자 사진용 감광체를 두께를 증가시키면서 a-Si로 구성하고, 감광체 표면의 이동 속도를 증가시킴으로써, 감광체의 온도 상승을 억제할 수 있고, 대전능과 광감도가 뛰어난 전위 특성을 얻을 수 있다.

Claims

토너를 적재할 수 있는 감광체; 상기 감광체 상에 잠상을 형성하는 잠상 형성 장치; 토너를 사용하여 잠상을 토너 화상으로 현상하기 위한 현상 장치; 상기 감광체상에 형성된 토너 화상을 전사 부위에서 전사재로 전사하기 위한 전사 장치; 상기 감광체 표면과 접촉 부위에서 접촉하는 동안 회전하고, 상기 접촉 부위에서 감광체의 표면에 대한 회전체의 상대 속도가 감광체 표면의 전사 속도의 110% 이상이 되도록 상기 접촉 부위에서 감광체의 이동 방향과 반대 방향으로 회전하는 회전체를 포함하며, 상기 감광체의 표면이 전사 부위를 통과한 후 감광체 표면으로부터 토너를 회수하는 회수 장치, 상기 감광체 상에 형성된 잠상이 상기 회수 장치에 의해 회수된 토너에 의해 현상될 수 있도록 상기 회수 장치에 의해 회수된 토너를 상기 현상 장치로 수송하기 위한 토너 수송 장치를 포함하는 전자 사진 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전체가 감광체와 접촉된 자기 브러쉬를 포함하는 전자 사진 장치.
제1항에 있어서, 상기 감광체의 두께가 d(mm)이고, 감광체 표면의 전사 속도가 v( mm/초)일 때, 관계식 d x v≥9를 만족시키는 전자 사진 장치.
제3항에 있어서, 상기 감광체 표면의 전사 속도(v)가 300(mm/초) 이상인 전자 사진 장치.
제4항에 있어서, 상기 감광체의 표면에 적어도 하나의 돌출부가 형성되어 있고, 이 돌출부를 제외한 상기 감광체의 표면 준위에 관한 돌출부의 외고 높이가 0.01(mm) 이하인 전자 사진 장치.
제5항에 있어서, 토너의 평균 입경이 0.004-0.011(mm)인 전자 사진 장치.
제1항에 있어서, 상기 감광체의 대전 극성에 대해 반대 극성을 가지는 전압을 상기 감광체의 표면에 인가하고, 상기 감광체의 절연 파괴를 야기시키는 상기 전압의 절대치가 500(V) 이상인 전자 사진 장치.
제1항에 있어서, 회전체와 감광체 표면간의 상대속도가 상기 감광체 표면의 전사 속도의 400% 이상이 되도록 회전체가 상기 접촉 부위에서 상기 감광체 표면의 전사 방향과 반대 방향으로 회전하는 전자 사진 장치.
제1항에 있어서, 25-45℃의 온도에서 상기 감광체의 수용 전위의 온도 의존성의 절대치가 0.5(%/℃) 이하인 전자 사진 장치.
제9항에 있어서, 상기 감광체를 지지하기 위한 도전성 지지체, 및 이 감광체 표면 부근에 설치되어 감광체 표면의 온도가 상기 도전성 지지체 이면의 온도보다 더 크도록 감광체를 1-100(℃/초)의 온도 구배로 가열하는 열원을 더 포함하는 전자 사진 장치.
제10항에 있어서, 상기 열원이 세라믹 기판, 및 이 세라믹 기판상에 설치된 발열 소결체로 이루어진 전자 사진 장치.
제10항에 있어서, 상기 감광체 표면의 온도 상승이 상기 도전성 지지체 이변의 온도 상승 보다 더 큰 전자 사진 장치.
제10항에 있어서, 상기 감광체 표면의 온도 상승이 상기 감광체 표면 근방의 대기의 온도 상승보다 더 큰 전자 사진 장치.
제6항에 있어서, 25-45℃의 온도에서 상기 감광체의 수용 전위의 온도 의존성의 절대치가 0.5(%/℃) 이하인 전자 사진 장치.
제14항에 있어서, 상기 감광체를 지지하기 위한 도전성 지지체, 및 이 감광체 표면 부근에 설치되어 이 감광체의 표면 온도가 상기 도전성 지지체의 이면 온도보다 더 크도록 감광체를 1-100(℃/초)의 온도 구배로 가열하는 열원을 더 포함하는 전자 사진 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광체가 주 성분인 규소 원자와 10 내지 30 원자%의 수소원자 및(또는) 할로겐 원자를 포함하는 무정형 재료로 이루어진 광-도전성을 부여하는 광-도전층을 가지며, 이 광-도전층에서 적어도 입사광 부분에서 서브 밴드 갭 흡광 스펙트럼으로부터 수득한 지수 함수 테일의 특성 에너지가 50-60(meV)이고, 전도 밴드 단하 0.45-0.95(eV)에서 국부 준위 밀도가 1×10¹⁴~ 5×10¹⁵(cm^-3)인 전자 사진 장치.
25-45℃의 온도에서 상기 감광체의 수용 전위의 온도 의존성의 절대치가 0.5(%/℃) 이하인, 토너를 적재할 수 있는 감광체; 상기 감광체에 잠상을 현상하기 위한 잠상 형성 장치; 토너를 사용하여 잠상을 토너 화상으로 현상하기 위한 현상 장치; 상기 감광체 상에 형성된 토너 화상을 전사 부위에서 전사재상에 전사시키기 위한 전사 장치; 상기 감광체 표면이 상기 근사 부위를 통과한 후 감광체 표면으로부터 토너를 회수하기 위한 회수 장치; 상기 회수 장치에 의해 회수한 토너를 상기 현상 장치로 수송하기 위한 토너 수송 장치; 및 상기 감광체의 표면 근방에 위치하며, 감광체를 1-100(℃/초)의 온도 구배로 가열시키는 열원을 포함하는 전자 사진 장치.
제17항에 있어서, 상기 열원이 세라믹 기판, 및 이 세라믹 기판상에 부여된 발열 소결체로 이루어진 전자 사진 장치.
제18항에 있어서, 상기 감광체 표면의 온도 상승이 상기 도전성 지지체의 이면의 온도 상승보다 더 큰 전자 사진 장치.
제18항에 있어서, 상기 감광체 표면 온도 상승이 상기 감광체의 표면 부근의 대기의 온도 상승보다 더 큰 전자 사진 장치.
제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광체가 주 성분인 규소 원자와 10 내지 30 원자%의 수소 원자 및(또는) 할로겐 원자를 포함하는 무정형 재료로 이루어진 광-도전성을 부여하는 광-도전층을 가지며, 이 광-도전층에서 적어도 입사광 부분에서 서브 밴드 갭 흡광 스펙트럼으로부터 수득한 지수 함수 테일의 특성 에너지가 50-60(meV)이고, 전도 밴드 단하 0.45-0.95(eV)에서 국부 준위 밀도가 1×10¹⁴~5×10¹⁵(cm^-3)인 전자 사진 장치.