KR100199078B1

KR100199078B1 - 특정 최외곽면이 있는 표면 보호층을 갖는 수광 부제 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR100199078B1
Application number: KR1019970001442A
Authority: KR
Inventors: 지니치로 하시즈메; 시게노리 우에다; 마꼬토 아오끼
Original assignee: 미따라이 하지메; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 1999-06-15
Also published as: DE69701897T2; US5849446A; CN1095096C; JP3530667B2; EP0785475B1; CN1168489A; EP0785475A2; KR970059848A; EP0785475A3; DE69701897D1; JPH09197694A

Abstract

본 발명은 전기적 도전성 기판, 실리콘 함유 원료 가스(raw material gas)를 분해함으로써 상기 기판 상에 형성된 매트릭스로서 적어도 실리콘 원자를 함유하는 비단 결정 물질로 이루어진 광도전층, 및 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 적어도 탄화 수소를 포함하는 원료 가스를 분해함으로써 상기 광도전층 상에 형성된 수소를 함유하는 비단결정 탄소 물질로 이루어진 표면 보호층을 포함하고, 상기 비단결정 탄소 물질로 이루어진 상기 표면 보호층의 20Å이상의 두께의 표면측 층 영역(surface side layer region)이 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 불소함유 가스를 분해함으로써 발생된 불소 함유 플라즈마에 의해 0.1 내지 50Å/sec의 에칭 속도를 에칭되어 상기 표면 보호층이 100 내지 10000Å의 두께를 가지며 상기 에칭된 표면을 덮도록 불소 원자로 피착된 에칭된 표면을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 수광 부재에 관한 것이다. 그리고, 상기 수광 부재를 제조하는 프로세스에 관한 것이다.

Description

특정 최외곽면이 있는 표면 보호층을 갖는 수광 부재 및 이의 제조 방법

본 발명은 전자 사진에서 사용가능한 수광 부재(이후, 전자 사진 수광 부재(electrophotographic light receiving member) 또는 전자 사진 감광 부재) 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 비-단결정 탄소 물질로 구성되고 최외곽면에서 불소 원자를 함유한 구체적인 표면 보호층을 갖는 전자 사진 수광 부재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

전자 사진 수광 부재에 사용된 물질에 있어서는, 셀레늄, 황화, 카드뮴, 산화 아연 및 비정질 실리콘(이후, a-Si)과 같은 다양한 무기 물질이 공지되어 있다. 이들 중, 수소 원자 및/또는 할로겐 원자 (예를 들면, 불소 원자 또는 염소 원자)와 같은 적절한 원자에 의해 댕글링 결합(dangling bond)이 보상되는 a-Si의 비정질 피착막 등과 같은, a-Si로 대표되는, 주성분으로서 실리콘 원자를 함유한 비-단결정 피착막은 성능이 뛰어나고 내구성이 크며 환경 오염 발생이 없는 수광 부재용 물질로서 적합한 것으로 제안되어 왔다. 이들 중 몇몇은 이미 실제 사용되고 있다.

이들 피착막의 형성에 있어서, 스퍼터링 공정, 원료 가스(raw material gas)가 열 에너지에 의해 분해되는 열 CVD 공정, 원료 가스가 광 에너지에 의해 분해되는 광 CVD 공정, 및 원료 가스가 플라즈마에 의해 분해되는 플라즈마 CVD(플라즈마-지원 CVD) 공정과 같은 다양한 막-형성 방식이 공지되어 있다. 이들 공정중, 플라즈마 CVD 공정에 의한 막 형성에 있어서는, 전자 사진 수광 부재에 사용가능한 비정질 실리콘 피착막을 형성하기 위해서, 고주파 (RF 또는 VHF) 또는 마이크로파를 이용하는 글로우 방전 등에 의해 원료 가스를 분해시키므로써 유리, 석경, 내열성 합성 수지, 스테인레스강, 알루미늄 등으로 만들어진 바람직한 기판 상에 박막 상태로 피착막을 형성하기 위한 다양한 방식이 제안되어 있다. 이들 방식 중 몇몇은 실제 사용되고 있다. 이들 방식을 실행하는데 적합한 장치 또는 다양하게 공지되어 있다.

이제, 더 향상된 질의 카피된 이미지를 제공할 수 있도록 전자 사진에 사용된 비정질 실리콘 피착막을 만들기 위한 여러 가지 제안들이 다음에 기술된다.

일본 특허 공개 제115551/1982호는 실리콘 원자를 메트릭스로서 함유하고 수소 원자 또는 할로겐 원자 중 적어도 어느 하나를 함유한 비정질 물질로 구성된 광도전층(photoconductive layer), 및 탄소 원자를 매트릭스로서 함유하고 상기 광도전층 상에 배치된 수소 원자를 함유한 비-광도전성 비정질 물질로 구성된 표면 배리어층을 포함하는 광도전 부재를 개시한다.

미국 특허 제4,675,265호는 a-Si 물질로 구성된 광도전층, 및 상기 광도전층상에 배치된 10 내지 40 원자%량의 수소 원자를 함유한 수소화된 a-C (비정질 탄소)으로 구성된 표면 보호층을 포함하는 전자 사진 감광 부재를 개시한다.

미국 특허 제4,664,999호는 기판 상에 a-Si 광도전층을 형성하고, RF 전력을 사용하여 상기 광도전층을 보호하기 위한 표면 보호층으로서 a-C 층을 형성하고, RF 전력을 사용하여 불소 원자를 함유한 가스로 a-C층을 플라즈마 방전 처리하여 불소 원자를 상기 a-C 층 내에 결합시키므로써 전자 사진 부재를 생성하는 방법을 개시한다.

일본 특허 공개 제317920/1994호는 발진 주파수가 20MHz 또는 그 이상인 고주파 전력을 사용하여 실리콘 원자를 매트릭스로서 함유한 비-단결정 실리콘 물질로 구성된 광도전층, 및 8 내지 45 원자%량의 수소 원자를 함유한 a-C 표면 보호층을 포함하는 전자 사진 감광 부재를 생성하기 위한 방법을 개시한다.

유럽 특허 공개 EP-A-154160호는 원료 가스에 대한 분해 소스로서 마이크로파 (예를 들면, 2.45 GMHz의 발진 주파수를 갖는)를 사용하는 마이크로파 플라즈마 CVD 공정에 의해 형성된 상부 저지층을 갖는 전자 사진 디바이스를 생성하기 위한 방법 및 장치를 개시한다.

또한, 최근에는, 높은 품질의 카피된 이미지를 고속으로 제공할 수 있도록 성능면에서 향상되고, 환경오염을 야기하지 않도록 오염 방지면에서도 뛰어난 전자 사진 장치에 대한 요구가 증가하는 추세이다. 특히, 오염 방지의 견지에서, 전자 사진 장치가 여러 환경 조건하에서 전세계적으로 광범위하게 사용되기 때문에 더욱 그러하다. 예를 들면, 동남아시아 국가에서 사용되는 전자 사진 장치에 있어서는, 고온 고습의 환경 조건하에서 고품질의 카피된 이미지를 안정적으로 제공할 수 있도록 향상된 장치에 대한 수요가 증가하고 있는 추세이다.

어쨌든, 종래 전자 사진 장치 (또는 전자 사진 복사 장치)에 있어서는, 수광 부재의 대전(charging) 및 전하 제거 수단으로서, 와이어 전극 (예를 들면, 금으로 코팅된 직경 50 내지 100㎛의 텅스텐 와이어와 같은 금속 와이어) 및 차광판(shielding plate)을 포함하는 코로나 어셈블리(코로트론(corotron), 스코로트론(scorotron))가 거의 모든 경우에 사용된다. 특히 약 4 내지 8 kV의 고전압을 코로나 어셈블리의 와이어 전극에 인가하므로써 발생된 코로나 전류는 수광 부재의 표면을 대전시키고 그로부터 전하를 제거하도록 전자 사진 수광 부재의 표면상에 영향을 미친다. 그러나, 코로나 방전과 함께, 상당량의 오존(O₃)가 발생된다. 이렇게 발생된 오존은 공기 중의 질소를 산화시켜 사화 질소(NOx)를 생성한다. 이렇게 생성된 산화 질소는 공기 중의 습기와 반응하여, 질산 등을 생성한다. 산화 질소 및 질산과 같이 코로나 방전으로 인해 생성된 산물(이후, 코로나 방전 산물)은 종종 수광 부재 및 주변 기기에 부착 및 피착되어 그 표면을 오염시킨다. 특히, 고습의 환경 조건하에 전자 사진 장치가 배치되는 경우에, 코로나 방전 산물이 강한 흡습성을 갖기 때문에, 상부에 코로나 방전 사물이 피착되어 있는 수광 부재의 표면은 저항이 감소된다. 이는 종종 전하 보자력(charge retentivity)을 전체적으로 또는 부분적으로 감소시켜, 비초점 이미지(unfocused image) 또는 희미한 이미지(smeard image)와 같은 불완전한 이미지(수광 부재 표면상의 전하가 평면 방향으로 누출되어 변형이 생기거나, 또는 정전기 잠상 이미지(elelctrostatic latent image)의 패턴이 형성되지 않은 상태)를 발생시킨다.

또한, 코로나 어셈블리의 차광판의 내부면에 부착된 코로나 방전 산물은 전자 사진 장치가 구동될 때뿐만 아니라 중지될 때에도, 즉 야간에도 소산(evaporate) 및 해제(release)된다. 이렇게 해제된 코로나 방전 산물은 습기를 더 흡수하기 위해 코로나 어셈블리의 전하 오프닝 근처에 위치한 수광 부재의 영역의 표면 상에 부착되어, 수광 부재의 상기 영역의 표면 저항을 감소시킨다. 이러한 이유 때문에, 전자 사진 장치가 장기간 중지된 이후에 구동될 때 초기에 제공된 제1 카피 또는 그 후에 제공된 후속 몇몇 카피는 코로나 어셈블리의 전하 오프닝 근처에 위치한 수광 부재의 상기 영역에 대응하는 비초점 이미지 또는 희미한 이미지를 갖게 되는 경향이 있다. 이러한 현상은 코로나 어셈블리가 AC 코로나 어셈블리를 포함하는 경우에 현저하게 된다.

특히, 수광 부재로서 전자 사진 a-Si 수광 부재가 사용되는 경우에, 코로나 방전 사물로 인한 상기 비초점 이미지 또는 희미한 이미지의 발생은 상당히 문제가 될 수 있다. 특히 A-Si 수광 부재는 대전 효율 및 전하 제거 효율면에서 다른 전자 사진 수광 부재에 비해 비교적 낮다(a-Si 수광 부재는 바람직하 대전 및 전하제거 포텐셜을 얻기 위해 큰 코로나 방전 전류량을 요구하기 때문). 이 때문에, 수광 부재의 경우에서보다 코로나 어셈블리에 인가된 전압을 크게 만듦으로써 대전 전류량을 증가시키는 동안 실행된다.

또한, a-Si 수광부재는 고속 전자 사진 장치에 보통 사용된다. 이 경우, 대전 전류량은 예를 들어 2,000μA에 이를 수 있다. 이 경우, 코로나 대전 전류량이 오존 생성량과 비례하기 때문에, 오존은 수광 부재가 a-Si 수광 부재이고 대전 및 전하 제거가 코로나 방전에 의해 실행될 때 특히 많은 양이 발생될 수 있는데, 이 경우 비초점 이미지 및 희미한 이미지의 발생은 크게 문제가 될 수 있다. 더구나, a-Si 수광 부재를 사용하는 경우, 표면 강도는 다른 전자 사진 수광 부재보다 상당히 크게 되고, 이 때문에 a-Si 수광 부재 표면 상에 피착된 코로나 방전 산물은 제거되지 않고 남아 있게 된다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 다음에 기술되는 바와 같이 가열 수단이 사용되는 방식을 취하게 된다. a-Si 수광 부재를 가열하기 위한 히터는 a-Si 수광 부재 내부에 설치되거나, 또는 뜨거운 공기가 온풍기에 의해 a-Si 수광 부재로 불어 넣어지는데, 이에 의해 a-Si 수광 부재 표면은 30 내지 50℃로 가열되고 유지되어, a-Si 수광 부재의 표면을 건조한 상태로 유지한다. 이에 의해, a-Si 수광 부재의 표면 상에 피착된 코로나 방전 산물은 습기 흡수가 방지되는데, 이 경우 a-Si 수광 부재의 표면 저항이 낮아지는 것이 사실상 방지되고, 그 결과 비초점 이미지 또는 희미한 이미지를 야기하는 상기 현상의 발생이 방지된다.

그러나, 상기 가열 수단(히터 또는 온풍기)을 사용하는 방식은 전자 사진 장치가 이 방식을 이행하기 위해 추가 전력을 소비하기 때문에 전자 사진 장치에 의해 소비된 전력이 증가한다는 문제를 갖고 있으므로, 이 방식은 경제적이지 못하다.

개별적으로, 예를 들어, 100V/15A의 전원을 사용하는 가정용 전자 사진 복사 기계의 경우에, 상기 가열 수단이 내부에 장착되면, 전력을 15A보다 적게 소비하기가 어렵고, 또한 이 경우 가정용 전자 사진 복사 기계를 설계하기 위한 입지가 종종 제한된다.

이제, 장기간 장치의 주전원을 스위치 오프시키는 동안 고온 고습의 환경 상태에서 중지된 상기 가열 수단을 갖는 전자 사진 장치의 경우에, 전원을 스위치 온한 즉시부터 비초점 이미지 또는 희미한 이미지가 없는 깨끗한 카피를 재생하기 위해, 가열 수단이 전원을 스위치 오프시키지 않고 항상 유지되는 것이 요구된다. 이 경우, 가열수단은 전자 사진 장치의 주전원이 스위치 오프되더라도 항상 에너지가 주입되기 때문에, 에너지 절약뿐만 아니라 최근에 어디에서나 논의되는 리소스 보전의 견지에서 이러한 상황에 대한 개선이 요구된다.

어쨌든, 종래의 전자 사진 장치에서는, 내부 장착형 이동형 마그네트 등을 갖는 로터리 실린더형 현상제 이송 부재 상에 토너 또는 토너의 캐리어의 혼합물을 포함하는 현상제의 박막층을 형성하며, 그 상에 형성된 정전기 잠상 이미지를 갖는 전자 사진 수광 부재에 상기 박막층을 정전기적으로 전사하는 시스템을 광범위하게 채택한다. 이러한 시스템은 예를 들어, 일본 특허 공개 제43037/1979호, 144865/1983호 및 7451/1985호에 게재되어 있다. 이 경우 형상제로서 자기 입자, 즉 토너 및 캐리어의 상기 혼합물을 함유한 현상제 또는 캐리어가 없이 자철광을 포함하는 토너로 구성되는 현상제가 사용된다. 그러나, 이러한 시스템은 다음과 같은 문제점들을 수반하게 된다. 전자 사진 수광 부재 측의 로터리 실린더형 현상제 이송 부재의 일부는 전자 사진 장치가 중단되는 동안 수광 부재로부터의 열에 의해 팽창되기 쉬우며, 현상제를 현상하는 영역 내의 회전 실린더형 현상제 이송 부재와 수광 부재 사이의 거리가 짧아져 그들 사이의 전계를 증가시켜 현상제가 통상 경우에서보다 쉽게 전사된다. 이로 인해 상기 부분과 상기 부분에 대항하는 부분과의 거리가 보다 길어지며, 전계가 작아지면 그 결과 현상제가 통상 경우에서처럼 전사되기 어려워진다. 이러한 상태는 하프톤 원고가 전자 사진 장치가 오랜 기간 이상 중단된 후 재생될 때, 때때로 회전 실린더형 현상제 이송 부재의 회전 주기에 따라 부분적으로 고농도거나 저농도인 불균일한 밀도에 따른 재생 이미지가 존재하게 되는 문제점이 수반된다.

또한 이러한 문제점의 발생을 방지하기 위해, 상술된 바와 같이 가열되는 경우에도, 비초점 이미지도 없는 고품질의 재생 이미지를 제공할 수 있는 소망의 전자 사진 수광 부재를 제공에 대한 요구가 증가하였다.

더우기, 종래의 전자 사진 a-Si 수광 부재의 경우, 이미지 밀도와 관련된 상기 문제점들 외에 향상되어야 할 한가지 과제가 존재한다. 특히, 대전시 그것의 전위(전하 보자력)는 OPC 또는 셀레늄으로 구성되는 전자 사진 수광 부재의 전위와 비교하여 충분치 않으므로, 보다 향상된 고품질의 재생 이미지를 얻기 위해서는 이미지 형성 공정에서 조건을 정밀하게 조정하면서 a-Si 수광 부재의 온도가 변할 때 발생하는 전하 보자력의 변화를 흡수할 수 있는 향상된 콘트라스트가 보장되도록 a-Si 수광 부재가 만들어질 필요가 있다. 이러한 점에서, 종래의 a-Si 수광 부재는 온도에 따라 약간 변하는 것보다 향상된 전하 보자력을 가지도록 제조될 필요가 있다.

본 발명의 목적은 종래의 전자 사진 수광 부재에서 발견된 상기 단점을 해결하는 것이며, 이러한 단점이 없는 향상된 전자 사진 수광 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래 기술에서 발견되 코로나 방전시 생기는 그러한 코로나 방전 산물이 실질적으로 피착되지 않으며, 종래 기술에서와 같은 가열 수단을 사용하지 않고, 비초점 이미지도 희미한 이미지도 없는 고품질의 이미지를 재생하며, 밤에 중단될 때 종래 기술에서와 같이 에너지를 제공할 필요가 없으므로, 전력을 절약할 수 있는 이점을 가지고 전자 사진 장치에서 바람직하게 사용될 수 있는 향상된 전자 사진 수광 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 오랜 시간 이상 중단된 후에도 하프톤 원고로부터 불균일한 밀도를 가지지 않는 고품질의 하프톤 이미지를 재생하는 향상된 전자 사진 수광 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전하 보자력이 충분하며 감광성이 충분히 높으며 고밀도 및 선명한 이미지를 재생하는 향상된 전자 사진 수광 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 적당한 제조 비용으로 상기 수광 부재를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전자 사진 수광 부재의 전형적인 실시예는 전기적 도전성 기판, 실리콘 함유 원료 가스를 분해함으로써 상기 기판 상에 형성된 매트릭스로서 적어도 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 물질로 이루어진 광도전층, 및 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 적어도 탄화 수소를 포함하는 원료 가스를 분해함으로써 상기 광도전층 상에 형성된 수소 원자를 함유하는 비단결정 탄소 물질로 이루어진 표면 보호층을 포함하고, 상기 비단결정 탄소 물질로 이루어진 상기 표면 보호층의 20Å이상의 두께의 표면측 층 영역(surface side layer region)이 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 불소 함유 가스를 분해함으로써 발생된 불소 함유 플라즈마(florine-containing plasma)에 의해 0.1 내지 50Å/sec의 에칭 속도로 에칭되어 상기 표면 보호층은 100내지 10000Å의 두께를 갖고 상기 에칭된 표면을 덮도록 불소 원자로 피착된 에칭 된 표면을 갖게 된다.

본 발명에 따른 전형적인 실시예는 진공화될 수 있고, 배기 수단과 원료 가스를 안으로 주입시키는 수단을 구비한 피착 챔버 내에 전기적 도전성 기판을 놓는 단계, 실리콘 함유 원료 가스를 분해함으로써 상기 기판상에 매트릭스로서 적어도 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 물질로 이루어진 광도전층을 형성하는 단계, 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 적어도 탄화수소를 포함하는 원료 가스를 분해함으로써 상기 광도전층 상에 형성된 비단결정 탄소 물질로 이루어진 표면 보호층을 형성하는 단계 및 상기 표면 보호층의 20Å이상의 두께의 표면측 층 영역을 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 불소 함유 가스를 분해함으로써 발생된 불소 함유 플라즈마에 의해 0.1 내지 50Å/sec의 에칭속도로 에칭하여 상기 표면 보호층은 100 내지 10000Å의 두께를 갖고 상기 에칭된 표면을 덮도록 불소 워자로 피착된 에칭된 표면을 갖게 되는 단계를 포함하고, 이에 의해 전자 사진 수광 부재를 제조한다.

본 발명은 본 발명자에 의해 연구된 실험을 통해 얻어진 후술되는 발견에 기초하여 이루어졌다.

전력 소비 및 종래의 전자 사진 a-Si 수광 부재를 사용하는 경우에 발견되는 비초점 이미지 및 희미한 이미지의 발생에 관한 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자들은 기본적으로 상기 가열 수단을 사용하지 않아야 한다고 생각하였다.

이러한 관점에 기초하여, 본 발명자들은 종래의 전자 사진 a-Si 수광 부재를 사용하는 경우에 가열 수단이 사용되지 않을 때의 오염 방지에 대해 먼저 연구하였다. 그 결과, 다음과 같은 사실을 발견하였다. 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC) , 비정질 실리콘 질화물(a-SiN), 또는 비정질 실리콘 산화물(a-SiO) 등의 물질로 구성된 표면 보호층을 갖는 종래의 전자 사진 a-Si 수광 부재의 경우, 전자 사진 이미지 형성 처리가 수행되는 동안, 그 표면은 코로나 대전 수행시 생성되는 오존에 의해 점차적으로 산화되어 친수성을 갖는 실리콘 산화물을 형성하여, 표면 보호층의 표면의 방수성(water repellency)이 저하된다. (여기서 방수성은 순수한 물의 물방울이 표본의 표면에 위치될 때, 물에 대한 접촉 각도에 기초하여 평가된다. 접촉각이 클수록 방수성이 크다.)

이제, 전자 사진 수광 부재의 표면의 방수성이 감소되면, 수광 부재의 표면상에 발생되는 오존에 의해 생성된 산물은 수분을 쉽게 흡수하게 되어, 고습도 환경조건에서 희미한 이미지를 수반하여 이미지를 재생한다는 것을 알 수 있다.

또한, 미국 특허 제 4,675,265호에는 비정질 탄소(a-C)막이 높은 방수성을 가지며 오존에 의해 산화되기 어려우며, 투명하고 고강도이며 전기 저항성이 높아야 하는 전자 사진 a-Si 수광 부재의 표면 보호층에 대한 조건을 충족시킬 수 있다고 기술되어 있다.

이러한 점에 있어서, 본 발명자는 a-Si 광도전층 상에 배치된 a-C막을 포함하는 표면 보호층을 갖는 전자 사진 수광 부재를 제조하였다. 그리고, 최종 수광 부재는 상기의 가열 수단을 사용하지 않고, 고온 및 고습도의 환경 조건에서 내구성 테스트를 행한다. 그 결과, 다음과 같은 것들이 발견되었다. 수광 부재는 상기의 가열 수단을 사용하지 않고 복사 촬영(cotying shot)이 연속적으로 수행되는 내구성 테스트에서 a-Si 광도전층 사에 배치된 a-SiC, a-SiN, 또는 a-SiO로 구성된 표면 보호층을 갖는 종래의 수광 부재보다 우수하다. 그러나, 이미지 질이 양호한 복사본의 재생은 약 50000 복사 촬영까지이며, 그후에는 점차로 비초점 이미지로 재생된다. 그리고, 상기 비초점 이미지를 야기시키는 상태는 복사 촬영이 계속됨에 따라 점차적으로 악화된다. 그러므로, 가열 수단을 사용하지 않고 대량의 양호한 카피를 연속적으로 얻기란 어렵다.

상술되었지만, 미국 특허 제4,664,999호에는 전자 사진 a-Si 수광 부재의 경우, RF 전력을 사용하여 형성된 a-C막을 사용함으로써 고습도 환경 조건에서 표면 보호층의 내구성을 향상시키는 방법이 기술되어 있으며, 표면 보호층의 구성 성분으로서 높은 방수성을 가지도록 제조된다. 특허 명세서에 기술된 방식에 따라, 본 발명자들은 13.56 MHz의 RF 전력을 사용하여 a-Si 광전도층 상에 표면 보호층으로서 a-C막을 형성하고, 상기 a-C 막을 13.56MHz의 발진 주파수의 RF 전력을 사용하여 불소 함유 가스로 플라즈마 방전 처리를 수행함으로써 전자 사진 수광 부재를 제조하였다. 최종 수광 부재의 경우, 표면 보호층의 방수성에 대한 평가가 수행되었다. 그 결과, 오존이 표면 보호층에 조사되는 시간에 비례하여 악화되는 표면 보호층의 방수성의 비율이 감소된다. 연속적으로, 수광 부재는 전자 사진 장치내에 설치되어 있으며, 전자 사진 장치에 대해 상기의 가열 수단을 사용하지 않고 고온이며 습도가 높은 환경 조건에서 내구성 테스트를 행하며, 복사 촬영은 연속적으로 행해진다. 그 결과 다음의 사실이 밝혀졌다. 이미지 질의 재생이 양호한 복사본의 재생은 약 50000 복사 촬영까지이며, 그후에는 점차로 희미한 이미지로 재생된다. 그리고 상기 희미한 이미지를 야기시키는 상태는 복사 촬영이 계속됨에 따라 점차적으로 악화된다. 그러므로, 가열수단을 사용하지 않고 대량의 양호한 카피를 연속적으로 얻기란 어렵다.

그 후, 내구성 테스트를 향하는 수광부재의 경우, 보호층의 최외곽 표면의 원자 배열 구조는 XPS(ESCA)분석을 이용하여 실험된다. 그 결과, 불소 원자가 아닌 탄소 원자들이 실질적으로 존재하며, 불소 원자 대신에 산소 원자가 표면 보호층의 최외곽 표면에 존재한다는 것이 발견되었다.

이러한 발견에 기초하여 연구를 행한 결과, 다음의 사실들이 얻어졌다. 즉, a-Si 수광 부재의 표면보초층으로서의 a-C막의 표면에 대해 불소 함유 가스로 풀라즈마 방전 처리를 행하는 경우에도, 플라즈마 처리되는 표면 보호층이 전자 사진 장치 내에서 엄격한 대전, 형상, 전사 및 세정 환경에 연속적으로 노출되는 동안, 표면 보호층의 최외곽 표면에서 불소 원자와 탄소 원자 사이의 결합이 파괴되어 불소 원소를 방출하며, 댕글링 결합이 발생되며, 댕글링 결합은 오존과 결합되어 그러한 플라즈마 방전 처리가 수행되지 않는 경우 이외에도 산화물을 형성시켜, 희미한 이미지가 수반된 재생 이미지를 얻게 된다.

상기 발견을 고려하면서, 전자 사진 수광 부재의 표면 보호층으로서 a-C 막을 사용하는 조건에서, 본 발명자들은 막 형성 및 표면 처리에 대한 조건을 다양하게 변화시키면서 다양한 연구를 행하였다. 특히, 일본 특허 공개 제 317920/1994호(상술됨)를 참조하여, 50 내지 450MHz 범위의 발진 주파수로 VHF 전력을 사용하여 다수의 a-C막이 형성된다. 결과적인 a-C 막의 경로를 시험하였다. 그 결과, 이들 a-C막은 13.56 MHz의 고주파 전력을 사용하여 형성된 종래의 a-C막보다 우수한 양호한 강도 및 투명성을 가지고 있다는 것이 발견되었다.

그리고, a-Si 광도전층 상에 배치된 이들 a-C막 중 하나를 포함하는 표면 보호층을 각각 가지는 다수의 전자 사진 수광 부재가 제조된다. 각각의 결과적인 수광 부재들은 내구성 테스트되며, 여기서 복사촬영은 상술된 가열 수단을 사용하지 않고 연속적으로 수행된다. 그 결과, 50 내지 450MHz의 VHF 전력으로 형성된 a-C막들 중에 하나를 포함하는 표면 보호층을 각각 갖는 이들 수광 부재는 13.56 MHz의 고주판 전력으로 형성되고 플라즈마 방전 처리된 a-C막을 포함하는 표면 보호층을 갖는 상술된 종래의 수광 부재보다 우수하다. 특히, 종래의 수광 부재의 희미한 이미지를 유발시키는 상황은 본 발명의 수광 부재의 경우에 현저하게 향상된다.

고온 및 고습의 환경 조건 하에서 50 내지 450 MHz의 VHF 전력으로 형성된 이들 a-C막들의 내구성을 더욱 향상시키기 위해, 그리고 또한 상술된 가열 수단을 사용하지 않고 연속적으로 사용되는 경우일지라도 실제로 충분한 내구성을 가지도록 이들 a-C막들을 향상시키기 위해, 본 발명의 발명자들은 이들 a-C막에 표면처리를 함으로써 실험적 연구를 수행했다. 특히, a-Si 광도전층 상에 배치된 a-C막들 중에 하나를 포함하는 표면 보호층을 각각이 갖는 다수의 전자 사진 수광 부재가 준비되었다. 각각의 결과적인 수광부재들에 대해서, 표면 보호층의 의 물에 대한 접촉각. 이어서, 표면 보호층의 표면을 에칭하기 위해 수소 가스, 산소 가스, 아르곤 가스 또는 할로겐 가스로 구성된 그룹으로부터 선택된 가스에 플라즈마 방전을 유발함으로써 발생된 플라즈마에 각 수광 부재가 노출된다. 그렇게 처리된 각 수광 부재에 대해서, 표면 보호층의 에칭된 최외곽면은 물에 대한 접촉각에 대해서 시험되었다. 그 결과, 수소 플라즈마로 표면 처리된 수광 부재에 대해서, 표면 처리 전후의 물에 대한 접촉간 간에 거의 어떠한 차이도 관찰되지 않았다. 산소 플라즈마 또는 아르곤 플라즈마로 표면 처리된 수광 부재에 대해서, 표면 처리 이후에 물에 대한 접촉각이 표면 처리 이전의 물에 대한 접촉각에 비하여 현저하게 작다는 것이 판명되었다. 할로겐 플라즈마로 표면 처리된 수광 부재에 대해서, 표면 처리이후에 물에 대한 접촉각이 표면 처리 이전의 물에 대한 접촉각에 대하여 현저하게 크다는 것이 판명되었다. 특히, 불소 플라즈마를 사용한 표면 처리는 물에 대한 접촉각을 현저하게 향상시킨다는 것이 판명되었다.

상기 판명 사실들에 기초하여, 불소 플라즈마를 사용한 표면 처리(또는 에칭 처리)에 대해서, 본 발명의 발명자들은 우수한 결과를 제공하는 최적의 조건을 판명하기 위해 실험적 연구를 수행했다. 그 결과, 발진 주파수가 50 내지 450 MHz인 초단파(VHF) 전력을 사용함으로써, a-C막에 대한 내구성이 현저하게 향상될 수 있다는 것이 판명되었다.

상술된 판명의 사실들로부터, 50 내지 450 MHz의 초단파(VHF) 전력을 사용하여 형성된 a-C막을 50 내지 450 MHz의 초단파(VHF) 전력을 사용하여 불소 플라즈마로 에칭 처리함으로써, 전자 사진용 수광 부재에 대한 소망된 표면 보호층이 형성되고, 내구성을 현저하게 향상시키는 표면을 가짐으로써 재생 이미지에 대해서 희미한 이미지가 발생되기 어렵게 한다.

이 이유가 얼마간은 충분히 명확하지 않았다. 그러나, 다음에 설명되는 것으로 생각된다. a-C막의 형성을 위한 개시 물질로서 사용된 CH₄, S₂H₆등과 같은 탄화수소 가스는 결합 에너지가 높고 분해되기 어렵다. 따라서, a-C막의 형성이 상기 탄화수소 가스들 중에 하나에 13.56 MHz의 저발진 주파수로 고주파 전력을 인가함에 의한 플라즈마 방전을 사용하여 구현되는 경우, 탄화수소 가스는 이 고주파 전력의 인가에 의해 충분히 분해될 수 없으며, 여기서 얻어진 a-C막은 충분히 결합된 3차원 네트워크 구조를 갖지 않는다. 다른 한편으로, 상기 탄화수소 가스들 중에서 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 인가함에 의한 플라즈마 방전에 의해 a-C막의 형성이 구현되는 경우, VHF 전력에 기초한 에너지는 탄화수소 가스 내로 충분히 공급되고, 이에 의해 결함이 강력하고 소수의 댕글링 결합(danfling bond)을 갖는 고밀집 네트워크 구조를 갖는 소망된 a-C막의 형성을 유발하기 위해 충분히 분해된다.

a-C막에 대해서, 각 막구조와 산화 저항 간의 상관 관계가 얼마간은 충분히 명확하지 않았다. 그러나, VHF 플라즈마 방전에 의해 형성된 a-C막에 대해서, 상술된 바와 같이 a-C막은 댕글링 결합의 수가 적은 고밀집 네트워크 구조를 갖기 때문에, 따라서 a-C막이 댕글링 결합의 수가 적은 최외곽면을 가지며, 따라서 표면 활성도가 매우 낮다. 이러한 연유로, a-C막의 표면은 자체 상에 피착된 오존에 의해 유발된 생성물과 반응하기 어렵다.

또한, 본 발명의 발명자들은 각각이 주어진 탄화수소 가스 내의 50 내지 450 MHz의 VHF 전력의 인가에 의한 플라즈마 방전에 의해 a-C막을 형성하고 상기 a-C막을 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 사용하여 주어진 불소-함유 가스 내에서의 플라즈마 방전을 사용하여 발생된 불소 플라즈마로 표면 에칭처리 함으로써 형성된 표면 보호층을 갖는 다수의 전자 사진 수광 부재를 준비했다. 각각의 결과적인 수광 부재들에 대해서, 그 최외곽면은 XPS 분석되었다. 그 결과, 각 수광 부재의 최외곽면은 최외곽면이 상기 불소 원자들에 의해 피복되도록 불소 원자들을 함유한다고 판명되었다. 이어서, 각 수광 부재는 내구성 테스트되고, 여기서 복사 촬영이 50000번 이상 연속적으로 이행되었다. 그 결과, 내구성 테스트 이전과 마찬가지로 각 수광 부재의 최외곽면은 여전히 불소 원자를 함유하며 최외곽면은 상기 불소 원자에 의해 피복된다는 것이 판명되었다. 검출된 농도 및 XPS 분석에 의해 얻어진 분석 결과에 따라, 이러한 이유로 인해, 불소 원자가 각 수광 부재의 표면 보호층(a- C막 포함)의 최외곽면에서 노출된 모든 댕글링 결합에 결합되며, 이것 때문에 불소 원자들이 표면 보호층의 최외곽면의 거의 전체를 피복하도록 존재한다고 간주된다.

표면 에칭 처리를 위한 불소 플라즈마를 발생시키기 위해 사용된 불소 함유 가스로서, CF₄가스, 및 C₂F₆등과 같은 것이 언급될 수 있다. 이들 불소 함유 가스들은 상술된 탄화수소 가스들보다 분해되기가 더욱 어렵다. 이러한 관점에서, 이들 불소-함유 가스들을 충분히 분해하기 위해 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 사용하는 것이 필요하다.

또한, 상술된 바와 같이, 50 내지 450 MHz의 VHF 전력이 인가된 주어진 탄화수소 가스 내의 플라즈마 방전을 사용하여 형성된 a-C막이 50 내지 450 MHz의 VHF 전력이 인가된 주어진 불소-함유 가스 내의 플라즈마 방전에 의해 발생된 불소 플라즈마에 의해 표면 에칭되는 경우, 충분히 향상된 내구성을 갖는, 전자 사진 수광 부재에 대한 소망된 표면 보호층이 형성될 수 있다. 이것에 관련하여 a-C막을 형성하는데 있어서 그리고 또는 a-C막의 표면 에칭에 있어서 특정 VHF 전력을 사용하는 것은 사용된 원료 가스를 효율적으로 그리고 충분히 분해하는 효과뿐만 아니라 표면 보호층이 전자 사진 이미지-형성 프로세스 내의 열악한 환경 조건들에 노출되는 경우 또는 보호 표면층이 기계적 마찰을 당하게 되는 경우일지라도 불소 원자들이 해리되기 어려운 상태에 불소 원자들이 강하게 결합되어 있는 수광 부재의 표면 보호층으로서 a-C막의 최외곽면에 존재하는 불소 원자들에 대한 공유 결합형 상태를 유발하는 효과를 제공한다고 간주된다.

또한, 본 발명의 발명자들은 주어진 탄화수소 가스내에서 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 인가한 플라즈마 방전을 사용하여 a-C막을 형성하고 상기 a-C막을 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 사용하여 주어진 불소-함유 가스 내의 플라즈마 방전에 의해 발생된 불소 플라즈마로써 표면 에칭 처리함으로써 형성된 표면 보호층을 각각이 갖는 다수의 전자 사진 수광 부재들을 준비했다. 각각의 결과적인 수광 부재에 대해서, 그 전기적 특성에 대해서 평가가 이루어졌다. 그 결과 다른 수광 부재들에 대해서, 온도 변화에 대하여 근소하게 변화하는 전하 보자력이 예기치 못하게 향상되었다는 것이 관찰되었다. 이러한 효과는 탄화수소 가스내에서 고주파 전력을 인가한 플라즈마 방전에 의해 형성된 a-C막을 포함하는 표면 보호층을 갖는 수광 부재의 경우에는 관찰되지 않았다. 이러한 사실들에 기초하여 a-C막의 형성에 있어서 또는 a-C막의 표면 에칭 처리에 있어서의 특정 VHF 전력을 사용하는 것은 공유 결합형 상태의 상기 최외곽면에 존재하는 구조적 결함(또는 표면 상태들)에 선택적으로 강력하게 결합시키기 위해 표면 보호층으로서 a-C막의 최외곽면에 불소 원자가 존재하게 하는 효과를 가져오며, 그 결과, 모든 구조적 결함들이 패시베이트되고, 이에 의해 표면 보호층의 온도 변화로 인하여 주입된 전하의 양의 변화를 억제하기 위해 표면 보호층 측으로부터 전하가 주입되는 것이 바람직하게 방지된다고 간주된다. 표면 보호층의 최외곽면에서 발생하는 이러한 패시베이션 현상은 a-C막의 형성에 있어서 그리고 a-C막의 표면 에칭에 있어서의 특정 VHF 전력을 사용한 상기 탄소-불소 결합상태를 제공하는 막 형성 방법은 다른 막형성 방법들과 확연히 구분된다고 말할 수 있다.

제1도는 본 발명에 따른 전자 사진용의 수광 부재(또는 전자 사진 수광 부재)의 실시예를 도시하는 개략적인 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 전자 사진 수광 부재의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 전자 사진 수광 부재의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 단면도.

제4도는 전자 사진 수광 부재를 제조하기 위한 초단파(VHF)-플라즈마 CVD 프로세스에 의한 막-형성 장치를 도시하는 개략적인 도면.

제5도는 전자 사진 수광 부재를 제조하기 위한 VHF-플라즈마 CVD 프로세스에 의한 다른 막-형성 장치를 도시하는 개략적인 도면.

제6도는 본 발명에 따른 전자 사진 수광 부재가 사용될 수 있는 전자 사진 장치의 예를 도시하는 개략도.

제7도는 전자 사진 수광 부재를 제조하기 위한 마이크로파 플라즈마 CVD 프로세스에 의한 다른 막-형성 장치를 도시하는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

102, 202, 302 : 표면 보호층 103,203,205,303 : 광도전층

104,204,304 : 기판 206 : 하부 차단층

305 : 전하 발생층 306 : 전하 이송층

본 발명은 전기적 도전성 기판, 실리콘 함유 원료 가스를 분해함으로써 상기 기판 상에 형성된 매트릭스로서 적어도 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 물질로 이루어진 광도전층, 및 50 내지 450 MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 적어도 하나의 탄화 수소를 포함하는 원료 가스를 분해함으로써 상기 광도전층 상에 형성된 수소를 함유하는 비단결정 탄소 물질로 이루어진 표면 보호층을 포함하고, 상기 비단결정 탄소 물질로 이루어진 상기 표면 보호층의 20Å이상의 두께의 표면측 층 영역이 50MHz 내지 450 MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 불소 함유 가스를 분해함으로써 발생된 불소 함유 플라즈마에 의해 0.1 내지 50Å/sec의 에칭속도로 에칭되어 상기 표면 보호층은 100 내지 10000Å의 두께를 갖고 상기 에칭된 표면을 덮도록 불소 원자로 피착된 에칭된 표면을 갖게 되는 수광 부재를 제공한다.

본 발명은 또한, (a) 진공화될 수 있고 배기 수단과 원료 가스를 안으로 주입시키는 수단을 구비한 피착 챔버 내에 전기적 도전성 기판을 놓는 단계, (b) 실리콘 함유 원료 가스를 분해함으로써 상기 기판 상에 매트릭스로서 적어도 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 물질로 이루어진 광도전층을 형성하는 단계 (c) 50 내지 450 MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 적어도 탄화 수소를 포함하는 원료 가스를 분해함으로써 상기 광도전층 상에 형성된 비단결정 탄소 물질로 이루어진 표면 보호층을 형성하는 단계, 및 (d) 상기 표면 보호층의 20Å이상의 두께의 표면측 층 영역을 50MHz 내지 450 MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 불소 함유 가스를 분해함으로써 발생된 불소 함유 플라즈마에 의해 0.1 내지 50Å/sec의 에칭 속도로 에칭하여 상기 표면 보호층은 100 내지 10000Å의 두께를 갖고 상기 에칭된 표면을 덮도록 불소 원자로 피착된 에칭된 표면을 갖게 되는 단계를 포함하는 전자 사진 수광 부재를 제조하는 프로세스를 제공한다.

본 발명에서는 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 초단파(VHF) 전력을 사용하여 형성된 비단결정 탄소막이 0.1 내지 50Å/sec의 특정 에칭속도에서 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 VHF 전력을 사용하여 생성된 불소 함유 플라즈마로 에칭 처리되는 경우에만 목표로 하는 특정 효과가 성취될 수 있다.

특히, 전자 사진 수광 부재의 표면 보호층 형성시에, 두 단계, 즉 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 특정 VHF 전력을 사용하여 비단결정 탄소막을 형성하는 제1단계와 상기 비단결정 탄소막을 0.1 내지 50Å.sec의 특정 에칭 속도에서 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 특정 VHF 전력을 사용하여 불소 함유 가스로부터 생성된 불소 함유 플라즈마로 에칭 처리하는 제2 단계가, 순차적으로 실행되는 경우, 탄소-탄소 결합 상태와 탄소-불소 결합 상태가 최적으로 정합되는 최외곽면에 우수한 표면 상태를 갖는 바람직한 표면 보호층의 형성이 성취될 수 있다.

표면 보호층의 구성 요소로서의 비단결정 탄소막은 다결정 탄소막, 미정질 탄소막 및 비정질 탄소막(a-C막)을 포함할 수 있다. 이들 중, 비정질 탄소막이 가장 적당한다. 비정질 탄소막은 미정질 탄소 재료를 포함할 수 있다.

상술된 제2단계에서 피에칭 비단결정 막의 두께에 대해서는, 약 20Å 이상일 때, 충분한 효과를 성취할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 100Å 이상으로 만들어진다. 이 경우, 개선된 효과와 충분한 재생성을 성취할 수 있다.

상술된 제2단계에서의 에칭 속도의 범위로는 본 발명자에 의한 실험적 연구 결과로부터 알 수 있다. 특히, 본 발명자들은, 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 VHF 전력의 인가에 의한 플라즈마 방전으로 비단결정 탄소막을 형성하고, 비단결정막의 표면측 층 영역을 임의의 에칭 속도로 임의의 와트량의 VHF 전력(50 내지 450 MHz의 발진 주파수)으로 CF₄, C₂F₆및 CHF₃로 이루어진 그룹중에서 선택된 불소 함유 가스로부터 생성된 플라즈마로 에칭함으로써 형성된 상이한 표면 보호층을 각각 갖는, 다수의 전자 사진 수광 부재를 마련했다. 최종 수광 부재 각각에 대하여, 표면 보호층의 최외곽면 상태가 검진되고, 전자 사진 이미지 형성 공정시의 표면 보호층의 내구성이 검진된다.

결과적으로, 0.1 내지 50Å/sec의 범위의 에칭 속도에서 표면 에칭 처리에 의해 형성된 표면 보호층을 갖는 수광 부재에 대해서, 이들의 표면층은 표면 국부 레벨(surface local level)을 갖지 않으며 탄소-탄소 결합 상태와 탄소-불소 결합 상태가 최적으로 정합되며 불소 원자가 최외곽면의 거의 전체를 커버하도록 존재하고 있는 우수한 표면 상태를 갖는 최외곽면을 갖고 있는 것을 알았다. 또한, 이들의 표면 보호층은, 최외곽면이 열화되지 않으며 내부에 존재하는 불소 원자가 제거되지 않게 하면서 오랜 기간에 걸친 연속적인 복사 시도에 견딜 수 있는 충분한 내구성을 갖는 것을 알았다.

0.1Å/sec 이하의 에칭속도에서 표면 에칭 처리를 이용하여 형성된 표면층을 갖는 수광 부재에 대해서는, 이들의 표면 보호층은 표면 상태가 열악한 최외곽면을 가지며 내구성이 열악한 것을 알았다. 이런 이유로, 에칭속도가 0.1Å/sec이하가 되는 경우에, 불소 라디칼이 실질적으로 비단결정 탄소막을 에칭하는 플라즈마에 존재하지 않고, 이로 인해 최외곽면에 존재하는 댕글링 본드가 불소 원자에 의해 충분히 보상되지 않게 되는 것이 고려된다. 50Å/sec 이하의 에칭속도에서의 표면 에칭 처리를 이용하여 형성된 표면층을 갖는 수광 부재에 대해서는, 이들의 표면 보호층은 표면 상태가 열악한 최외곽면을 가지며 또한 이들은 내구성이 열악한 것을 알 수 있다. 이러한 이유로, 에칭 속도가 50Å/sec 이하가 되는 경우에, 비단 결정 탄소막이 용이하게 에칭되기 쉬운 부분이 용이하게 수분을 흡수하는 특성을 갖는 다공 영역을 형성하도록 집중적으로 에칭된다는 점에서 불균일 상태로 급속 에칭된다.

에칭 처리 이후의 최종적인 표면 보호층의 두께에 대해서는, 100 내지 10000Å의 범위인 것이 바람직하다. 두께가 100Å 이하일 때, 표면 보호층에 대해 충분히 기계적 강도를 성취할 수 없다. 특히, 표면층이 100Å 이하인 두께를 갖도록 만들어지는 경우, 예를 들어 복사 용지가 전자 사진 장치에 걸리게 되어 표면 보호층에 흠결을 갖게 할 때, 이 흠결은 경우에 따라 광감성층으로 연장되어 수광 부재를 무용하게 만들어 버린다. 한편, 표면 보호층이 10000Å 이상의 두께를 갖도록 만들어질 때, 표면 보호층에 의해 수광 부재로 흡수된 광량이 증가되어 충분한 감광성을 나타내지 않아, 흠결있는 재생 이미지가 흐린 이미지를 수반하거나 밀도를 충분하지 않게 할 문제를 일으키기가 쉽다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 주요 특성은, 50 내지 450 MHz의 특정 발진 주파수의 VHF 전력을 사용하여 형성된 비단 결정 탄소막이 특정 에칭 속도에서 50 내지 450 MHz의 특정 발진 주파수의 VHF 전력으로 표면 에칭 처리되게 되는 상술된 방법으로 형성되는 매우 높은 방수성과 매우 높은 내구성을 갖는 특정 최외곽면을 갖는, 전자 사진 수광 부재의 개선된 표면 보호층에 있다.

이하, 본 발명이 도면을 참조하여 상세히 설명된다.

제1도는 본 발명에 따른 전자 사진 수광 부재의 실시예를 설명하는 개략 단면도이다.

제1도에서, 참조 번호(102)는 50 내지 450MHz의 발진 주파수의 VHF 전력을 사용하여 형성된 비단결정 탄소막(예를 들어, a-C막)으로 이루어지는 표면 보호층을 나타낸다. 참조 번호(101)은 상기 비단결정 탄소막(102)의 표면측 층 영역을 0.1 내지 50Å/sec의 에칭 속도로 불소 함유 가스에서 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 VHF 전력의 인가로 플라즈마 방전을 이용하여 생성된 불소 함유 플라즈마로 에칭 처리함으로써 형성된 영역 전체를 커버하기 위해서 불소 원자로 피복된 최외곽면을 갖는 영역을 나타낸다. 참조 번호(103)은 매트릭스로서 실리콘 원자를 함유하는 비단 결정 물질로 이루어지는 광도전층을, (104)는 광도전성 기판을 나타낸다.

상술된 바와 같이, 표면 보호층(102)은 비단결정 탄소 재료(예를 들어 a-C막)로 이루어진다. 표면 보호층(102)은 성막 원료 가스로서 수소 가스에 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 VHF 전력의 인가에 의한 플라즈마 방전을 이용하여 형성될 수 있다. 표면 보호층(102)은 전자 사진 수광 부재에 대해 충분한 감광성을 성취하는 데에 있어 높은 투과성을 갖는 것이 바람직하다. 이를 위해, 필요하다면, 표면 보호층의 형성시에 H₂, He, 또는 Ar과 같은 가스를 상기 성막 원료 가스에 혼합하는 것이 가능하다. 표면 보호층의 형성시에, 기판 온도는 실온 내지 350℃의 범위에서 조절된다. 기판 온도가 과도하게 높은 경우에는, 최종 표면 보호층은 낮은 밴드갭을 가지므로, 투과성이 충분하지 않게 될 것이다. 이 때문에, 기판 온도는 비교적 낮은 것이 바람직한다.

표면 보호층(102)의 형성시 탄소 원자(C)를 공급할 수 있는 성막 원료 가스로서, 기상 또는 용이하게 기화 가능한 탄화 수소가 선택적으로 사용될 수 있다. 이러한 탄화 수소의 특정 예로는 CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀등이 있다. 이들중에서 CH₄, C₂H₆가 표면 보호층의 형성시 용이한 취급과 높은 C 공급 효율면에서 가장 바람직하다. 이들 C 공급 원료 가스는 필요하다면 H₂, He, Ar 또는 Ne와 같은 가스로 희석될 수 있다.

표면 보호층의 형성시 인가되는 VHF 전력의 와트량에 대해서는, 탄화 수소 원료 가스의 분해를 원활하게 하기 위해서 비교적 높은 것이 바람직하다. 특히, 탄화 수소 원료 가스에 대해 10W/cc 이상인 것이 바람직하다. 인가된 VHF 전력의 와트량이 과도하게 높을 때, 이상 방전이 발생하여 이로 인해 바람직한 표면 보호층이 형성될 수 없고 이에 부가하여 표면 보호층 아래에 위치된 감광성층의 특성이 열화하여 버리게 되는 문제를 일으키기 쉽다. 따라서, 전력의 와트량은 이상 방전이 발생하는 않는 범위로 조절되어야 한다.

표면 보호층 형성시의 내압(사용되는 피착 챔버의 방전 공간의 내압을 의미함)에 대해서는, 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 VHF 전력이 사용되기 때문에, 안정된 방전이 비교적 높은 진공 정도에서도 발생될 수 있다. 그리고, 상술된 탄화 수소 원료 가스는 분해되기 어려워, 분해된 종류가 증기 상태로 서로 충돌될 때, 중합 재료가 생성되기 쉽다. 이에 비추어 볼 때, 내압은 가능한 한 더 높은 진공도로 설정되는 것이 바람직하다. 특히, 100 mTorr 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하기는 50 mTorr 이하, 가장 바람직하기는 10 mTorr 이하이다.

방전 공간의 내압이 10mTorr 이하일 때, 최종 전자 사진 수광 부재에 대해 충분한 감광성을 성취할 수 있는 표면보호층(102)으로서 투과성이 우수한 비단결정 탄소막의 형성을 성취할 수 있다. 어떤 경우에서나, 방전 공간의 내압의 하한치는 방전이 안정되게 발생될 수 있는 범위에서 가능한 한 낮게 저하될 수 있다.

영역(101)의 형성은 상술된 방법으로 피착 챔버에서 이전에 형성된 감광성층(103)을 위에 갖고 있는 기판(104)상의 비단결정 물질(예를 들어, a-C)로 이루어진 표면 보호층(102)를 형성하고, 이 피착 챔버내로 불소 함유 가스를 주입하고, 이와 동시에 50 내지 450 MHz의 발진 주파수의 VHF 전력을 피착 챔버내로 인가하여 불소 함유 플라즈마를 발생하게 함으로써 형성될 수 있고, 이로 인해 최외곽면 전체를 커버할 수 있도록 하기 위해 표면 불소 원자로 피복된 최외곽면을 갖는 영역(101)을 형성하도록 표면 보호층(102)의 소정 표면측 층 영역을 에칭한다. 이 경우 VHF 전력의 발진 주파수에 대해서는 50 내지 450 MHz의 범위의 발진 주파수일 수 있다. 그러나, 100 MHz 근처의 발진 주파수를 이용하는 것은 특히 균일한 표면 에칭 처리를 성취하는 측면에서 바람직하다. 0.5 GHz 이상의 마이크로파 영역의 발진 주파수를 사용하는 경우, 에칭 효율은 극히 크고, 이 때문에 이전에 설명된 바와 같은 다공 영역이 형성되기 쉬워, 본 발명의 목적이 성취될 수 없다.

표면 에칭 처리시 인가되는 VHF 전력의 와트량에 대해서는, 이용되는 에칭 속도에 관련하여 10W 내지 5000W의 범위로 결정될 수 있다.

표면 에칭 처리시 내압에 대해서는, 이용되는 에칭 속도와 관련하여 1mTorr 내지 수 Torr의 범위로 결정되어야 한다.

표면 에칭 처리시의 에칭속도에 대해서는 이전에 설명된 바와 같이, 0.1Å/sec 내지 50Å/sec의 범위로 결정되어야 한다.

에칭 속도는 불소 함유 가스의 유속, VHF 전력의 와트량, 및 기판 온도에 밀접하게 관련된다. 특히, 불소 함유 가스의 유속, VHF 전력의 와트량 또는 기판 온도가 증가됨에 따라 속도가 빨라지는 경향이 있다. 따라서, 상기한 범위에서의 에칭 속도가 이들 요인에 관련하여 결정되어야 한다. 사실상, 염소-함유 가스의 주어진 유속, VHF 전력의 주어진 와트량(wattage), 및 주어진 기판 온도에 관해 앞서 설정된 교정 곡선에 기초에 채택된다.

표면 처리에 사용되는 염소 함유 가스로서, 예를 들어, CF₄, C₂F₆, CHF₃, C₃F₈, C₄F₁₀및 CHClF₂를 들 수 있다. 이 외에도, ClF₃및 F₂도 사용가능하다.

에칭될 표면 보호층(102)의 두께에 대해, 최소한 20Å의 두께로녀 측면 층 영역을 에칭하면 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 100Å의 층 두께나 그 이상이 에칭될 때 균일한 표면 에칭이 효율적으로 수행될 수 있다. 어쨌던, 에칭될 층 두께는 20Å 내지 100Å 또는 그 이상의 범위에서 적절히 결정될 수 있다. 그러나, 제어 및 산업 생산성 관점에서, 1000Å 내지 5000Å 범위가 적절하다.

표면 에칭 처리에서 에칭 속도에 대하여, 앞서 언급한 이유 때문에, 0.1Å 내지 50Å/sec 범위에서 결정되어야 한다.

광도전층(103)에 대해, 이것은 앞서 언급한 것과 같은 매트릭스로서 실리콘 원자를 포함하는 비단결정 물질을 포함할 수 있다. 광도전층(103)의 형성은 어떤 진동수를 갖는 고주파 전력이나 마이크로파 전력을 사용한 글로우(glow) 방전 피착 처리에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 광도전층은 실리콘 원자(Si)를 공급할 수 있는 원료 가스에 상기 고주파 전력이나 마이크로파 전력을 인가하여 글로우 방전을 유발함으로써 형성될 수 있다.

제1도의 광도전층(103)은 매트릭스로서 실리콘 원자를 포함하는 단결정이 아닌 재료에 의해 구성되는 광도전성을 가지면 기능적으로 분할되지 않는 한개의 층을 포함한다.

이 외에도, 전자 사진 수광 부재가 제2도나 제3도에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 특히, 제2도는 전자 사진 수광 부재의 또 다른 실시예를 설명하는 개략적 단면도이다. 제3도는 전자 사진 수광 부재의 또 다른 실시예를 설명하는 개략적 단면도이다. 제2도와 제3도에 도시된 수광 부재 중 어떤 것도 제1도에 도시된 수광 부재의 수정판이다. 여기서, 제1도에 도시된 수광 부재의 광도전층(103)은 다층 구조를 갖는 광도전층으로 수정된다.

제2도에 도시된 수광 부재는 전기적 도전 기판 (204), 기판(204) 상에 배치되며 캐리어가 기판(204) 측으로부터 주입되는 것을 방지할 수 있는 낮은 차단층(206)과 최소한 실리콘 원자를 포함하는 비단결정 물질로 구성된 광도전성을 갖는 층(205)을 포함하고 기판(204) 상에 명명한 순서대로 적층된 2층의 광도전층(203), 및 광도전층(203)상에 적층되고, 그 위에 형성된 층(201)을 갖는 표면 보호층(202)를 포함한다. 표면 보호층(202)는 제1도의 표면 보호층(102)와 동일한 의미이며, 영역(201)은 제1도의 영역(101)과 동일한 의미이다.

제3도에 도시된 수광 부재는 전기적 도전 기판(304), 기판(304) 상에 배치되며 최소한 실리콘 원자와 탄소 원자를 포함하는 비단결정 물질로 구성되는 전하 이송층(charge transport layer)(306)과 최소한 실리콘 원자를 포함하는 비단결정 물질에 의해 구성되는 전하 발생층(charge generation layer)(305)를 포함하고 기판(304)상에 명명된 순서로 적층된 2층의 광도전층(303), 및 광도전층(303)상에 적층되어 그 위에 형성된 영역(301)을 갖는 표면 보호층(302)를 포함한다. 표면 보호층(302)는 제1도의 표면 보호층(102)와 동일한 의미이며, 영역(301)은 제1도의 영역(101)과 동일한 의미이다.

제3도에 도시된 수광 부재에서, 수광 부재가 광조사될 때, 전하 발생층(305)에서 주로 생성된 캐리어는 전하 이송층(306)을 통해 기판(304)에 도달한다.

제3도의 수광 부재에서, 전하 이송층(306)이 기판(304)측에 위치하고, 전하 발생층(305)이 전하 이송층 상에 위치하도록 광도전층(303)을 구성할 수 있다.

제1도 내지 제3도에 도시된 임의의 수광 부재에서, 광도전층의 두께는 전자 사진 장치에 사용되며 동작 효율에 대해 적절한 주의를 요하는 전하 보자력, 감광도 등과 같은 관련되 요소들에 의존해 적절히 결정되어야 한다. 그러나, 일반적으로, 광도전층의 두께는 1㎛ 내지 50㎛ 범위내에서 결정되는 것이 바람직하다. 이것은 전하 보자력과 감광도의 관점에서 10㎛ 또는 그 이상이 바람직하고, 동작 효율의 관점에서는 50㎛ 또는 그 이하가 바람직하다는 조건에 기초한 것이다.

전자 사진 수광 부재는 적절한 글로우 방전 피착 및 막-형성 장치에 의해 생성될 수 있다.

제4도는 발명에 따른 전자 사진 수광 부재를 생성하는데 적절한 50 내지 450MHz의 VHF 전력을 공급할 수 있는 고주파 전원이 제공되는 플라즈마 CVD 장치를 포함하는 이와 같은 장치의 예를 설명하는 개략도이다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치는 방전 공간을 갖는 반응 챔버(401)(또는 피착 챔버), 반응 챔버의 내부를 진공화시키기 위한 진공 펌프(408)을 포함하는 배기 시스템, 및 원료를 반응 챔버(401) 내로 공급하기 위한 가스 저장 탱크(도시 생략)를 갖는 연료 가스 공급 시스템을 포함한다.

반응 챔버(401)은 상부 벽, 하부 벽, 및 캐쏘오드 전극과 같은 역할을 하는 주위벽으로 구성된다. 주위 벽은 절연체(413)에 의해 상부 및 하부 벽과는 전기적으로 분리되며, 제4도에 도시된 절연체(413)에 의해 나머지 부분들로부터 전기적으로 분리된 캐쏘오드 전극(406)으로의 역할을 하는 부분을 가진다. 캐쏘오드 전극(406)은 전기적으로 도전성의 재료로 구성된다.

반응 챔버(401)은 기판 홀더에 위치한 기판(42)(이 경우에는 실리더형 기판)를 가열하기 위한 전기 히터(403)가 제공되는 기판 홀더(407) 및 각각이 원료 가스를 반응 챔버 내로 공급하기 위한 다수의 가스 방출 구멍(도시 생략)을 가지며 가스 유입 밸브(409)를 통해 원료 가스 공급 시스템(도시생략)에 접속되는 원료 가스 주입 파이프(405)를 포함한다. 기판(42)은 전기적으로 접지된다.

참조 번호(412)는 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 공급할 수 있으며 매칭 매칭박스(411)을 통해 캐쏘오드 전극(406)에 전기적으로 결합된 VHF 전원을 가리킨다.VHF 전원은, 예를 들어, 광도전층이나 낮은 차단층을 형성하는 경우에, 13.56 MHz를 갖는 RF 전력을 공급할 수 있는 RF 전원에 의해 대체될 수 있다.

참조 번호(415)는 반응 챔버(401)에 개방되어 있고 메인 밸브(404)를 통해 진공 펌프(408)에 접속된 배기 파이프(exhaust pipe)를 가리킨다. 배기 파이프는 진공 게이지(410)과 공기구멍 밸브(vent valve, 416)가 제공된다.

기판 홀더(407)은 Cu, Al, Au, Ag, Pt, Pb, Ni, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, 스테인레스 강, 및 이들의 합성물들 중에서 선택된 전기적 도전 재료에 의해 구성될 수 있다.

절연체(413)은 세라믹, 테프론(상표명), 마이카, 유리, 수정, 실리콘 고무, 폴리 에틸렌, 및 폴리프로필렌 중에서 선택된 재료를 포함할 수 있다.

매칭 박스(411)은 전원(412)와 발생된 부하에 적절히 매치할 수 있는 한 어떠한 구성을 취해도 무방하다. 이 경우, 매칭은 자동으로 수행되도록 만들어지는 것이 바람직하다. 대안으로, 매칭이 수동적으로 행해지도록 만드는 것도 가능하다.

캐소오드 전극(406)은 Cu, Al, Au, Ag, Pt, Pb, Ni, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, 스테인레스 강, 및 이들의 합성물들 중에서 선택된 전기적 도전 재료에 의해 구성될 수 있다.

필요하다면, 캐쏘오드 전극에 냉각 시스템을 제공하는 것도 가능하다. 이 경우 냉각 시스템은 캐쏘오드 전극의 냉각이 물, 공기, 액체 질소, 또는 펠티에(peltier) 요소에 의해 수행되도록 구성될 수 있다.

기판(42)의 형상은 제4도에 도시된 실린더 형으로만 제한되지 않고 생성될 전자 사진 수광 부재의 상황에 따라 판형 또는 다른 적절한 형상을 가질 수 있다.

기판(42)는 실린더 형 또는 Cu, Al, Au, Ag, Pt, Pb, Ni, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, 스테인레스 강, 및 이들의 합성물들 중에서 선택된 전기적 도전 재료에 의해 만들어진 다른 형태일 수 있다. 대안으로, 전기적 도전 재료로 코팅된 표면을 갖는 절연 부재를 포함할 수도 있다. 이 경우에 절연체는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 유리, 수정, 세라믹, 또는 종이일 수 있다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용한 본 발명에 따른 전자 사진 수광 부재의 생성은, 예를 들어, 다음과 같은 방식으로 수행될 수 있다.

연마된 표면(polished surface)를 갖는 실린더형 기판(402)가 반응 챔버(401)내의 기판 홀더(407)상에 위치하여 전기 히터(403)을 둘러싼다.

가스 유입 밸브(409)를 폐쇄하고 메일 밸브(408)을 개방함으로써, 진공 펌프(408)을 동작시켜 배기 파이프(415)를 통해 반응 챔버(401)의 내부가 진공화된다. 그 후, 가스 유입 밸브가 개방되어 가열 비활성 가스(예를 들어, 아르곤 가스)가 원료 가스 주입 파이프(405)를 통해 반을 챔버(401로 주입된다. 여리서, 반응 챔버(401)내에 주입된 가열 비활성 가스의 유속은 반응 챔버(401) 내의 내압이 진공 펌프(408)의 배기 속도를 적절히 조절함으로써 원하는 압력이 될 수 있도록 조절된다. 전기 히터(403)은 기판(42)를 적절한 온도인 20 내지 500℃로 가열하기 위해 전기히터(403)에 대한 온도 컨트롤러(도시 생략)를 동작시키는 동안 가동되고, 기판은 이 온도에 유지된다. 가스 유입 밸브(409)는 폐쇄되어 가열 비활성 가스를 반응 챔버(401)로 주입하는 것을 끝낸다. 다음으로, 가스 유입 밸브(409)와 메인 밸브(404)는 개방되어 반응 챔버(401)의 내부 뿐만 아니라 원료 가스 주입 파이프(405)를 포함한 원료 가스 공급 시스켐의 내부도 진공시킨다. 진공 게이지(410) 상의 표시계가 약 5X10^-6Torr이 될 때, 가스 유입 밸브(409)는 폐쇄된다.

그 후에, 막 형성이, 예를 들어 아래에 기술되는 방식으로, 수행된다.

가스 유입 밸브(409)를 개방함으로써, 실란 가스, 디실란(disilane) 가스, 메탄 가스, 에탄 가스와 같은 원하는 실리콘 함유 원료 가스 또는 원하는 실리콘 함유 원료 가스와 디보레인(diborane)이나 포스핀(phosphine)과 같은 도핑 가스로 구성된 믹싱 패널(mixing panel)(도시 생략)에 의해 얻어진 혼합 가스가, 원료 가스의 유속을 흐름량 제어기(mass flow controller)(도시 생략)에 의해 조절하는 동안, 원료 가스 주입 파이프(405)를 통해서 반응 챔버(401)내로 주입된다. 이 경우에, 메인 밸브(404)의 개구는 반응 챔버(401)의 내압이 소정 압력 1 또는 그 이하의 Torr가 되도록 진공 게이지 상의 표시계를 관찰하면서 적절하게 조정한다. 이후, 메인 밸브(404)의 개구는 반응 챔버의 내압이 수 mTorr 내지 수 Torr의 소정 압력으로 유지되도록 진공게이지(410)의 눈금 표시를 관찰하면서 적절하게 조절한다.

이렇게 하므로써, 막 형성을 위한 준비가 완료된다. 다음으로, 이하 설명되는 바와 같이 기판(42)에 광도전성 층을 형성하기 시작한다. 반응 챔버의 내압이 소정의 압력으로 유지되고 있는 것을 확인한 후에, 전원(412)을 온으로 전환시켜 소정 주파수를 갖고 있는 고주파 전력을 매칭 박스(411)을 통해서 캐쏘오드 전극(406)에 인가시키면 반응 챔버(401)내에 글로우 방전이 발생한다. 이 경우에, 매칭 박스(411)내에 포함되어 있는 매칭 회로(도시 안됨)는 반사파가 최소가 되도록 적절하게 조절된다. 특히, 인가된 고주파 전력에서 반사된 전력을 빼므로써 얻어진 값은 소정 값으로 조정된다. 이러한 글로우 방전에 의해, 반응 챔버(401)내로 주입된 실리콘-함유 원료 가스는 분해되어 기판(42)상에 실리콘-함유 피착 막이 광도전성 층으로서 형성된다. 상기 막이 형성된 후에, 전원이 오프로 전환되어 반응 챔버(401)내로의 원료 가스 주입이 종료된다. 이후, 반응 챔버(401)의 내부는 앞서 설명한 것과 동일한 식으로 원하는 높은 진공도로 진공화된다.

연속해서, 비단결정 탄소 재료(예를 들어, a-C)로 구성된 표면 보호층은 예를 들어 다음과 같은 방식으로 광도전층 상에 형성된다.

앞서 언급한 바와 같이 반응 챔버(401)의 내부가 소망된 높은 진공도로 진공화된 후에, CH₄, C₂H₆, C₃H₈, 또는 C₄H₁₀과 같은 소망된 탄화수소 가스 및 H₂가스 또는 He 가스와 같은 희석 가스를 믹싱 패널(도시 안됨)로 혼합하고 이들 가스의 유속을 상응하는 흐름량 제어기(도시 안됨)로 적절하게 조정해서 원료 가스 주입 파이프(405)를 통해 반응 챔버(401)내로 주입한다. 이 경우에, 메인 밸브(404)의 개구는 반응 챔버(401)의 내압(가스압력)이 1Torr 또는 그 이하의 소정 압력이 되도록 진공게이지(410) 상의 표시계를 관찰하면서 적절하게 조정한다. 이후, 메인 밸브(404)의 개구는 반응 챔버의 내압이 수 mTorr 내지 수 Torr에 유지되도록 진공게이지(404)상의 눈금 표시를 관찰하면서 적절하게 조정한다.

반응 챔버의 내압이 소정의 압력으로 유지됨을 확인한 후에, 전원(412)을 온으로 전환시켜 50 내지 450 MHz의 소정 주파수를 갖는 VHF 주파수 전력을 매칭 박스(411)을 통해서 캐쏘오드 전극(406)에 인가하여 반응 챔버(401)내에 글로우 방전을 발생시킨다. 이 경우에, 매칭 박스(411)에 포함되어 있는 매칭 회로(도시 안됨)는 반사파가 최소화 되도록 적절하게 조절된다. 특히, 인가된 고주파수 전력으로부터 반사전력을 감산함으로써 얻어진 값이 소정 값으로 되게 조정된다. 이러한 글로우 방전에 의해서 반응 챔버(401)내로 주입된 상기 물직 가스는 분해되어 기판(42)상에 앞서 형성된 광도전층 상에 표면 보호층으로서 비단결정 탄소(또는 a-C) 피착막이 형성된다. 상기 막이 형성된 후에 전원은 오프로 전환되어 반응 챔버(401) 내로의 원료 가스의 주입이 종료된다. 이후, 진공실의 내부는 높은 진공으로 진공화된다.

앞서 언급한 바와 같이 반응 챔버(401)의 내부를 소정의 높은 진공도로 진공화한 후에 CF₄, C₂F₆, CHF₃, C₃F₈또는 C₄F₁₀과 같은 소정의 불소-함유 가스 및 Ar 가스, N2 가스 또는 He 가스와 같은 회석 가스를 믹싱 패널(도시 안됨)로 혼합하고 상응하는 흐름량 제어기(도시 안됨)로 이들 유속을 적절하게 제어하면서 원료 가스 주입 파이프(405)를 통해서 반응 챔버(401) 내로 주입한다. 이 경우에, 메인 밸브(404)의 개구는 반응 챔버(401)의 내압(가스압력)이 1 Torr 또는 그 이하의 소정 압력이 되도록 진공게이지(410)의 내부 눈금 표시를 관찰하면서 적절하게 조절된다. 반응 챔버(401)내의 내압이 소정의 압력으로 유지된 것을 확인한 후에 전원(412)을 온으로 전환시켜 50 내지 450 MHz의 VHF 주파수 전력을 믹싱 박스(411)을 통해서 캐쏘오드 전극(406)에 인가시켜 반응 챔버(401)내에 글로우 방전을 발생시킨다. 이러한 글로우방전에 의해서, 반응 챔버(401)내로 주입된 불소 함유 원료 가스는 분해되어 불소 함유 플라즈마가 발생되고, 표면 보호층의 표면측 층 영역은 불소 함유 플라즈마에 의해 에칭된다. 이 경우에, 0.1 내지 50Å/sec의 속도로 에칭 처리하고 에칭될 표면 보호층의 두께는 20 내지 100Å의 값으로 조정된다. 표면 보호층의 소정 두께의 표면측 층 영역이 에칭된 후에, 전원(412)은 오프로 전환되고 상기 원료 가스의 주입은 종료된다. 그 결과, 표면 보호층에 대한 에칭 처리가 완료된다.

여기에서, 에칭 처리후의 표면 보호층의 두께는 100 내지 10000Å 범위내로 만들어진다.

제5도는 본 발명에 따른 전자 사진 수광 부재를 대량 생산하는데 적합한 다른 고주파 플라즈마 CVD 장치를 보여주는 개략적인 도면이다.

제5도에 도시된 플라즈마 CVD 장치는 가스 유입 밸브(509)를 갖고 있는 원료 가스 주입 파이프(501)를 통해서 가스 저장고(도시 안됨)를 구비하고 있는 원료 가스 공급 시스템(도시 안됨)에 접속된 반응 챔버(501)(또는 피착챔버)을 포함하고 있다.

반응 챔버(501)은 진공 상태로 될 수 있는 구조를 갖고 있으며 반응 챔버 내로 열려 있으며 메인 밸브(도시 안됨)을 통해서 확산 펌프(도시 안됨)를 포함하는 진공 장치에 연결되어 있는 배출 파이프(515)를 구비하고 있는 배출 시스템이 설치되어 있다.

반응 챔버(501) 내에는, (기판을 가열하기 위한 전기 히터가 각각에 설치되어 있는) 다수의 회전 원통형 기판 홀더(507)가 방전 공간(516)을 둘러 싸도록 공간적 및 원심적으로 배열되어 있다. 각각의 회전 원통형 기판 홀더(507)은 구동 모터(514)을 구비하는 구동 메카니즘에 연결된 회전축(503)에 의해 지지된다.

참조 번호(502)는 각각의 원통형 기판 홀더(507)에 배치된 기판을 가리킨다. 참조번호(506)은 방전 공간(516)내의 중앙 위치에 배치되어 있고 매칭 박스(511)을 통해서 고주파수 전원(512)에 전기적으로 접속된 전극을 가리킨다.

참조 번호(510)은 반응 챔버(501)내의 내압을 검출하기 위한 진공게이지를 가리킨다.

고주파수 전원(512)으로서, 비단결정 탄소 재료(예로, a-C)로 구성된 표면 보호층을 형성하는 경우에 그리고 표면 보호층을 에칭하는 경우에 50 내지 450 MHz의 주파수를 갖는 VHF 전력을 공급할 수 있는 VHF 전원이 사용될 수 있다. 광도전층, 하부 차단층 등과 같은 다른 층을 형성하는 경우에는, 예를 들어 13.56 MHz의 주파수를 갖고 있는 RF 전력을 제공할 수 있는 RF 전원 또는 D.C 전원이 사용될 수 있다.

매칭 박스(511)은 그것이 전원(512) 및 발생된 부하에 적절하게 부합되는 한 어떤 구성으로 만들어져도 좋다. 이 경우에, 매칭이 자동적으로 실행되게 만드는 것이 바람직하다. 대안적으로, 매칭이 수동으로 되게 만들 수도 있다.

고주파수 전력을 인가시키는 전극(406)은 Cu, Al, Au, Ag, Pt, Pb, Ni, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, 스테인레스 강 및 이들의 합성 물질로 구성되는 그룹으로부터 선택된 전기적 도전성 재료로 구성할 수 있다. 전극(506)의 형태에 있어서, 원형 단면을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 대안적으로는 타원형 또는 다각형 단면을 갖도록 형성할 수 있다.

필요하다면, 전극(506)에 냉각 시스템을 설치하는 것도 가능하다. 이 경우에 냉각 시스템은 물, 공기, 액체 질소, 또는 펠티어 요소(peltier element)로 캐쏘오드 전극을 냉각시키게 구성할 수 있다.

기판(52)의 형상은 제5도에 도시된 바와 같은 원통형 형상에 제한되는 것이 아니고 생산될 전자 사진 수광 부재의 상황에 따라서 플레이트형 형상 또는 다른 적절한 형상일 수 있다.

기판(52)은 Cu, Al, Au, Ag, Pt, Pb, Ni, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, 스테인레스 강 및 이들의 합성 물질로 구성되는 그룹으로부터 선택된 전기적 도전성 재료로 형성된 원통형 형상 또는 다른 소정의 형상의 기판일 수 있다. 대안적으로, 전기적 도전 물질로 코팅된 표면을 갖고 있는 절연 부재를 포함할 수 있다. 이 경우에, 절연 부재는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 셀룰로오즈 아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 유리, 수정, 세라믹 또는 페이퍼일 수 있다.

제5도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하는 전자 사진 수광 부재를 생산하는 방법은 전극(캐쏘오드 전극)의 위치가 다르고 다수의 기판을 회전시키면서 이 기판들 상에 막을 형성한다는 것을 제외하고는 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하는 경우와 같다.

다음에는 본 발명에 따른 전자사진 수광 부재가 바람직하게 사용될 수 있는 전자 사진 장치에 대해 설명하기로 한다.

제6도는 본 발명에 따른 전자 사진 수광 부재를 갖추고 있는 전자 사진 장치의 한 구성에 대한 개략적인 도면을 도시하고 있다.

제6도에 도시된 전자 사진 장치에 있어서, 원통형 형상의 전자 사진 수광 부재(601)(이하 수광 부재라 칭한다)는 히터(623)(용지(종이)형 히터)에 의해 소정 온도로 제어되고 화살표 X 방향으로 회전한다. 수광 부재(601) 근처에는 메인 코로나 대전기(602), 정전기 잠상 형성 매카니즘(603), 현상 메카니즘(604), 전사 용지 공급 메카니즘(605), 전사 대전기(606(a)), 분리 대전기(606(b)), 전사 용지 운반 메카니즘(608), (마그네트 롤러(607) 및 클리닝 블레이드(621)를 포함하는)클리닝 메카니즘, 및 전하 제거 램프(609)가 설치되어 있다.

전자 사진 장치에서 이미지 형성 프로세스는 예를 들어 이하 설명되는 바와 같이 실행된다. 상술한 바와 같이 수광 부재(601)은 히터(623)에 의해서 소정 온도로 유지된다. 수광 부재(601)은 +6 내지 +8 kV가 인가되는 메인 코로나 대전기(602)에 의해 균일하게 대전된다. 이후, 접촉 유리(611)상에 배치되어 재생되는 원고(612)에는 할로겐 램프 또는 형광 램프와 같은 광원(610)으로부터의 광이 접촉 유리(611)를 통해서 조사된다. 그 결과 반사광이 미러(613, 614 및 615), 필터(618)을 포함하고 있는 렌즈 시스템(617), 및 미러(616)을 통해서 수광 부재(601)에 투영된다. 그 결과, 수광 부재(601)의 표면에 형성된 정전기 잠상이 형성된다. 수광 부재(601)의 표면에 형성된 정전기 잠상은 메카니즘(604)에 의해 공급된 음극성의 토너에 의해 현상되어 수광 부재(601)의 표면에 토너 이미지가 형성된다. (여기에서, 음극 대전의 경우에는 양극의 토너가 이용된다.)

전사 용지 P는 전사 요지 가이드(619) 및 한 쌍의 공급 타이밍 롤러(622)을 포함하고 있는 전사 용지 공급 메카니즘(605)에 의해 공급되어 전사 용지 P는 수광 부재(601)의 표면에 접촉하게 되고 +7 내지 +8 kV가 인가되는 전사 대전기(606(a))에 의해 전사 용지 P의 후방으로부터 토너의 극성과 다른 극성의 코로나 대전이 실행되며, 그 결과 토너 이미지가 전사 용지 P에 전사된다. 토너 이미지가 전사된 전사 용지 P는 300 내지 600 MHz의 교류 전압 12 내지 14 kVp-p가 인가되는 분리 대전기(606(b))에 의한 전하 제거 동작에 의해 수광 부재(601)로부터 정전기적으로 제거되고 이 용지는 전사 용지 운반 메카니즘(608)에 의해서 고정 메타니즘(624)으로 운반된다.

수광 부재(601)의 표면 상의 잔류 토너는 클리닝 메카니즘에 도달할 때 마그네트 롤러(607) 및 클리닝 블레이드(621)에 의해 제거되고, 제거된 토너는 저장 박스(도시 안됨)내에 저장된다. 이후에, 클리닝된 수광 부재(601)는 전하 제거 램프(609)에 의한 광에 완전히 노출되어 잔류 전하가 제거되고 리사이클된다.

본 발명은 예를 들어서 설명될 것이며 이는 단지 예시적인 의미이지 본 발명의 범위를 제한코자 하는 것은 아니다.

[예 1]

이 예에 있어서, 이하 설명되는 바와 같이 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하는 제2도에 도시된 구성의 전자 사진 수광 부재가 준비되었다.

(1) 광도전층(203)의 형성

외직경이 108mm이고 표면이 연마된 알루미늄으로 만들어진 원통형 기판이 제공되었다.

원통형 기판은 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 기판 홀더(407) 상에 배치 하였다. 전원(412)으로서는 13.56 MHz의 RF 전력을 제공할 수 있는 RF 전원이 사용되었다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 광도전층을 형성하는 앞서의 절차에 따라서 그리고 표 1의 컬럼 하부 차단층 및 광도전층에 도시된 막 형성 조건들에 따라서 1㎛ 두께의 하부 차단층(206) 및 20㎛ 두께의 광도전층(205)가 원통형 기판의 연마된 표면위에 순차적으로 형성되었다.

(2) 표면 보호층(202)의 형성

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 전원(412)로서 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 제공할 수 있는 VHF 전원이 사용되었다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표면 보호층을 형성하는 앞서의 절차에 따라서 그리고 표 1의 컬럼 표면 보호층에 도시된 막 형성 조건에 따라서 0.3㎛(3000Å) 두께의 표면 보호층을 광도전층(205)상에 형성하였다.

이 경우에, 표 1에 도시된 바와 같이 105 MHz의 VHF 전력이 이용되었다.

(3) 표면 에칭 처리

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 표 2의 에칭 조건으로 표면 보호층에 대한 표면 에칭 처리를 수행하기 위한 상기 절차들에 따라, 표면 보호층(202)이 500 W의 VHF 전력(105 MHz)을 인가한 플라즈마 방전을 통해 CH₄가스로부터 생성된 불소 함유 플라즈마로 에칭 처리되었으며, 300Å 두께의 표면측 층 영역은 앞서 만들어진 보정 곡선을 기초로 하여 3Å/sec의 에칭속도로 에칭되었다. 이에 따라, 전자 사진 수광 부재가 얻어졌다.

이러한 방법으로 다수의 전자 사진 수광 부재가 준비되었다.

[평가]

아래의 방식으로 실험 목적으로 사용할 수 있도록 개조된, 제6도의 구조를 가진 캐논제 전자 사진 장치 NP 6060을 사용하여, 준비된 수광 부재들에 대해 전하 보자력, 온도 변화에 따른 전하 보자력, 감광도, 잔사 전위(residual potential), 방수성, 희미한 이미지 발생, 및 하프톤 재생(halftone reproduction) 등에 관한 평가가 수행되었다. 평가 결과가 제6도에 나타나 있다.

(1)전하 보자력에 대한 평가

수광 부재를 상기 전자 사진 장치에 적재하고 +6 kV의 고전압을 인가하여 상기 수광 부재를 코로나 대전시킨 후, 정전 전압계를 사용하여 비조명 표면 전위를 측정한다.

그 결과가 아래의 기준들을 기초로 하여 표 6에 나타나 있다.

◎ : 전하 보자력이 우수한 경우,

○ : 전하 보자력이 충분히 양호한 경우,

△ : 전하 보자력이 양호하지는 않지만, 허용될 수 있는 경우, 및

X : 전하 보자력이 불량하여 허용될 수 없는 경우.

(2) 온도 변화에 따른 전하 보자력

수광 부재를 상기 전자 사진 장치에 적재한다. 제1단계로서, 상기 수광 부재를 25℃로 유지하면서 소정의 고전압을 인가하여 400V의 비조명 표면 전위를 갖도록 코로나 대전시킨다. 이때 인가된 전압을 읽는다.

제2단계로서, 상기 수광 부재를 가열하여 45℃로 유지하면서 제1단계에서 읽은 바의 고전압을 인가하여 코로나 대전시키고, 비조명 표면 전위를 측정한다.

제1단계의 400V의 비조명 표면 전위와 제2단계에서 얻어진 표면 전위간의 차이는 온도 비율로 변환된다.

결과적인 비율에 기초하여, 온도 변화에 대한 전하 보자력이 평가된다.

그 결과가 아래의 기준을 기초로 하여 표 6에 나타나 있다.

◎ : 전하 보자력이 변하지 않고 우수한 경우,

○ : 전하 보자력이 약간 변하지만 충분히 양호한 경우,

△ : 전하 보자력이 상당히 변하지만 허용될 수 있는 경우, 및

X : 전하 보자력이 크게 변하여 문제가 되는 경우.

(3) 감광도 평가

수광 부재를 상기 전자 사진 장치에 적재하고 소정의 비조명 표면 전위를 갖도록 코로나 대전시킨 직후, 수광 부재의 조명 표면 전위가 소정의 값이 되도록 노광량을 조절하는 차단 필터를 사용하여 600nm보다 긴 파장을 가진 광을 차단하면서 할로겐 램프광을 조사한다. 상기 값을 얻기 위해 사용되는 광의 노광량은 할로겐 램프의 발광 전압을 조절하여 감소된다. 이렇게 얻어진 감소값이 수광 부재의 감광도이다.

○ : 감광도가 충분히 양호한 경우,

△ : 감광도가 그렇게 양호하지는 않지만 허용될 수 있는 경우, 및

X : 감광도가 불량하여 문제가 되는 경우.

(4) 잔사 전위 평가

수광 부재를 상기 전자 사진 장치에 적재하고 400V의 비조명 표면 전위를 갖도록 코로나 대전시킨 직후, 1.5 럭스/초의 비교적 강한 광을 상기 수광 부재에 조사하고, 이어서 수광 부재의 조명 표면 전위가 소정의 값이 되도록 노광량을 조절하는 차단 필터를 사용하여 600nm보다 긴 파장을 가진 광을 차단하면서 크세논 램프광을 조사한 후, 표면 전위차계를 사용하여 수광 부재의 조명 표면 전위를 측정한다. 얻어진 조명 표면 전위를 기초로 하여 수광 부재의 잔사 전위가 평가된다.

평가 결과가 아래의 기준들을 기초로 하여 표 6에 나타나 있다.

○ : 잔사 전위가 낮아 만족스러운 경우,

△ : 잔사 전위가 상대적으로 높지만 허용될 수 있는 경우, 및

X : 잔사 전위가 매우 높아 문제가 되는 경우.

(5) 방수성 평가

순수한 물을 사용하는 CA-S-Roll 타입의 물(water) 접촉각 측정 장치(Kyowakaimenkagaku Kabushiki Kaisha 제조)를 사용하여, 아래의 (6)에 기술된 희미한 이미지의 발생의 평가에 사용되는 연속 복사 촬영 전후에 수광 부재의 표면에 대한 물(water)의 접촉각이 측정된다.

그 결과가 아래의 기준을 기초로 하여 표 6에 나타나 있다.

◎ : 물 접촉각이 우수한 경우,

○ : 물 접촉각이 충분히 양호한 경우,

△ : 물 접촉각이 양호하지는 않지만 허용될 수 있는 경우, 및

X : 물 접촉각이 불량하여 문제가 되는 경우.

(6) 희미한 이미지의 발생 평가

수광 부재를 상기 전자 사진 장치에 적재하고, 백색 배경에 세밀한 문자가 형성된 캐논제 테스트 차트 FY9-9058를 원고로 사용하여 30℃, 80%RH의 조건으로 A4 크기의 요지에 대한 복사 촬영을 연속적으로 100,000번 실사한 후, 테스트 차트를 재생하지 않고 100,000번의 연속적인 복사 촬영을 수행하기 위한 시간에 대응하는 시간 동안의 음성 대전(negative charge)을 통해 대전기에 2000㎂의 전류를 인가함에 의해 발생된 오존을 포함하는 분위기에 수광 부재를 노출시킨 다음, 24시간 동안 35℃, 85%RH의 환경조건에 수광부재를 방치한다. 이후, 상기 테스트 차트를 사용하여 A3 용지에 대한 복사 촬영을 양성 대전(positive charge)을 통해 수차례 다시 수행한다.

위에서, 수광 부재는 수광 부재를 위한 전자 사진 장치의 히터를 사용하지 않고 수광 부재를 항상 실온으로 유지한다.

이렇게 얻어진 복사 영상은 세밀한 문자들의 재생에 있어서 결함이 존재하는 지의 여부를 위해 테스트된다. 그리고, 원본의 세밀한 문자들의 재생이 가장 나쁜 것은 평가를 위해 사용된다. 평가 결과가 아래의 기준을 기초로 하여 표 6에 나타나 있다.

◎ : 미세 라인 재생이 우수한 경우,

○ : 미세 라인 재생이 충분히 양호한 경우,

△ : 미세 라인 재생이 그렇게 양호하지는 않지만 문제가 되지 않는 경우, 및

X : 미세 라인 재생이 불량하여 문제가 되는 경우.

(7) 하프톤 재생 평가

수광 부재를 상기 전자 사진 장치에 적재하고 24시간 동안 35℃, 85%RH의 조건으로 유지한 다음, 전 영역에 하프톤 영상을 포함하는 캐논제 하프톤 테스트 차트 FY9-9042를 원고로서 사용하여, 주 대전기에 소정의 고전압을 인가하여 수광 부재의 비조명 표면 전위가 400V가 되도록 하고 할로겐 램프의 발광 전압을 조절하여 수광 부재의 조명 표면 전위가 200V가 되도록 하며 수광 부재용의 히터를 사용하지 않는 조건하에서 A3용지에 대한 복사 촬영을 연속적으로 수차례 실시한다.

얻어진 복사 영상들은 하프톤 영상의 재생에 있어서 결함이 존재하는지의 여부가 테스트된다. 그리고, 하프톤 영상의 재생이 가장 나쁜 것은 아래의 기준을 기초로 한 평가를 위해 사용된다.

평가 결과가 표 6에 나타나 있다.

◎ : 하프톤 재생이 우수한 경우,

○ : 하프톤 재생이 충분히 양호한 경우,

△ : 하프톤 재생이 그렇게 양호하지는 않지만 문제가 되지 않는 경우, 및

X : 하프톤 재생이 불량하여 문제가 되는 경우.

[비교예 1]

표 3의 표면 보호층 열에 나타난 막 형성 조건 하에 800W의 RF 전력(13.56 MHz의 주파수)을 사용하여 표면 보호층의 형성이 이루어졌고, 표면 보호층에 대한 표면 에칭 처리가 수행되지 않았으며, 이에 따라 다수의 전자 사진 수광 부재가 얻어졌다는 점을 제외하고는, 예 1의 절차들이 반복되었다.

얻어진 수광 부재들에 대해, 예 1과 동일한 방법으로, 전하 보자력, 온도 변화에 따른 전하 보자력, 감광도, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지의 발생, 및 하프톤 재생에 관한 평가가 수행되었다.

평가 결과가 표 6에 나타나 있다.

[비교예 2]

표 3의 표면 보호층 열에 나타난 막 형성 조건하에 800W의 RF 전력(13.56 MHz의 주파수)을 사용하여 표면 보호층의 형성이 이루어졌고, 표 4에 나타난 조건하에 500W의 RF 전력을 사용하여 3Å/sec의 에칭 속도로 표면 보호층에 대한 표면 에칭 처리가 수행되어 표면 보호층의 300Å 두께의 표면측 층 영역이 에칭되었으며, 이에 따라 다수의 전자 사진 수광 부재가 얻어졌다는 점을 제외하고는, 예 1의 절차들이 반복되었다.

얻어진 수광 부재들에 대해, 예 1과 같은 방법으로, 전하 보자력, 온도 변화에 따른 전하 보자력, 감광도, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지의 발생, 및 하프톤 재생에 관한 평가가 수행되었다.

평가 결과가 표 6에 나타나 있다.

[비교예 3]

표 5의 표면 보호층 열에 도시된 막-형성 조건하에 200W의 VHF 전력을 사용하여 0.3㎛(3000Å) 두께의 a-SiC 막이 형성되는 것을 제외하고는, 예 1의 공정이 반복되어 다수의 전자 사진 수광 부재를 얻는다.

최종 수광 부재에 있어서, 계산은 예 1에서와 동일한 방식으로 전하 보자력, 온도 변화에 대한 전하 보자력의 성능, 감광도, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지(smeared image)의 발생, 하프톤의 재생에 대해 수행된다.

계산된 결과는 표 6에 총괄적으로 도시된다.

표 6에 도시된 결과를 기준으로, 아래에 설명될 사항들이 이해된다.

본 발명에 속하는 예 1에서 얻어진 수광 부재에 있어서, 전하 보자력, 방수성, 희미한 이미지의 발생의 보호 및 하프톤 재생에 있어서 월등하고, 잔사 전위에 있어서 만족할 만하다. 또한, 이유는 분명하지 않지만, 감광도는 충분히 양호하다[이는 종래 전자 사진 수광 부재의 것보다 월등함을 의미].

비교예 1에서 얻어진 수광 부재에 있어서, 표면 보호층은 13.56 MHz 주파수를 가진 RF 전력을 사용하여 형성된 a-C 막에 의해 구성되며, 표면 에칭 처리를 하지 않았으며 또한 비교예 3에서 얻어진 수광 부재에 있어서, 표면 보호층은 105MHz의 주파수를 가진 VHF 전력을 사용하여 형성된 a-SiC 막에 의해 구성되며, 표면 에칭 처리되지 않았으며, 그 하프톤 재생은 최적이고, 그 잔사 전위는 충분히 양호하며, 그 전하 보자력, 감광도 및 초기 방수성은 허용가능하다. 그러나 연속적인 복사 실행의 지속 후의 방수성 및 희미한 이미지의 발생의 방지는 명확하게 열등하다.

비교예 2에서 얻어진 수광 부재에 대해, 표면 보호층은 13.56 MHz의 주파수를 가진 RF 전력을 사용하여 형성된 a-C 막에 의해 구성되며, 13.56 MHz의 주파수를 가진 RF 전력을 사용하여 표면 에칭 처리되며, 초기 방수성 및 하프톤 재생은 최적이며, 잔사 전위는 충분히 양호하고, 전하 보자력 및 감광도는 허용가능하다. 연속적인 복사 실행의 지속 이후의 방수성 및 희미한 이미지의 발생의 방지면에서는 명확하게 열등하다.

[예 2]

이 예에서, 아래에 설명될 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 제2도에 도시된 구성물의 5개의 개별 전자 사진 수광 부재가 준비된다.

(1) 광도전층(203)의 형성

외경이 108mm인 알루미늄으로 제조된 실린더형 기판이 제공되고 연마된 표면을 가진다.

실린더형 기판은 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 기판 홀더(407)상에 위치한다. 전원(412)으로는 13.56MHz를 가진 RF 전력을 공급할 수 있는 RF 전력원이 사용된다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용한 광도전층을 형성하기 위한 이전의 공정에 따라 및 표 1의 저차단층 열 및 광도전층에 도시된 막형성 조건하에서, 실린더형 기판의 연마된 기판 상에 1㎛ 두께의 저차단층(206) 및 20㎛ 두께의 광도전층(205)이 순차적으로 형성된다.

(2) 표면 보호층(202)의 형성

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 전원(412)로서 50 내지 450 MHz를 가진 VHF 전력을 공급할 수 있는 VHF 전원이 사용된다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하는 표면 보호층의 형성을 위한 이전의 공정에 따라 및 표 1의 표면 보호층 열에 도시된 막형성 조건하에, 0.3㎛(3000Å) 두께의 표면 보호층(202)가 광도전층(205) 상에 형성된다. 이러한 경우, 표 1에 도시된 것과 같은 105MHz를 가진 VHF 전력이 사용된다.

이러한 방식으로, 5개의 수광 부재가 준비된다.

(3) 표면 에칭 처리 :

각각의 5개의 수광 부재의 표면 보호층(202)에 있어서, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하는 표면 보호층을 위한 표면 에칭 처리를 수행하기 위한 이전의 공정에 따라 및 표 7에 도시된 에칭 조건하에, 표면 에칭 처리가 주어진 와트량의 VHF 전력을 인가하는 플라즈마 방전에 의해 CF₄로부터 생성된 불소 함유 플라즈마로 수행되는데, 여기서 500Å 두께의 표면 측면층 영역은 0.1, 1, 10, 30 또는 50Å/sec로서, 이전에 설립된 측정 곡선을 기준으로 표 8에 도시된 각각의 경우에 있어서, 기판온도는 표 7에 도시된 것과 같은 200℃이다. 이로써, 5개의 상이한 전자 사진 수광 부재가 얻어진다.

이러한 방법으로, 각각의 경우 다수의 전자 사진 수광 부재가 준비된다.

최종 수광 부재에 있어서, 계산은 예 1의 것과 동일한 방식으로 전하 보자력, 온도 변화에 대한 전하 보자력의 성능, 감광도, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지의 발생 및 하프톤 재생에 대해 수행된다.

[비교예 4]

이 비교예에서, 아래에 설명될 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 제2도에 도시된 2개의 상이한 전자 사진 수광 부재가 준비된다.

(1) 광도전층(203)의 형성

외곽이 108mm인 알루미늄으로 제조되고 연마된 표면을 가진 실린더형 기판이 제공된다.

실린더형 기판은 제4도에 도시된 플라즈마 CVD장치의 기판 폴더(407)상에 위치한다. 전원(412)로서, 13.56MHz를 가진 RF 전력을 공급할 수 있는 RF 전원이 사용된다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하는 광도전층을 형성하기 위한 이전의 공정에 따라 및 하부 차단층열 및 표 1의 광도전층에 도시된 막-형성 조건하에서, 실린더형 기판의 연마된 표면 상에, 1㎛ 두께의 하부 차단층(206) 및 20㎛ 두께의 광도전층(205)가 순차적으로 형성된다.

(2) 표면 보호층(202)의 형성

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 전원(412)로서, 50 내지 450 MHz를 가진 VHF 전력을 공급하는 능력을 가진 VHF 전원이 사용된다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하는 표면 보호층을 형성하기 위한 이전의 공정에 따라 및 표 1의 표면 보호층열에 도시된 막-형성 조건 하에, 0.3㎛(3000Å) 두께 표면 보호층(202)는 광도전층(205) 상에 형성된다. 이러한 경우, 표 1에 도시된 것과 같은 105MHz를 가진 VHF 전력이 사용된다.

이러한 방법으로, 2개의 수광 부재가 준비된다.

(3) 표면 에칭 처리

2개의 수광 부재의 각각의 표면 보호층(202)에 있어서, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하는 표면 보호층에 대한 표면 에칭 처리를 수행하기 위한 이전의 공정에 따라 및 표 7에 도시된 에칭 조건 하에, 표면 에칭 처리가 주어진 전력량의 VHF(50MHz)를 인가하는 플라즈마 방전의 방식으로서 CF₄로부터 생성된 불소 함유 플라즈마로 수행되는데, 여기서 500Å두께의 표면 측면층 영역은 0.05 또는 70Å/sec의 에칭 속도로 에칭되며, 이전에 설립된 측정 곡선을 기준으로 표 8의 각각의 경우에서 기판 온도는 표 7에 도시된 것처럼 200Å로 유지된다. 이로써, 2개의 개별 전자 사진 수광 부재가 얻어진다.

최종 수광 부재에 대해, 예 1과 같은 방법으로 전하 보자력, 온도 변경에 대한 전하 보자력의 성능, 감광도, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지의 발생 및 하프톤 재생에 대한 평가가 이루어진다.

얻어진 평가 경과는 표 8에 집합적으로 도시되어 있다.

제8도에 도시된 결과에 기초하여, 다음과 같은 사실들이 이해될 것이다.

본 발명에 따른 예 2에서 얻어진 각각이 0.1 내지 50Å/sec의 범위에서 서로 다른 에칭 속도로써 표면 에칭 처리를 통해 형성된 서로 다른 표면 보호층을 갖는 5개의 수광 부재들에 있어서, 이들은 전하 보자력, 방수성, 손상된 이미지 발생 방지 및 하프톤 재생에서 뛰어나며, 잔사 전위(residual potential)에서도 만족스럽다. 또한, 이유는 불명확하지만, 감광도는 충분히 양호하다(이것은 그들의 감광도가 종래의 전자 사진 수광 부재보다 뛰어나다는 것을 의미한다).

0.05Å/sec 속도의 표면 에칭 처리를 통해 형성된 표면 보호층을 갖는 비교예 4에서 얻어진 2개의 수광 부재들 중 하나에 있어서, 하프톤 재생이 뛰어나며, 감광도와 잔사 전위는 충분히 양호하며, 전하 보자력과 초기 방수성도 허용가능하다. 그러나, 이 수광은 연속된 복사 후의 방수성에서 명백하게 열등하며 손상된 이미지 발생 방지에서도 열등하다.

70Å/sec 속도의 표면 에칭 처리를 통해 형성된 표면 보호층을 갖는 비교 예 4에서 얻어진 다른 수광 부재들에 있어서, 감광도와 잔사 전위는 충분히 양호하고, 전하 보자력과 초기 방수력은 허용가능하다. 그러나, 이 수광 부재는 연속된 복사 후의 전하 보자력과 초기 방수성 및 손상된 이미지의 발생 방지에서 열등하며, 하프톤 재생에서도 열등하다.

이 수광 부재의 표면 보호층의 표면 텍스트 결과로서, 표면 보호층의 표면은 인 물질이 동반된 거친 최외곽면을 가지는 것으로 판명되었다.

이로서 이 수광 부재가 연속된 복사 후의 전하 보자력과 방수성, 손상된 이미지 발생의 방지, 및 하프톤 재생에서 열등한 이유의 주원인이라고 여겨진다. 사실상, 연속된 복사 후에, 세정 결함이 발생되었다. 여기서, 특히 하프톤 재생 평가에서, 불균일한 밀도의 하프톤 이미지가 생성되었다.

[예 3]

이 예에서는, 후술할 제4도에 도시된 CVD 장치를 이용하여 제2도에 도시된 구성의 서로 다른 6개의 전자 사진 수광 부재가 준비되었다.

(1) 광도전층(203)의 형성

외직경이 108mm이고 연마된 표면을 가진 알루미늄을 이루어진 원통형 기판이 제공되었다.

원통형 기판은 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 기판 홀더(407) 상에 배치되었다. 전원(412)으로는, 13.56MHz의 RF 전력을 공급할 수 있는 RF 전원이 사용되었다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 광도전층을 형성하는 전술한 정차들에 따라, 그리고 표 1의 하부 차단층(lower blocking layer)과 광도전층열에 도시된 막형성 조건들 하에서, 원통형 기판의 연마된 표면 상에, 1㎛ 두께의 하부 차단층(206)과 20㎛ 두께의 광도전층(205)이 순차적으로 형성되었다.

(2) 표면 보호층(surface protection layer)(202)의 형성

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 전원(412)으로는, 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 공급할 수 있는 VHF 전원이 사용되었다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표면 보호층을 형성하는 전술한 절차들에 따라, 그리고 표 1의 표면 보호층열에 도시된 막형성 조건들 하에서 0.3㎛(3000Å) 두께의 표면 보호층(202)과 광도전층(205) 상에 형성되었다. 이 경우, 표 1에 도시된 105MHz의 VHF 전력이 사용되었다.

이런 식으로, 6개의 수광 부재들이 준비되었다.

(3) 표면 에칭 처리

6개의 수광 부재 각각의 표면층(202)에 대하여, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표면 보호층에 대한 표면 에칭 처리를 수행하는 전술한 절차들에 따라, 그리고 표 9에 도시된 에칭 조건들 하에서, (105MHz의) 500W VHF 전력을 인가한 플라즈마 방전을 통하여 상이한 가스 즉, 제10도에 도시된 CF₄, CHF₃, C₂F₆, CHClF₂, C₃F₈, 또는 C₄F₁₀으로부터 생성된 불소 함유 플라즈마에 의해 표면 에칭 처리를 수행하였고, 각 경우 기설정된 교정 곡선에 기초하여 50Å/sec의 에칭 속도로 500Å 두께의 표면측 층 영역이 에칭되었는데, 이때 기판 온도는 표 9에 도시된 것처럼 200℃로 유지되었다. 이렇게 하여, 6개의 상이한 전자 사진 수광 부재들이 얻어졌다.

이런 식으로, 각 경우에 복수의 전자 사진 수광 부재들이 준비되었다.

결과로 생긴 수광 부재들에 대하여, 예 1에서와 같은 방법으로 전하 보자력, 온도 변호에 대한 전하 보자력의 성능, 감광도, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지, 및 하프톤 재생에 대한 평가를 수행하였다.

획득된 평가 결과는 표 10에 집합적으로 도시되어 있다.

[예 4]

이 예에서는, 후술할 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 제3도에 도시된 구성의 서로 다른 4개의 전자 시진 수광 부재가 준비되었다.

(1) 광도전층(303)의 형성

외직경이 108mm이고 연마된 표면을 가진 알루미늄으로 이루어진 원통형 기판이 제공되었다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 광도전층을 형성하는 전술한 절차들에 따라, 그리고 표 11의 전하 이송층과 전하 발생층열에 도시된 막형성 조건들 하에서, 원통형 기판의 연마된 표면 상에, 15㎛두께의 전하 이송층(306)과 5㎛ 두께의 전하 발생층(305)이 순차적으로 형성되었다.

이런 식으로, 4개의 처리 중 수광 부재(light receiving members in process)가 준비되었다.

(2) 표면 보호층(302)의 형성

상기 공정 (1)에서 얻어진 4개의 처리중 수광 부재들 각각에 대하여, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표면 보호층을 형성하는 전술한 절차들에 따라, 그리고 표 11의 표면 보호층열에 도시된 막형성 조건들 하에서, 내압 50 mTorr의 조건하에서 표 11과 14에 도시된 50MHz, 105MHz, 300MHz, 또는 450MHz의 상이한 주파수를 가진 1000W의 VHF 전력을 사용하여 전하 발생층(305) 상에 (a-C막을 포함하는) 0.3㎛(3000Å) 두께의 표면 보호층(302)이 형성되었다.

이렇게 하여, 각각 상이한 표면 보호층을 갖는 4개의 상이한 수광 부재들이 얻어졌다.

(3) 표면 에칭 처리

결과로 생긴 4개의 수광 부재 각각의 표면층(302)에 대하여, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표면 보호층에 대한 표면 에칭 처리를 수행하는 전술한 절차들에 따라, 그리고 표 12에 도시된 에칭 조건들 하에서, (60MHz의) 500W VHF 전력을 인가한 플라즈마 방전을 통하여 C₂F₆로부터 생성된 불소 함유 플라즈마에 의해 표면 에칭처리를 수행하였고, 그에 따라 기설정된 교정 곡선에 기초하여 1Å/sec, 5Å/sec, 8Å/sec 또는 10Å/sec의 상이한 에칭속도로 500Å 두께의 표면 사이드 층 영역이 에칭되었는데, 이때 기판 온도는 표 12에 도시된 것처럼 200℃로 유지되었다. 이렇게 하여, 4개의 상이한 전자 사진 수광 부재들이 얻어졌다.

결과로 생긴 수광 부재들에 대하여, 예 1에서와 같은 방법으로 전하 보자력, 온도 변화에 대한 전하 보자력의 성능, 감광도, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지, 및 하프톤 재생에 대한 평가를 수행하였다.

획득된 평가 평과는 표 14에 집합적으로 도시되어 있다.

[비교예 5]

이 예에서는 후술할 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 제3도에 도시된 구성의 전자 사진 수광 부재가 준비되었다.

(1) 광도전층(303)의 형성

원통형 기판은 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 기판 홀더(407)상에 배치되었다. 전원(412)으로는, 13.56MHz의 RF 전력을 공급할 수 있는 RF 전원이 사용되었다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 광도전층을 형성하는 전술한 절차들에 따라, 그리고 표 11의 전하 이송층과 전하 발생층 열에 도시된 막형성 조건들 하에서, 원통형 기판의 연마된 표면 상에, 15㎛ 두께의 전하 이송층(306)과 5㎛ 두께의 전하 발생층(305)이 순차적으로 형성되었다.

(2) 표면 보호층(302)의 형성

표 11의 표면 보호층 열에 도시된 것들에 대한 막형성 조건들을 변경하는 것을 제외하면 13.56MHz의 RF 전력을 사용한 상기 공정(1)의 경우에서와 같은 막형성 방법으로, 내압 0.5Torr의 조건하에서 (13.56MHz의) 1000W RF 전력을 사용하여 전하 발생층(305) 상에(a-c 막을 포함하는) 0.3㎛(3000Å) 두께의 표면 보호층이 형성되었다.

(3) 표면 에칭 처리

결과로 생긴 수광 부재의 표면층(302)에 대하여, 5Å/sec의 에칭 속도 조건하에서 예 4와 같은 방법으로 표면 에칭 처리를 수행하였고, 그에 따라 500Å 두께의 표면 사이드 층 영역이 에칭되었다. 이렇게 하여, 전자 사진 수광 부재가 얻어졌다.

이런 식으로, 복수의 전자 사진 수광 부재들이 준비되었다.

결과로 생긴 수광 부재들에 대하여, 예1에서와 같은 방법으로 전하 보자력, 온도 변화에 대한 전하 보자력의 성능, 감광도, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지, 및 하프톤 재생에 대한 평가를 수행하였다.

획득된 평가 결과는 표 14에 집합적으로 도시되어 있다.

[비교예 6]

이 예에서는, 후술할 제4도에 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 제3도에 도시된 구성의 전자 사진 수광 부재가 준비되었다.

(1) 광도전층(303)의 형성

제4도에 도시된 광도전층(303)를 이용하여 광도전층을 형성하는 전술한 절차들에 따라, 그리고 표 11의 전하 이송층과 전하 발생층 열에 도시된 막형성 조건들 하에서, 원통형 기판의 연마된 표면 상에, 15㎛ 두께의 전하 이송층(306)과 5㎛ 두께의 전하 발생층(305)이 순차적으로 형성되었다.

(2) 표면 보호층(302)의 형성

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 전원(412)으로는, 500MHz의 전력을 공급할 수 있는 VHF 전원이 사용되었다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표면 보호층을 형성하는 전술한 절차들에 따라, 그리고 표 11의 표면 보호층 열에 도시된 막형성 조건들 하에서, 내압 50m Torr의 조건하에서 500MHz 주파수를 가진 1000W 전력을 사용하여 전하 발생층(305) 상에(a-c 막을 포함하는) 0.3㎛(3000Å) 두께의 표면 보호층이 형성되었다.

이렇게 하여, 수광 부재가 얻어졌다.

(3) 표면 에칭 처리

결과로 생긴 수광 부재의 표면층(302)에 대하여, 5Å/sec의 에칭 속도 조건하에서 예 4와 같은 방법으로 표면 에칭 처리를 수행하였다. 이렇게 하여, 전자 사진 수광 부재가 얻어졌다.

이런 식으로, 복수의 전자 사진 수광 부재들이 준비되었다.

얻어진 평가결과는 표 14에 집약되어 나타나 있다.

[비교예 7]

상기의 예에서는, 제7도에 도시된 마이크로파 플라즈마 CVD 장치를 사용한 전자 사진 수광 부재를 제3도에 도시된 구성으로 준비한다.

여기에서, 제7도에 도시된 마이크로파 플라즈마 CVD 장치의 제작이 기술될 것이다.

마이크로파 플라즈마 CVD 장치는 진공이 가능한 구조를 가지는 반응 챔버(chamber)(701)(혹은 부착 챔버)을 구비하고, 반응 챔버(701)로 개방되고 주 밸브(도시 생략)를 통과해서 확산펌프(도시생략)를 구비하는 진공 디바이스로 연결된 배출 파이프(725)를 포함하는 배출시스템이 제공된다.

반응 챔버(701)은 마이크로파 전력(도시 생략)으로부터 스텁(stup) 튜너(도시 생략) 및 아이솔레이터를 통과해서 확장한 도파관(706)이 연결된 마이크로파 전송물질로 만들어진 마이크로파 유입 윈도우(704)가 밀봉적으로 제공된다.

반응 챔버(701)에서, 다수의 회전가능한 원통형 기판 홀더(707)(기판을 가열하기 위해 설치된 전자 가열기를 각각 가지는)는 방전 공간(716)을 제한하도록 공간적으로 집중되어 배열된다. 각각의 회전가능한 원통형 기판 홀더(707)은 드라이빙 모터(714)를 포함하는 드라이빙 기계장치에 연결된 회전 샤프트(shaft)에 의해 지지된다.

참조 번호(702)는 각각의 원통형 기판 홀더(707)상에 위치한 원통형 기판을 표시한다.

참조 번호(705)는 방전 공간(716)에 위치한 다수의 가스 배출구로된 가스 유입 파이프를 표시하고 그것은 가스 유입 밸브(709)로 제공된 도관을 통해서 원료 저장기관(도시 생략)을 포함하는 원료가스 공급 시스템으로 연결된다.

참조 번호(710)은 반응 챔버(701)안의 내압을 검출하는 진공 게이지를 표시한다.

상기의 마이크로파 플라즈마 CVD 장치를 이용하는 막형성은 배역된 기판의 위치가 다른 것을 제외하고는 제4도에 도시된 마이크로파 플라즈마 CVD 장치를 사용한 경우와 동일한 방법으로 처리된다. 분해를 위한 전력으로 마이크로파 전력(2.45GHz)가 사용되고, 전력을 챔버내로 유입시키기 위한 방법은 다르다.

현재, 전자 사진 수광 부재의 준비는 아래의 방법으로 실시한다.

외부 두께가 108mm인 알루미늄으로 제작되고 광택이 있는 표면을 가지는 다수의 원통형 기판(702)를 제공한다.

각각의 원통형 기판(702)는 제7도에 도시된 마이크로파 플라즈마 CVD 장치의 기판 홀더들(707)중의 하나에 위치시킨다.

표 13에 나타난 막형성 조건하에서, 각각의 기판(707)상에 순서대로 15㎛ 두께의 전하 이송층(306), 5㎛ 두께의 전하 발생층(305), 및 0.5㎛(5000Å) 두께의 표면 보호층(302)을 형성한다.

상기의 방법에 의해, 다수의 수광 부재가 형성된다.

상기의 결과로 형성된 수광 부재는 제5도에 도시된 플라즈마 CVD 장치에 설치한다. 거기에서는 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표면 보호층에 표면 에칭처리를 하는 선행 공정에 따라서, 표면 보호층(302)에 표 12의 에칭 조건하의 표면 에칭 처리가 500W의 VHF 전력(60MHz)이 인가된 플라즈마 방전법에 의해서 C₂F₆로부터 제조된 불소 함유 플라즈마로 실시된다. 그래서 그것의 500Å 두께 표면층 부분이 4Å/sec의 속도로 에칭된다. 앞서 설정한 측정커브를 기초로, 그 중에 기판온도는 표 12에 기재된 것처럼 200℃로 유지된다.

상기의 결과로 형성된 수광 부재에서, 예 1과 동일한 방법으로 전하 보자력, 온도에 대한 전하보자력의 성능, 감광성, 잔사 전위, 방수성, 이미지 손상의 발생, 및 하프톤 재생에 대한 평가를 수행하였다. 상기에서 얻어진 평과 결과는 표 14에 집약적으로 기재되어 있다.

표 14에 기재된 결과를 기초로, 다음에 기술된 사실을 이해할 수 있다.

50 에서 450MHz 범위의 주파수를 가진 VHF 전력을 사용한 전자 사진 수광 부재의 형성, 및 50 에서 450MHz 범위의 주파수를 사용한 표면 보호층에의 표면 에칭처리에 의해서, 우수한 전자 사진 특성을 가지는 바람직한 전자 사진 수광 부재의 생산물이 효과적으로 획득된다.

[예 5]

상기의 예에서, 아래의 기술로써, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용한 다른 일곱개의 제2도에 도시된 전자 사진 수광 부재 구성이 준비되었다.

(1) 광도전층(303)의 형성

외부 직경이 108mm인 알루미늄으로 제작되고 광택이 나는 표면을 가진 원통형 기판을 제공한다.

원통형 기판은 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 기판 홀더(407)상에 배치시킨다. 전원(412)으로는, 13.56MHz의 RF 전력을 공급할 수 있는 RF 전력원이 이용된다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용한 광전도층을 위한 선행 공정에 따라서, 표 15의 하부 차단층 및 광도전층 열에 기재된 막형성 조건하에서, 2㎛ 두께의 하부 차단층(206) 및 30㎛ 두께의 광전도층(205)가 계속해서 형성된다.

상기의 방법에서, 일곱개의 수광 부재가 공정에 제공된다.

(2) 표면 보호층(302)의 형성

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 전력원(412)에 있어, 50 에서 450 MHz의 VHF 전력을 공급할 수 있는 VHF 전력이 이용된다.

공정에서 결과로 생긴 수광 부재 각각의 광전도층(405)상에, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용한 표면 보호층을 위한 선행 공정에 따라서, 표 15의 표면 보호층열에 기재된 막형성 조건, 및 1 mTorr, 5 mTorr, 10 mTorr, 30 mTorr, 50 mTorr, 70 mTorr, 100 mTorr(표 17 참조)의 다른 내압하에서, 0.6㎛(6000Å) 두께의 표면 보호층(302)을 형성한다. 상기에 의해, 일곱개의 다른 수광부재가 얻어진다. 이때, 상기의 수광 부재 각각은 30℃로 냉각된다.

(3) 표면 에칭 처리

상기의 결과로 생긴 수광 부재의 표면 보호층에, 표면 에칭 처리를 아래의 방법으로 처리한다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용한 표면 보호층을 위한 표면 체칭 처리의 선행 공정에 따라서, 및 표 16에 기재된 에칭 조건하에서, 표면 보호층(202)는 500W의 VHF 전력(105MHz)이 인가된 플라즈마 방전법에 의해서 CF₄로부터 제조된 불소 포함 플라즈마로 에칭처리된다. 그래서 그것의 1000Å 두께 표면층 부분이 8Å/sec의 속도로 에칭된다. 앞서 설정한 측정커브를 기초로, 그중에 기판 온도는 표 16에 기재된 것처럼 30℃로 유지된다. 상기에 의해, 각기 다른 표면 보호층을 가지는 일곱개의 전자 사진 수광 부재가 얻어진다.

상기의 방법에서 각각의 경우에 다수의 전자 사진 수광 부재가 준비되었다. 상기의 결과로 생긴 수광 부재에서, 평가는 전하보유의 관점에서 처리된다. 온도에 대한 전하 보자력은 예 1과 동일한 방법에서 감광성, 잔류전위, 방수성, 이미지 손상의 발생, 및 하프톤(halftone) 재생성으로 변화시킨다.

상기에서 얻어진 평가결과는 표 17에 집약적으로 기재되어 있다.

표 17에 기재된 결과를 기초로, 다음에 기술된 사실을 이해할 수 있다. 본 발명의 이점은 전자 사진 수광 부재를 위한 표면 보호층의 형성에서 적당한 내압의 채용으로 달성될 수 있고 특히, 50 mTorr 혹은 그 이하의 내부 압력을 채용하는 경우에 있어서, 본 발명의 이점은 중요하다.

[예 6]

본 예에서는 후술된 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 제2도에 도시된 구성의 5개의 서로 다른 전자 사진 수광 부재를 제작하였다.

(1) 광도전층(203)의 형성

외경 108mm의 알루미늄으로 제조되고 연마면을 갖고 있는 원통형 기판을 제작하였다.

이 원통형 기판을 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 기판 홀더(407)위에 배치하였다. 전원(412)으로는, 13.56MHz의 RF 전력을 공급할 수 있는 RF 전원을 사용하였다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표 18의 칼럼들 하부 차단층과 광도전층에 나타난 성막 조건들 하에서 원통형 기판의 연마면 상에 광도전층을 형성하기 위해 상술한 절차에 따라서, 1㎛ 두께의 하부 차단층(206)과 20㎛ 두께의 광도전층(205)을 순차적으로 형성하였다.

이런 방식으로 공정 5개의 수광 부재를 제작하였다.

(2) 표면 보호층(302)의 형성

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 전원(412)으로는, 50 내지 450MHz의 VHF 전력을 공급할 수 있는 VHF 전원을 사용하였다.

공정 중에 제작된 5개의 수광 부재 각각의 광도전층(205) 상에는, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표 18의 칼럼 표면 보호층에 나타난 성막 조건들하에서, 각 경우에 있어 0.012 ㎛(120 Å), 0.11 ㎛(1100 Å), 0.4 ㎛(4000 Å), o.8 ㎛(8000 Å), 또는 1.5 ㎛(14000 Å),와 같이 두께가 서로 다른 표면 보호층(202)을 형성하였다. 이렇게 하여 5개의 서로 다른 수광 부재를 수득하였다.

(3) 표면 에칭 처리

수득된 5개의 수광 부재의 표면층(202)에 대해서 다음과 같은 방식에 따라 다음과 방식에 따라 표면 에칭 처리를 시행하였다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표 19에 나타난 에칭 조건들 하에서 표면 보호층에 대한 표면 에칭처리를 시행하기 위한 상술한 절차들에서, 200 W, 80MHz의 VHF 전력 인가에 따른 플라즈마 방전을 통해서 CF₄로부터 생성된 불소 함유 플라즈마로 표면 보호층(202)을 에칭처리하였다. 이 에칭 처리에서는 20Å, 100Å, 1000Å, 3000Å, 또는 5000Å의 서로 다른 두께를 가진 표면측 층 영역에 대해 각 경우에 있어 사전 설정된 교정 곡선(calibration curve)에 따라서 0.1Å.sec의 에칭속도로 에칭하였다. 이렇게 하여 100Å, 1000Å, 3000Å, 또는 10000Å의 서로 다른 두께를 가진 표면 보호층을 갖는 5개의 서로 다른 전자 사진 수광 부재를 수득하였다 (표 20 참조).

이런 방식에 따라서, 각 경우에 다수의 전자 사진 수광 부재를 제작하였다.

제작된 수광 부재들에 대해서, 예 1에서와 동일한 방식으로 전하 보자력, 온도 변화에 대한 전하 보자력의 성능, 감광성, 잔사 전위, 방수성, 희미한 이미지의 발생, 및 하프톤 재생에 대해서 평가를 시행하였다.

구해진 평가 결과들을 표 20에 나타내었다.

[비교예 8]

본 비교예에서는 후술된 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 제2도에 도시된 구성의 2개의 서로 다른 전자 사진 수광 부재를 제작하였다.

(1) 광도전층(203) 형성

외경이 108mm인 알루미늄으로 제조되고 연마면을 갖는 원통형 기판을 제작하였다.

이 원통형 기판을 제4도에 도시된 플라즈만 CVD 장치를 기판 홀더(407)위에 배치하였다. 전원(412)으로는 13.56 MHz의 RF 전력을 공급할 수 있는 RF 전원을 사용하였다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 테이블 18의 칼럼들 하부 차단층과 광도전층에 나타난 성막 조건들하에서 광도전층을 형성하기 위한 상술한 절차들에 따라서, 원통형 기판의 연마면 위에 1㎛ 두께의 하부 차단층(206)과 20㎛ 두께의 광도전층(205)을 순차적으로 형성하였다.

이런 방식으로 공정중에 2개의 수광 부재를 제작하였다.

(2) 표면 보호층(202) 형성

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치의 전원 (412)으로는 50 내지 450 MHz의 VHF 전력을 공급할 수 있는 VHF 전원을 사용하였다.

공정 중에 제작된 2개의 수광 부재 각각의 광도전층(205) 위에는, 제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 테이블 18의 열 표면 보호층에 나타난 성막 조건들하에서 표면 보호층을 형성하기 위한 상술한 절차들에 따라서, 각 경우에 0.01㎛(100Å) 또는 1.15㎛(11500Å)의 서로 다른 두께를 갖는 표면 보호층(202)을 형성하였다. 이에 의해서 2개의 서로 다른 수광 부재를 수득하였다.

(3) 표면 에칭 처리

수득된 2개의 수광 부재의 표면 보호층(202)에 대해서는 다음과 같은 방식에 따라서 표면 에칭 처리를 시행하였다.

제4도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 표 19에 나타난 에칭 조건들하에서 표면 보호층에 대해 표면 에칭 처리를 시행하기 위한 상술한 절차들에 따라서, 200W, 80MHz의 VHF 전력 인가에 따른 플라즈마 방전을 통해 CF₄로부터 생성된 불소 함유 플라즈마로 표면 보호층(202)을 에칭처리 하였다. 여기서는 50Å 또는 500Å의 서로 다른 두께를 가진 측표면층 영역에 대해서 각 경우에 사전 설절된 교정 곡선에 따라서 1Å/sec의 에칭 속도로 에칭하였다. 이렇게 해서 50Å 또는 11000Å의 서로 다른 두께를 갖는 표면 보호층을 가진 2개의 서로 다른 전자 사진 수광 부재를 수득하였다(표 20 참조).

구해진 평가 결과들을 테이블 20에 나타내었다. 테이블 20에 나타난 결과에 따라 다음과 같은 사실들을 알 수 있다. 표면 보호층이 VHF 전력을 이용하여 형성된 비단결정 탄소막(예컨대, a-C)에 VHF 전력을 이용하여 생성된 불소 함유 플라즈마로 표면 에칭 처리를 시행함으로써 형성된 100 내지 10000Å 두께의 비단 결정 탄소 재료층을 포함하는 예 6(본 발명에 속함)에서 수득된 전자 사진 수광 부재들 어느 것도 방수성, 희미한 이미지 발생 방지, 및 하프톤 재생에서 우수하고, 또 전하 보자력, 감광성, 및 잔사 전위에서도 만족할 정도로 충분히 우수하다.

반면에, 비교예 8에서 수득된 2개의 전자 사진 수광 부재에 대해서는, 표면 보호층(예 6에서와 동일한 방식으로 형성된 것임)이 50Å 두께인 것이 전자 사진 수광 부재의 어느 것보다도 특히 전하 보자력면에서 열등한다. 그리고, 표면 보호층(예 6에서와 동일한 방식으로 형성된 것임)이 11000Å 두께인 것은 전자 사진 수광 부재의 어느 것보다도 특히 감광성면에서 현저히 열등하다.

이와 별도로, 예 6과 비교예 8에서 수득된 전자 사진 수광 부재를 각각에 대해서 강제 재밍 테스트(forced jamming test)를 시행하고 이어서 예 1에서 설명한 하프톤 재생 평가의 경우에서와 동일한 방식으로 하프톤 영상 재생을 시행하였다.

그 결과, 표면 보호층의 두께가 50Å인 전자 사진 수광 부재의 경우에서만 강제 재밍 테스트시에 최외곽면에 특정한 결함이 생겼고, 하프톤 영상 재생시에 재생된 하프톤 영상이 전자 사진 수광 부재의 최외곽면에 생간 상기 결함에 따라 흠결 있는 하프톤 영상을 갖는 것으로 드러났다.

나머지 전자 사진 수광 부재들에는 이러한 문제들이 없었다.

[예 9]

제2도에 도시한 구성의 복수의 전자 사진 수광 부재를 동시에 만들어 내기 위해서 예 1에 사용된 제4도의 장치의 플라즈마 CVD를 제5도에 도시한 플라즈마 CVD 장치로 대체한 것을 제외하고는 예 1의 과정을 반복했다.

만들어진 전자 사진 수광 부재를 예 1과 동일한 방법으로 평가했다.

그 결과, 이들 전자 사진 수광 부재가 예 1에서와 같이 전자 사진 특성이 우수한 것으로 판명되었다.

이러한 관점으로부터, 본 발명에 따른 우수한 전자 사진 특성을 가진 전자 사진 수광 부재가 본 발명에 따른 적량 생산형 플라즈마 CVD 장치에서 효율적으로 대량 생산될 수 있음을 알 수 있다.

[예 10 및 비교예 9]

예 1 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 전자 사진 수광 부재를 각각에 대해서 XPS 분석에 의해서 복사 촬영을 연속적으로 행하는 내구력 테스트 전후에 표면 보호층의 최외곽면에 배치된 불소원자를 시험했다.

결국, 예 1에서 얻어진 전자 사진 수광 부재로부터, 내구력 테스트 전의 표면 보호층의 최외곽면에 포함된 불소원자가 내구력 테스트 후에도 80% 이상의 생존율(survival rate)로 바람직한 상태로 유지되고 있음이 판명되었다.

비교예 1 내지 3에서 얻어진 전자 사진 수광 부재 각각에 대해서 내구력 테스트전의 표면 보호층의 최외곽면에 포함된 불소원자가 내구력 테스트 후에도 10%보다 낮은 생존율로만 유지되고 있음이 판명되었다.

이러한 사실은 발진 주파수가 50 내지 450 MHz인 VHF 전력을 사용해서 제조된 불소 함유 플라즈마로 발진 주파수가 50 내지 450 MHz인 VHF 전력을 사용해서 형성된 비-단결정 탄소막(a-C막 등)을 표면 에칭 처리하는 경우에만, 불소 원자가 거의 없는 상태에서 최외곽면 전체를 커버하도록 배치된 불소 원자를 가진 우수한 최외곽면을 가진 개선된 표면 보호층이 있는 우수한 전자 사진 수광 부재를 얻을 수 있고, 고온 및 고진공 조건에서 사용될 때 상당히 내구력이 개선되는 것을 나타낸다.

상술한 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명에 따르면 표면 보호층의 두께를 100 내지 10000Å로 하기 위해 소망의 기판에 형성된 광도전층 상에, 발진 주파수가 50 내지 450 MHz인 VHF 전력을 사용해서 적어도 탄화수소를 포함하는 원료가스를 분해하여 비단결정 탄소 물질 함유 수소 원자로 이루어진 표면 보호층을 형성하고, 0.1 내지 50Å/초의 에칭속도로 불소 함유 원료가스에 발진 주파수가 50 내지 450 MHz인 VHF 전력을 인가한 상태에서 플라즈마 방전에 의해 만들어진 불소 함유 플라즈마로 상기 표면 보호층의 두께가 소정인 표면측 층 영역을 에칭 처리되어, 종래 기술에서 발견된 코로나 방전시에 발생되는 전술한 방전 생성물(discharge products)이 거의 피착되지 않은 개선된 전자 사진 수광 부재를 얻을 수 있기 때문에 종래 기술에서와 같이 전자 사진 수광 부재용의 가열수단을 사용하지 않고서도 임의의 환경 조건하에서 비초점 이미지(unfocused image) 혹은 희미한 이미지가 나타나지 않도록 고품질 상을 재생할 수 있고, 장시간에 걸쳐서 중지(paused)된 후에도 하프톤 원고에 밀도 불균일이 나타나지 않는 고품질의 하프톤 상을 재생할 수 있고, 전하 보자력이 충분하고 감광성이 우수하며, 그리고 산뜻하고 또렷한 상을 항상 재생할 수 있다.

본 발명은 상술한 층 구성 및 제조 장치에 제한되지 않는다는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 원리의 범위내에서 선택적 변경이 가능함을 이해해야 한다.

Claims

전기적 도전성 기판, 실리콘 함유 원료 가스(raw material gas)를 분해함으로써 상기 기판상에 형성된 매트릭스로서 적어도 실리콘 원자를 함유하는 비단 결정 물질로 이루어진 광도전층, 및 50 MHz내지 450 MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 적어도 하나의 탄화 수소를 포함하는 원료 가스를 분해함으로써 상기 광도전층 상에 형성된 수소 함유 비단결정 탄소 물질로 이루어진 표면 보호층을 포함하고, 상기 비단결정 탄소 물질로 이루어진 상기 표면 보호층의 20Å이상의 두께의 표면측 층 영역(surface side layer region)이 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 불소 함유 가스를 분해함으로써 발생된 불소 함유 플라즈마에 의해 0.1 내지 50Å/sec의 에칭 속도로 에칭되어, 상기 표면 보호층이 100 내지 10000Å의 두께를 가지며 상기 에칭된 표면을 덮도록 불소 원자로 피착된 에칭된 표면을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 상기 비단결정 탄소 물질은 100 mTorr 이하의 내압으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 상기 비단결정 탄소 물질을 형성하는 때의 고주파 전력은 원료 가스용으로 1W/cc 이상의 와트수를 갖는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 에칭될 상기 표면측 층 영역의 두께는 100Å보다 큰 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 상기 광도전층은 1㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 상기 불소 함유 가스는 CF₄, CHF₃, C₂F₆, ClF₃, CHClF₂, F₂, C₃F₈, 및 C₄F₁₀으로부터 선택된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 상기 탄화 수소는 CH₄를 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 상기 비단결정 탄소 물질은 비정질 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 상기 광도전층은 전하 발생층 및 전하 이송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 상기 광도전층은 차단층(blocking layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제10항에 있어서, 상기 차단층은 상기 기판측 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제1항에 있어서, 전자 사진술(electrophotography)에 사용되는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
수광 부재를 생성하는 방법에 있어서, (a) 진공화될 수 있으며 배기 수단과 원료 가스를 안으로 유입시키는 수단을 구비한 피착 챔버 내에 전기적 도전성 기판을 배치하는 단계; (b) 실리콘 함유 원료 가스를 분해함으로써 상기 기판 상에 매트릭스로서 적어도 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 물질로 이루어진 과도전층을 형성하는 단계; (c) 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 적어도 탄화 수소를 포함하는 원료 가스를 분해함으로써 상기 광도전층 상에 수소원자 함유 비단결정 탄소 물질로 이루어진 표면 보호층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 표면 보호층의 20Å이상의 두께의 표면측 층 영역을 50Mhz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용하여 불소 함유 가스를 분해함으로써 발생된 불소 함유 플라즈마에 의해 0.1 내지 50Å/sec의 에칭 속도로 에칭하여, 상기 표면 보호층이 100 내지 10000Å의 두께를 가지며 상기 에칭된 표면을 덮도록 불소 원자로 피착된 에칭된 표면을 갖게 되므로써 수광 부재를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재 생성 방법.
제13항에 있어서, 단계(c)에서의 상기 표면 보호층의 형성은 100 mTorr 이하의 내압에서 수행되는 것을 특징으로 하는 수광 부재 생성 방법.
제13항에 있어서, 단계(c)에서의 상기 표면 보호층의 형성에 사용된 고주파 전력은 원료 가스용으로 1W/cc이상의 와트수를 갖는 것을 특징으로 하는 수광 부재 생성 방법.
제13항에 있어서, 단계(d)에서 에칭될 상기 표면측 층 영역의 두께는 100Å보다 큰 것을 특징으로 하는 수광 부재 생성 방법.
제13항에 있어서, 상기 광도전층은 1㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 수광 부재 생성 방법.
제13항에 있어서, 단계(d)에서 사용된 불소 함유 가스는 CF₄, CHF₃, C₂F₆, ClF₃, CHClF₂, F₂, C₃F₈, 및 C₄F₁₀으로부터선택된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재 생성 방법.
제13항에 있어서, 단계(c)에서의 탄화수소는 CH₄를 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재 생성 방법.
비단 결정 탄소 물질로 구성되며 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 인가함으로써 불소 함유 가스 분위기에서 에칭된 표면을 갖는 표면 보호층을 갖는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
제20항에 있어서, 전자 사진술에 사용되는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
수광 부재를 생성하는 방법에 있어서, 50MHz 내지 450MHz의 발진 주파수를 갖는 고주파 전력을 인가함으로써 불소 함유 가스 분위기에서 비단결정 탄소 물질 표면을 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재 생성 방법.