KR100230540B1 - 수광 부재 제조 방법, 수광 부재, 수광 부재를 갖는 전자 사진식 장치 및 수광 부재를 사용하는 전자 사진 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 방법에서는 자체의 내압을 감소시킬 수 있는 반응로에서 탄소 원자와 수소 원자 및 질소 원자 중 적어도 하나를 함유하는 비단결정 재료의 층을 형성하여 이를 50MHz 내지 450MHz인 고주파 전력을 인가한 상태에서 실리콘 원자로 주로 구성되고 기판 상에 형성된 비단결정 광전도층 상에 에칭하며, 표면층을 형성하도록 상기 형성 및 에칭 단계를 복수회 반복한다.
표면층 등의 수광 부재는 장기간 사용시에도 소제 성능이 손상되지 않고 코로나 방전 산출물의 부착을 일으키지 않으며, 드럼에 가열 수단이 마련되어 있지 않더라도 약한 화상, 흐린 화상 및 불균일 화상 밀도를 일으키지 않는다.
Description
본 발명은 수광 부재(light-receiving member) 제조 방법과, 상기 방법에 의해 제조된 수광 부재와, 수광 부재를 갖는 전자 사진식 장치와, 수광 부재를 사용하는 전자 사진 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 어떠한 환경에서도 화상 흐림 및 화상 번짐이 없는 고품질의 화상을 얻을 수 있고 우수한 소제(cleaning) 성능을 갖는 수광 부재를 제조하는 방법과, 상기 방법에 의해 제조된 수광 부재와, 수광 부재를 갖는 전자 사진식 장치와, 수광 부재를 사용하는 전자 사진 방법에 관한 것이다.
전자 사진식 감광 부재에 사용되는 수광 부재를 위한 재료로서, 셀레늄, 황화 카드뮴, 산화 아연 및 비결정질 실리콘(이하, "a-Si"라 하기로 한다) 등의 무기재료와, 유기 재료가 다양하게 제안된다. 이들 중에서 a-Si로 대표되는 실리콘 원자를 주성분으로 함유하는 비단결정 증착 피막(non-single-crystalline deposited film)은 고성능이고 내구성이 높으며 환경 오염이 없는 감광 부재용 재료로서 제안되었으며, 불소 또는 염소 등의 할로겐 원소 및/또는 수소를 함유하는 a-Si의 비결정질 증착 피막을 예로 들 수 있다. (예컨대, 수소 또는 할로겐은 댕클링 결합(dangling bond)을 보상한다). 이들 중 일부는 실용화되었다.
미국 특허 제4,265,991호는 주로 a-Si로 구성된 광전도층을 구비하는 전자 사진식 감광 부재에 관한 기술을 기재하고 있다.
이러한 a-Si 감광 부재는 표면 경도가 높고, 반도체 레이저(770nm 내지 800nm)등의 긴 파장을 갖는 빛에 대해 높은 감도를 나타내며, 반복 사용에 의한 열화가 거의 없다는 이점을 갖는다. 따라서, 이들은 고속 복사기 및 LBP(레이저 빔 프린터) 등의 전가 사진식 장치용 감광 부재로 널리 사용되고 있다.
이러한 실리콘형 비단결정 증착 피막을 형성하는 방법으로서, 많은 방법이 당해 기술 분야에서 공지되어 있으며, 예컨대 스퍼터링법, 원료 가스가 열(열 CVD) 에 의해 분해되는 방법, 원료 가스가 빛(광 CVD)에 의해 분해되는 방법 및 원료 가스가 플라즈마(플라즈마 CVD)에 의해 분해되는 방법이 있다. 특히, 직류, 고주파(RF 또는 VHF) 또는 마이크로파를 이용함으로써 생성된 글로우 방전에 의해 원료가스가 분해되어 유리, 석영, 내열성 합성 수지 필름, 스테인레스강 또는 알루미늄과 같은 임의의 요구되는 기판 상에 증착 피막을 형성하게 하는 방법인 플라즈마 CVD는, 전자 사진술에서 사용되는 비결정질 실리콘 증착 피막을 형성하는 방법뿐만 아니라 다른 용도의 증착 피막을 형성하는 방법에서도 널리 실용화되고 있다. 이를 위한 장치도 다양하게 제안되었다.
최근에는, 전자 사진식 감광 부재에의 적용을 고려하여, 피막 품질 및 제조성을 향상시키려고 하며, 이를 위해 다양한 수단이 연구되고 있다.
특히, 고주파 전력을 사용하는 플라즈마 방법이 널리 사용되는데, 그 이유는 방전 안정성이 높고 산화물 피막 및 질화물 피막 등의 절연재의 형성에 사용될 수 있다는 여러 이점 때문이다.
게다가, 최근에는, 1987년 발행된 플라즈마 화학 및 플라즈마 처리 제7권 제3호의 제267면 내지 제273면에 기재된 평행 평판식 플라즈마 CVD를 사용하여 20MHz 이상의 고주파에서 수행되는 플라즈마 CVD가 주목을 받고 있으며, 이는 방전 주파수를 종래에 사용된 13.56MHz 이상으로 함으로써 증착 피막의 성능을 저하시킴이 없이 증착율을 향상시킬 수 있음을 보여준다. 방전 주파수를 이러한 방식으로 높이는 것은 스퍼터링에 대하여 보고되었고 최근에 널리 연구되고 있다.
a-Si 수관 부재를 포함하는 여러 종류의 종래의 수광 부재의 대전 및 전하 제거 수단으로서, 거의 모든 경우에서 와이어 전극(예컨대, 직경이 50㎛ 내지 100㎛인 텅스텐 등의 금속 와이어) 및 차폐판을 포함하는 코로나 조립체(코로트론, 스코로트론)가 사용된다. 특히, 고전압(약 4kV 내지 8kV)을 코로나 조립체의 와이어 전극에 인가함으로써 생성된 코로나 전류는, 수광 부재의 표면을 대전시키고 이로부터 전하를 제거하도록 수광 부재의 표면에 작용하게 된다. 코로나 조립체는 균일한 대전 및 전하 제거에 있어서 우수하다.
그러나, 코로나 방전은 대량의 오존(O3) 발생을 수반한다. 발생된 오존은 공기 중의 질소를 산화시켜 질소 산화물(NOx)을 생성하게 한다. 따라서, 질소 산화물은 공기 중의 물과 추가로 반응하여 질산 등을 생성하게 한다. 질소 산화물 및 질산 등의 코로나 방전에 의해 생성된 산출물(이하 "코로나 방전 산출물"이라 한다)은 수광 부재 및 그 주변 기계에 점착되고 퇴적되어 이들 표면을 오염시킬 수 있다. 이러한 코로나 산출물은 강한 수분 흡수력을 가져, 수분을 흡수한 수광 부재 표면이 점착된 코로나 방전 산출물의 수분 흡수력으로 인해 낮은 저항을 가지게 하며, 이는 전하 보유성이 전체적으로 또는 부분적으로 상당히 하락하게 하며 흐린 화상 또는 번진 화상과 같은 잘못된 화상(수광 부재의 표면 상의 전하가 표면 방향으로 누설되어 정전 잠상의 패턴의 변형 또는 불형성을 야기하게 하는 상태)을 야기하도록 한다.
코로나 조립체의 차폐판의 내부면에 점착된 코로나 방전 산출물은 전자 사진식 장치가 운전되는 동안뿐만 아니라 장치가 예컨대 심야에 정지 상태에 있는 동안에도 증발하여 유리된다. 이렇게 증발하여 유리된 코로나 방전 산출물은 코로나 조립체의 방전 개구에 대응하는 부분에서 수광 부재의 표면에 점착되어 수분의 추가 흡수를 야기하게 한다. 따라서, 수광 부재의 표면은 낮은 저항을 갖게 된다. 그러므로, 장치가 일시 정지 후에 다시 운전될 때 최초로 출력된 첫 번째 복사물 또는 첫 번째 복사물에 후속하는 일부의 시트(sheet)의 복사물은 장치가 정지 상태에 있는 동안 정지해 있던 코로나 조립체의 개구에 대응하는 구역에서 흐린 화상 또는 번진 화상이 일어나게 하기 쉽다. 이러한 것은 코로나 조립체가 AC 코로나 조립체인 때 특히 발생하기 쉽다. 더구나, 수광 부재가 a-Si 수광 부재인 경우에, 코로나 방전 산출물로 인한 흐린 화상 또는 번진 화상은 크게 문제가 될 수 있다.
구체적으로, a-Si 수광 부재는 다른 수광 부재에 비해 대전 및 전하 제거 효율이 약간 하락하며(a-Si 수광 수배는 소정의 대전 및 전하 제거 전위를 얻기 위하여 대량의 코로나 대전 전류를 필요로 하기 때문임), 따라서 a-Si 수광 부재 상에 인가된 코로나 방전에 의한 대전 및 전하 제거는 다른 수광 부재의 경우에 비해 높은 전압을 코로나 조립체에 인가하여 대전 전류량을 크게 증가시키면서 수행된다.
a-Si 수광 부재는 고속 전자 사진식 장치에 주로 사용된다. 이러한 경우에, 대전 전류량은 예컨대 2,000㎂에 이른다.
코로나 대전 전류량은 생성된 오존량과 비례하므로, 오존은 수광 부재가 a-Si 수광 부재이고 대전 및 전하 제거가 코로나 대전에 의해 수행될 때 특히 대량으로 생성되며, 따라서 코로나 방전 산출물로 인한 흐린 화상 또는 번진 화상이 크게 문제가 될 수 있다.
게다가, a-Si 수광 부재의 경우에, 이들은 다른 감광 부재에 비해 매우 큰 표면 경도를 가지며, 따라서 소제 등의 단계에서 임의의 증착물 및 수광 부재가 에칭되어 제거되는 것이 어려우며, 수광 부재의 표면에 점착된 코로나 방전 산출물이 항상 남아 있기 쉽다.
따라서, 종래의 경우에, 수광 부재를 가열하기 위한 히터가 수광 부재 내부에 마련되거나 고운 공기 송풍기에 의해 수광 부재에 고온 공기가 송풍되었으며, 수광 부재의 표면은 수광 부재의 표면을 건조 상태로 유지하도록(30℃ 내지 50℃로) 가열되어 수광 부재의 표면에 점착된 코로나 방전 산출물이 수분을 흡수하지 않게 하고 수광 부재의 표면이 낮은 저항을 갖도록 하며, 이에 의해 화상의 흐름 또는 화상의 번짐과 같은 현상이 방지된다. 이러한 수단이 일부의 경우에 채용되었다. 특히, a-Si 수광 부재의 경우에, 이러한 가열 및 건조 수단은 일부의 경우에 필수 수단으로서 전자 사진식 장치에 합체된다.
이러한 전자 사진식 장치의 현상 조립체는 가동 자석 등이 내부에 마련된 회전식 원통형 현상제 운반 부재를 갖는다. 이러한 운반 부재 상에는 토너 또는 토너 및 캐리어의 혼합물인 얇은 현상제 층이 형성되고, 현상제는 정전 잠상이 형성된 수광 부재로 정전기적으로 전달된다. 이러한 시스템은 널리 채용되었다. 일본국 특허 출원 공개 제54-43037호, 제58-144865호, 제60-7451호 등은 이러한 시스템의 일례를 기재하고 있다. 현상제로서, 자성 입자를 함유하는 현상제, 즉 토너 및 캐리어의 혼합물 또는 토너 내에서 자철광을 함유하고 캐리어를 함유하지 않는 현상제가 사용될 수 있다.
이러한 시스템에서, 수광 부재로부터의 열에 의해, 수광 부재에 대면한 회전식 원통형 현상제 운반 부재의 부분은 팽창하여 회전식 원통형 현상제 운반 부재와 수광 부재 사이의 거리가 현상제를 현상하는 부분에서 짧게 될 수 있다. 이는 이들 사이의 전기장을 더욱 강하게 하여 현상제가 통상의 경우에 비해 보다 용이하게 전달되도록 한다. 또한, 이는 회전식 원통형 현상제 운반 부재와 수광 부재 사이의 거리가 큰 부분에 대향한 부분에도 영향을 끼쳐, 전기장이 작게 되게 하여 일부의 경우에서의 통상적인 것에 비해 현상제가 전달되는 것을 곤란하게 한다. 결국, 화상 밀도는 회전식 원통형 운반 부재의 회전 주기 내에서 부분적으로 높거나 낮게 변할 수 있다. 이러한 현상의 발생은 전자 사진식 장치의 출력 화상의 품질을 크게 손상시킨다. 따라서, 수광 부재가 가열되지 않을 지라도 흐린 화상 또는 번진 화상 모두가 발생하지 않는 수광 부재를 제공하려고 시도되어 왔다.
게다가, 대전, 노출, 현상, 전사 및 블레이드에 의한 긁음 소제를 수행하는 분리 및 소제의 단계들을 연속적으로 반복하는 전자 사진식 장치에서, 이렇게 반복된 작동은 수광 부재의 표면의 마찰 저항을 점차적으로 증가시킬 수 있다. 마찰저항의 증가는 잔류 현상제(또는 토너)의 제거를 위한 소제 성능을 크게 저하시킨다. 복사 단계가 이러한 상태로 반복된다면, 현상제의 미세 입자 또는 현상제에 함유된 스트론튬 티탄산염 및 실리카 등의 외부 첨가제의 미세 입자들은 분산되어서 코로나 조립체의 와이어 전극(이하 "코로나 조립체 와이어"라 한다)에 점착되어 방전 불균일을 야기하게 한다. 일단, 방전 조립체의 와이어 오염에 의해 방전 불균일이 야기되면, 줄 무늬의 공란 구역, 화상 전체에 걸쳐 분산된 자 눈금형(또는 파동형) 안개 현상 및 주기적이지 않게 국부적으로 발생된 흑점(직경이 0.1mm 내지 0.3mm)등이 야기되어 출력화상의 품질을 크게 저하시키게 한다. 또한, 일단 코로나 와이어 오염이 발생되면, 오염된 부분과 수광 부재 사이에 비정상 방전이 야기되어 수광 부재의 표면이 파손되어서 잘못된 화상을 야기하게 한다.
본 발명은 앞에서 논의된 문제점을 해결하기 위하여 이루어졌다. 따라서, 본 발명의 목적은 대전, 노출, 현상, 전사 및 블레이드에 의한 긁음 소제를 수행하는 분리 및 소제의 단계들을 연속적으로 반복하는 전자 사진식 장치에서 코로나 조립체 와이어의 오염을 야기하지 않고 토너가 분산되지 않게 하며 마찰 저항이 낮은 수광 부재를 제공하는 것과, 코로나 방전에 의해 생성된 코로나 방전 산출물의 점착이 없는 수광 부재를 제공하는 것과, 환경 조건에 대해 염려할 필요가 없고 수광 부재를 가열하는 어떠한 수단도 마련하지 않고도 흐린 화상 및 번진 화상이 없는 고품질의 화상을 얻을 수 있는 수광 부재를 제공하는 것과, 이러한 수광 부재를 구비하는 전자 사진식 장치와 이러한 수광 부재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탄소 원자, 산소 원자 및 질소 원자 중 적어도 한 종류를 함유하는 비단결정 재료의 층의 교번적인 형성을 복수회 반복하는 단계와, 표면층을 형성하도록 내압을 감소시킬 수 있는 반응로 내에서 기판 상에서 층을 에칭하는 단계를 포함하는 수광 부재 제조 방법과 ; 이러한 방법에 의해 제조된 수광 부재와 ; 수광 부재를 구비하는 전자 사진식 장치와 ; 수광 부재를 사용하는 전자 사진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판을 에칭하는 단계와, 탄소 원자, 산소 원자 및 질소 원자 중 적어도 한 종류를 함유하는 비단결정 재료의 층을 형성하는 단계와, 층을 에칭하는 단계를 포함하는 수광 부재 제조 방법과 ; 상기 방법에 의해 제조된 수광 부재와 ; 수광 부재를 구비하는 전자 사진식 장치와 ; 수광 부재를 사용하는 전자 사진 방법을 제공하는 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 수광 부재의 표명층의 구성의 양호한 실시예를 도시하는 개략 단면도.
제2도는 본 발명에서 적용될 수 있는 VHF-PCVD(초단파-플라즈마 화학 증착)에 의해 수광 부재를 제조하는 데 사용되는 증착 장치의 구성의 일 실시예를 도시하는 개략도.
제3(a)도 및 제3(b)도는 본 발명에 따른 수광 부재의 구성의 실시예들을 도시한는 개략 단면도.
제4도는 전자 사진식 장치의 실시예를 도시하는 개략 단면도.
제5도는 본 발명에서 적용될 수 있는 VHF-PCVD에 의해 수광 부재를 제조하는데 사용되는 증착 장치의 다른 실시예를 도시하는 개략 단면도.
제6도는 제5도에 도시된 증착 장치의 개략 횡단면도.
제7도는 제5도에 도시된 증착 장치의 전체 구성을 도시하는 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
104,304 : 표면층 301,2112,5115 : 기판
302 : 전하 주입 차단층 303 : 광전도층
305 : 전하 발생층 306 : 전하 전달층
2100,5100 : 증착 시스템 2110,5111 : 반응로
2119 : 진공계 2120,5119 : 전원
2200,5200 : 출발 가스 공급 시스템
본 발명은 탄소 원자, 산소 원자 및 질소 원자 중 적어도 한 종류를 함유하는 비단결정 재료의 층으로 구성된 표면층을 포함하는 수광 부재를 제조하는 방법으로서, 피막 형성을 교번적으로 반복하는 단계 및 반응로 내에서 복수회 에칭하는 단계를 포함하는 방법과 ; 이러한 방법에 의해 제조된 수광 부재와 ; 수광 부재를 구비하는 전자 사진식 장치와 ; 수광 부재를 사용하는 전자 사진 방법을 제공한다.
본 발명에서, 피막 형성 및/또는 에칭은 양호하게는 50MHz 내지 450MHz의 방전 주파수를 갖는 고주파 전력을 사용함으로써 수행된다. 표면층은 실리콘 원자 및/또는 수소 원자도 함유할 수 있다.
본 발명에서, 양호하게는 불소 원자가 표면층의 두께 방향으로 전체 구역에 함유될 수 있다.
에칭에서, 에칭 가스로서 불소 가스를 사용하는 것과, 층을 양호하게는 20Å이상의 깊이로, 더욱 양호하게는 50Å이상으로 에칭하는 것이 바람직하다.
양호하게는 불소 가스는 CF4, CHF3, 또는 ClF3일 수 있다.
한번 수행된 피막 형성 및 에칭에 의해 형성된 표면층에 대해서는, 층 두께가 양호하게는 10Å 내지 2,000Å, 더욱 양호하게는 40Å 내지 1,000Å인 것이 바람직하다.
표면층은 기판 상에 형성된 수광층에 마련될 수 있다. 수광층은 광전도성을 가질 수 있고, 수광층은 광전도층을 포함할 수 있다. 광전도층은 단일층 형태 또는 기능 분리 형태일 수 있다. 더욱이, 양호하게는 탄소 원자가 표면층에 함유될 수 있다.
본 발명에서, 불소 원자는 전술한 방법에 의해 표면층 내에 합체될 수 있어 표면층의 발수성을 향상시킬 수 있게 하고, 이에 의해 코로나 방전 산출물이 점착되는 것을 효과적으로 방지한다.
본 발명자들은 높은 발수성을 성취하기 위하여 실리콘 원자, 탄소 원자 및 수소 원자를 함유하는 표면층을 검토하였다. 결국, 본 발명자들은 표면층에 존재하는 탄소 원자의 댕글링 결함 또는 C-H 결합이 C-F 결합으로 대체됨과 동시에 최외측 포면에 존재하는 Si 의 댕글링 결합에 불소가 첨가(즉, 불소와 결합)될 때, 매우 높은 발수성 및 내구성을 갖는 표면층이 얻어질 수 있음을 알았다.
순수한 물의 액적이 평가 시료에 위치될 때 측정된 접촉각을 근거로 평가함으로써 이러한 발수성이 비교되었다. 접촉각이 커질수록 발수성이 더 높게 평가된다.
반면에, 표면층의 최외측 표면에만 불소가 첨가된 때, 대전, 노출, 현상, 전사, 블레이드에 의한 긁음 소제를 수행하는 분리 및 소제 단계들을 연속적으로 반복하는 전자 사진식 장치에서, 수광 부재의 최외각 표면이 토너 및 토너에 함유된 연마제에 의해 연마되어 발수성이 이러한 반복 작동의 결과로서 효과적이지 않게 된다는 것을 알았다. 또한, 불소 가스를 사용하여 불소 원자가 표면층 내로 능동적으로 합체될 수 있게 하려고 시도하였다. 그러나, 고주파 전력을 사용하는 플라즈마 처리 장치가 채용될 때, 피막 내에 불소 원자를 요구되는 대로 합체시키는 것은 용이하지 않다. 요구되는 정도의 불소 원자를 피막 내에 합체시킬 수 있을 지라도, 피막은 충분한 기계적 강도를 갖지 않으며 증착은 장시간 수행되어야만 한다, 따라서, 더욱 개선될 점들이 일부 있다.
본 발명자들은 상기 문제점을 검토하였다. 결국, 본 발명자들은 전술한 바와 같이 피막 형성 및 에칭을 복수회 반복함으로써 불소원자가 양호한 효율 및 요구되는 정도로 그리고 향상된 증착율로 표면층 내로 합체될 수 있음을 알았다.
또한, 본 발명자들은 불소 가스를 함유하지 않는 출발 가스(starting gas)를 사용하여 표면층 형성이 수행될 때에도, 불소 원자로 증착 피막이 형성되어 있는 표면을 미리 피복함으로써, 불소 원자와 탄소 원자 사이의 반응이 피막 형성 중에 표면 상에서 발생되고, 불소 원자가 터미네이터로서 합체된 탄소 원자의 3차원 망상 조직을 완전히 형성하게 한다는 것을 알았다. 이러한 결과로서, 충분한 기계적 강도를 가짐과 동시에 높은 발수성을 가지면서 불소 원자를 피막 내로 합체시킬 수 있다. 이러한 방법에서의 증착율은 표면이 불소 원소로 피복되지 않는 경우에서와 동일하며, 피막을 실제적인 사용에 충분한 큰 속도로 형성할 수 있다.
또한, 대전, 노출, 현상, 전사 및 블레이드에 의해 긁음 소제를 수행하는 분리 및 소제 단계들을 연속적으로 반복하는 전자 사진식 장치에 있어서, 수광층 상의 표면층의 최외측 표면이 토너 또는 토너에 함유된 연마제 등에 의해 연마될 지라도, 표면 보호층으로서 요구되는 경도와 최초 마찰 저항을 유지하면서, 불소를 항상 함유하고 발수성이 큰 표면층의 표면이 얻어질 수 있다. 본 발명에 따르면, 특히 50MHz 내지 450MHz 의 방전 주파수를 갖는 고주파 전력의 적용 하에 표면층을 형성함으로써 불소 원자는 양호한 효율 및 고밀도로 표면층으로 합체될 수도 있고, 따라서 본 발명은 토너 분산이 발생하지 않고 와이어 오염이 방지되면서 이러한 표면층이 우수한 소제 성능을 성취하는 데 효과적일 수 있다는 효과를 갖는다. 또한, 이러한 효과는 산소 원자 및 질소 원자가 함유된 경우에도 얻어졌다.
이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 내부에 확산된 불소 원자와 각각 결합된 불소 원자들을 포함하는 복수개의 교번 구역이 본 발명에 따라 피막 형성 및 에칭을 교번적으로 반복함으로써 마련된 표면층을 도시하는 개략 단면도이다. 제1도에서, 참조 부호 101은 불소 원자가 에칭 및 피막 형성에 의해 함유된 구역을 나타내고, 참조 부호 102는 불소 원자가 피막 형성 후의 에칭에 의해 결합된 상태로 존재하는 구역을 나타내며, 참조 부호 100은 표면층 또는 광전도층을 포함하는 수광층을 생성하기 위하여 형성된 층을 나타낸다. 제1도에 도시된 실시예에서, 표면층(104)은 8개의 층으로 구성된다. 표면층은 복수개의 층으로 구성될 수 있는 한 임의의 개수의 층으로 구성될 수 있고, 통상적으로 양호하게는 4개 내지 50개 층의 범위 내에 있다. 최외측 포면에 대해서는, 양호하게는 에칭이 이루어진 피막일 수 있다. 한 번 수행된 피막 형성에 의해 증착된 피막의 두께는 요구되는 대로 결정될 수 있고, 양호하게는 30Å 내지 2,500Å, 더욱 양호하게는 60Å 내지 1,000Å일수 있다. 또한, 각각의 층은 모든 층들에 대해 일정 조건 하에서 또는 층에 따라 변경된 조건 하에서 형성될 수 있다. 예컨대, 각각의 층은 탄소 함량이 표면을 향해 증가하는 방식으로 형성될 수 있다.
불소 원자는 다음과 같은 방식으로 표면층 내로 합체될 수 있다. 통상의 수광층의 형성에서처럼, 비결정질 실리콘 탄화물(이하 "a-SiC"라 한다)의 얇은 층이 증착된 후에 불소 가스가 도입되어 표면이 에칭되고 불소 원자가 그 표면과 결합되게 한다. 다음에, 하부 증착층의 표면 상의 불소 원자와 상부 증착층의 반응을 이용하여, a-SiC의 얇은 층이 그 위에 다시 증착되고 불소 원자를 함유하는 a-SiC 층이 형성되게 한다. 그리고 나서, 그 표면은 전술한 바와 같은 방식으로 에칭된다. 이러한 작업은 표면층이 소정의 두계를 갖게 될 때까지 반복됨으로써, 내부에 함유 된 불소 원자 및 각각 결합된 불소 원자를 포함하는 복수개의 교번 층이 형성될 수 있다. 따라서, 경도가 높고 발수성이 높은 표면층이 얻어질 수 있다.
표면층에 함유된 불소 원자를 층 두께 방향으로 불균일하게 분포된다. 특히, 표면층은 불소 원자의 함량이 큰 구역 및 불소 원자의 함량이 작은 구역을 갖는다. 예컨대, 표면층은 불소원자의 함량이 큰 구역들과, 상기 구역들 사이에 개재된 함량이 작은 구역을 갖는다. 표면층은 불소 원자의 함량이 큰 구역과 작은 구역 사이에 불소 원자가 없는 구역을 가질 수 있다.
에칭에 의해 제거된 층은 깊이가 양호하게는 약 20Å 내지 2,000Å, 더욱 양호하게는 50Å 내지 500Å일 수 있다.
불소 원자가 결합된 구역은 두께가 양호하기는 1Å 내지 500Å, 더욱 양호하게는 10Å 내지 50Å일 수 있다.
에칭에 사용된 불소 가스로서, 양호하게는 CF4, CHF3, CH2F3, CH3F, C2F6및 C1F3등의 불소 가스가 사용될 수 있다.
제2도는 본 발명에 따른 고주파 전원을 채용한 플라즈마 CVD 에 의해 수광 부재를 제조하는 증착 장치의 실시예를 개략적으로 도시한다.
대략적으로 말하면, 본 장치는 증착 시스템(2100), 출발 가스 공급 시스템(2200) 및 반응로(2110)의 내압을 감소시키는(도시하지 않은) 배출 시스템으로 구성된다. 증착 시스템(2100)의 반응로(2110)에서, 피막이 형성되고 접지에 연결된 원통형 기판(2112), 원통형 기판(2112)을 가열하는 히터(2113) 및 출발 가스 공급 파이프(2144)가 마련된다. 고주파 전원(2120)은 고주파 매칭 박스(2115)를 통해 반응로에 연결된다.
출발 가스 공급 시스템(2200)은 SiH4, H2, CH4, NO, B2H6및 CF4등의 출발 가스 및 에칭 가스를 위한 가스 실린더(2221 내지 2226), 밸브(2231 내지 2236 ; 2241 내지 2246 ; 2251 내지 2256) 및 질량 유동 제어기(2211 내지 2216)로 구성된다. 각각의 성분 가스를 위한 가스 실린더는 밸브(2260)를 통해 반응로(2110)의 가스 공급 파이프(2114)에 연결된다.
본 발명에서 표면층의 형성에 사용된 고주파 전원은 양호하게는 50MHz 내지 450MHz의 범위 내의 방전 주파수에서 사용될 수 있다. 450MHz 이상의 방전 주파수가 사용된다면, 방전 안정성 및 불균일성은 만족스럽지 않게 되고 방전은 국부적으로 될 수 있어, 증착 피막이 불균일한 층 두께를 가질 수 있다. 전원의 전력은 양호하게는 10W 내지 5,000W의 범위 내일 수 있고, 사용된 장치에 적당한 전력이 생성될 수 있는 한 전력의 범위에 대해서는 특별한 제한이 없다. 출력 변화 정도에 관해서는, 요구되는 피막이 형성될 수 있는 한 그 값에 대한 특별한 제한이 없다.
원통형 기판(2112)은 전도성 받침대(2123) 상에 배치되어 접지에 연결된다. 음전극(2111)은 전도성 재료로 구성되고 절연재(2121)로 절연된다. 전도성 받침대(2123)에 사용된 전도성 재료로서, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 납, 니켈, 코발트, 철, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스강 및 이들 중 2 이상의 것의 합성 재료가 사용될 수 있다.
음전극(2111)을 절연시키는 절연 재료로서, 세라믹, 테플론, 운모, 유리, 석영, 실리콘 고무, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 절연재가 사용될 수 있다.
고주파 매칭 박스(2115)로서, 고주파 전원(2120)과 부하 사이에서 매칭될 수 있는 한 임의의 구성을 갖는 것이 양호하게 사용될 수 있다. 매칭 방법으로서, 양호하게는 본 발명에 대해 어떠한 역효과도 미치지 않고 자동 또는 수동 제어될 수 있다.
고주파 전력이 인가되는 음전극(2111)을 위한 재료로서, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 납, 니켈, 코발트, 철, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스강 및 이들 중 2 이상의 것의 합성 재료가 사용될 수 있다. 음전극은 양호하게는 원통형이며, 선택적으로 타원형 또는 다각형일 수 있다.
음전극(2111)에는 선택적으로 냉각 수단이 마련될 수 있다. 구체적인 냉각수단으로서, 전극은 물, 액체 질소, 펠티어 장치 등으로 냉각될 수 있고, 이들은 각 경우의 요구에 따라 선택될 수 있다. 제2도에는, 절연 차폐판이 반응로(2110) 둘레에 마련된 실시예가 도시되어 있다.
원통형 기판(2112)은 임의의 재료로 만들어질 수 있고 그 용도에 따라 임의의 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 기판의 형상에 대해서는, 전자 사진식 감광 부재가 제조될 때 양호하게는 원통형이고, 선택적으로 평탄 형상 또는 임의의 다른 형상을 가질 수 있다. 기판 재료에 관해서는 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 납, 니켈, 코발트, 철, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스강 및 이들 중 2 이상의 것의 합성 재료뿐만 아니라, 폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐 염화물, 폴리비닐리덴 염화물, 폴리스티렌, 유리, 석영, 세라믹 및 전도성 재료로 피복된 종이 등의 절연 재료가 사용될 수 있다.
수광 부재의 형성 절차의 실시예를 제2도에 도시된 장치를 참조하여 설명하기로 한다.
원통형 기판(2112)은 반응로(2110) 내에 설치되고 반응로(2110)의 내부는 배출장치(도시되지 않음 ; 예컨대 진공 펌프)에 의해 비워진다. 후속적으로, 원통형 기판(2112)의 온도는 원통형 기판을 가열하는 히터(2112)에 의해 예컨대 20℃ 내지 500℃의 소정 온도에서 제어된다. 다음에, 수광 부재 형성용 원료 가스가 반응로(2110) 내로 유동되기 전에, 가스 실린더 밸브(2231 내지 2236) 및 반응로(2110)의 누설 밸브(2117)는 폐쇄되어 있음이 점검되고, 유입 밸브(2241 내지 2246), 유출 밸브(2251 내지 2256) 및 보조 밸브(2260)는 개방되어 있음이 점검된다. 그리고 나서, 주밸브(2118)는 반응로(2110) 및 가스공급 파이프(2116)의 내부를 비우기 위하여 개방된다.
이후에, 진공계(2119)가 약 5x10-6Torr의 압력을 나타낼 때, 보조 밸브(2260) 및 유출 밸브(2251 내지 2256)는 폐쇄된다. 이후에, 가스 실린더 밸브(2231 내지 2236)는 개방되어 가스가 가스 실린더(2221 내지 2226)로부터 각각 도입되고, 각각의 가스는 압력 제어기(2261 내기 2266)를 작동시킴으로서 2kg/cm2의 압력을 갖도록 제어된다. 다음에, 유입 밸브(2241 내지 2246)는 점차적으로 개방되어 가스가 질량 유동 제어기(2211 내지 2216) 내로 각각 도입되게 한다.
따라서, 전술한 절차를 통해 피막 형성의 개시 준비가 된 후에, 광전도층이 먼저 원통형 기판(2112) 상에 형성된다.
특히, 원통형 기판(2112)이 소정 온도를 가진 때에, 유출 밸브(2251 내지 2256) 중 필요한 몇 개의 유출 밸브와, 보조 밸브(2260)가 점차적으로 개방되어 요구되는 출발 가스가 가스 실린더(2221 내지 2226)로부터 가스공급 파이프(2114)를 통해 반응로(2110)내로 공급된다. 다음에, 질량 유동 제어기(2211 내지 2216)가 작동되어 각각의 출발 가스가 소정 비율로 유동하도록 조정되게 한다. 이 과정에서, 진공계(2119)를 관측하면서 주밸브(2118)의 분기가 조정되어 반응로(2110) 내부의 압력이 1Torr 이하의 소정 압력이 되게 한다. 내압이 안정된 때에, 고주파 전원(2120)은 소정 전력에서 설정되고, 1MHz 내지 450MHz의 주파수를 갖는 고주파 전력이 고주파 매칭 박스(2115)를 통해 음전극(2111)으로 공급되어 고주파 글로우 방전을 생성하도록 한다. 반응로(2110) 내로 공급된 출발 가스는 이렇게 생성된 방전 에너지에 의해 분해되어, 주로 실리콘 원자로 구성된 소정의 광전도층이 원통형 기판(2112)상에 증착되게 한다. 소정 두께를 갖는 피막이 형성된 후에, 고주파 전력의 공급이 중지되고 유출 밸브(2251 내지 2256)는 폐쇄되어 출발 가스가 반응로(2110) 내로 유동하는 것을 방지하도록 한다. 따라서, 광전도층의 형성은 완료된다.
광전도층을 포함하는 수광층의 구성 및 층 두께는 종래와 같이 선택될 수 있다.
광전도층 및 전하 주입 차단층을 포함하는 수광층은 비단결정 재료로 형성될 수 있다. 구체적으로 비결정 재료(미세 결정질도 포함), 다결정 재료 및 이들의 조합이 사용될 수 있다. 양호하게는, 이들 재료는 실리콘 원자 또는 게르마늄 원자를 함유한다. 필요하다면, 이들은 붕소, 비소, 인과 같이 전도성을 제어할 수 있는 원소뿐만 아니라 탄소, 산소 또는 질소 중 적어도 한 종류의 원소를 함유할 수 있다. 이들 원소는 균일하게 또는 불균일하게 분포될 수 있고, 이들 원소의 분포 및 함량은 요구되는 특성에 따라 결정된다.
양호하게는, 표면층은 탄소를 함유하고, 예컨대 a-SixC1-x(0 ≤x ＜ 1)로 나타낼 수 있다.
표면층이 광전도층 상에 형성될 때, 기본적으로 상기 작업이 반복될 수 있다. 즉, 피막 형성 가스 및 에칭 가스가 교번적으로 공급될 수 있다.
구체적으로 설명한다면, 유출 밸브(2251 내지 2256) 중 몇 개의 필요한 유출 밸브 및 보조 밸브(2260)는 점차적으로 개방되어, 표면층에 필요한 출발 가스가 가스 실린더(2221 내지 2226)로부터 가스공급 파이프(2114)를 통해 반응로(2110) 내로 공급되도록 한다.
다음에, 질량 유동 제어기(2211 내지 2216)는 작동되어 각각의 출발 가스가 소정 비율로 유동하도록 조정되게 한다. 이 과정에서, 진공계(2119)를 관측하면서 주밸브(2118)의 분기가 조정되어 반응로(2110) 내부의 압력이 1Torr 이하의 소정압력이 되게 한다. 내압이 안정된 때에, 고주파 전원(2120)은 소정 전력에서 설정되고, 50MHz 내지 450MHz의 범위 내의 주파수를 갖는 고주파 전력이 고주파 매칭박스(2115)를 통해 음전극(2111)으로 공급되어 고주파 글로우 방전을 생성하도록 한다. 반응로(2110) 내로 공급된 출발 가스는 이렇게 생성된 방전 에너지에 의해 분해되어 a-SiC 증착 피막이 형성된다. 소정 두께를 갖는 피막이 형성된 후에, 고주파 전력의 공급이 중지되고 유출 밸브(2251 내지 2256)는 폐쇄되어 출발 가스가 반응로(2110)내로 유동하는 것을 방지하도록 한다. 따라서, 증착 피막의 형성은 완료된다.
유출 밸브(2251 내지 2256) 중 몇 개의 필요한 유출 밸브 및 보조 밸즈(2260)는 점차적으로 개방되어, 에칭에 필요한 불소 가스가 가스 실린더(2221 내지 2226)로부터 가스공급 파이프(2114)를 통해 반응로(2110) 내로 공급되도록 한다.
다음에, 질량 유동 제어기(2211 내지 2216)는 작동되어 불소 가스가 소정 비율로 유동하도록 조정되게 한다. 이 과정에서, 진공계(2119)를 관측하면서 주밸브(2118)의 분기가 조정되어 반응로(2110) 내부의 압력이 1Torr 이하의 소정 압력이 되게 한다. 내압이 안정된 때에, 고주파 전원(2120)은 소정 전력에서 설정되고, 50MHz 내지 450MHz의 범위 내의 주파수를 갖는 고주파 전력이 고주파 매칭박스(2115)를 통해 음전극(2111)으로 공급되어 고주파 글로우 방전을 생성하도록 한다. 반응로(2110) 내로 공급된 불소 가스는 이렇게 생성된 방전 에너지에 의해 분해되고 상기 증착 피막과 반응하여, 증착 피막의 에칭 처리가 수행되게 한다. 증착 피막의 소정 깊이로의 에칭 이후에, 고주파 전력의 공급이 중지되고 유출 밸브(2251 내지 2256)는 폐쇄되어 불소 가스가 반응로(2110) 내로 유동하는 것을 방지하도록 한다. 따라서, 증착 피막의 에칭 처리가 완료된다. 피막 형성을 위한 이전의 작업과 에칭을 위한 본 작업은 요구되는 층 두께가 얻어질 때까지 교번적으로 반복된다.따라서, 표면층이 형성된다.
피막 형성 가스 및 불소 가스가 상호 교체될 때, 반응로(2110) 내에 남아 있는 가스는 매회 제거될 수 있다. 더욱 양호하게는, 피막 점착의 관점으로부터 질량 유동 제어기에서의 유량은 반응로를 깨끗이 비우지 않고도 교번적으로 제어될 수 있고, 방전에 관해서는 방전은 방전을 매회 정지시키지 않고도 연속적으로 수행될 수 있다.
피막 형성이 수행되는 동안에, 원통형 기판(2112)은(도시되지 않은) 구동 수단에 의해 소정 속도로 회전될 수 있다.
이러한 장치에 의해 형성된 증착 피막은 a-Si 감광 부재를 예로 들 수 있다. 통상의 a-Si 감광 부재의 단면이 제3(a)도 및 제3(b)도에 개략적으로 도시되어 있다.
제3(a)도는 기능적으로 분리되지 않은 단일층으로 형성된 광전도층(303)을 포함하는 단일층 감광 부재를 도시한다. 제3(b)도는 전하 발생층(305) 및 전하 전달층(306)으로 분리된 광전도층을 포함하는 기능 분리 감광 부재의 실시예를 도시한다.
제3(a)에 도시된 a-Si 수광 부재는 알루미늄 등으로 제조된 전도성 기판(301)과, 전도성 기판(301)의 표면 상에 중첩 형성된 전하 주입 차단층(302), 광전도층(303) 및 표면층(304)을 순서대로 구비한다. 여기에서, 전하 주입 차단층(302)은 전도성 기판(301)으로부터 광전도층(303)으로의 전하 주입을 차단하도록 형성되고, 선택적으로 제공된다. 광전도층(303)은 적어도 실리콘 원자를 함유하고 광전도성을 나타내는 비단결정 재료, 양호하게는 비결정질 재료로 형성된다. 또한, 표면층(304)은 적어도 탄소 원자, 수소 원자 및 불소 원자를 함유하고, 전가 사진식 장치에 형성된 잠상을 담지할 수 있는 능력을 갖는다. 이하의 설명에서, 전하 주입 차단층(302)은 전하 주입 차단층(302)이 마련되었는지의 여부에 따라 효과가 달라지는 경우를 제외하고는 마련되어 있는 것으로서 간주한다. 전하 주입 차단층(302)의 기능은 광전도층(303)으로 합체될 수 있다.
제3(b)도에 도시된 a-Si 수광 부재는 기능 분리 형태의 것으로서, 광전도층(303)은 적어도 실리콘 원자 및 탄소 원자를 함유하는 비단결정 재료, 양호하게는 비결정질 재료로 형성된 전하 전달층(306)과, 적어도 실리콘 원자를 함유하는 비결정질 재료로 형성된 전하 발생층(305)을 포함하며, 이들 층은 상기 순서대로 형성된다.이러한 수광 부재가 빛에 노출된 때, 전하 발생층(305)에서 주로 생성된 캐리어는 전하 전달층(306)을 통해 전도성 기판(301)에 도달한다. 부가적으로, 전하 발생층(305) 및 전하 전달층(306)은 제3(b)도에 도시된 것과 역순으로 마련될 수 있는데, 즉 전하 발생층(305)이 전도성 기판(301)쪽에 마련될 수도 있다.
제4도는 전자 사진식 장치에 의해 예시된 화상 형성 방법의 실시예를 설명하는 것으로서, 전자 사진식 장치의 실시예를 개략적으로 도시한다. 수광 부재(401)는 수광 부재(401)의 내부를 따라 마련된 표면 히터(423)에 의해 온도 제어 가능하게 설정되며, 필요에 따라 화살표 X의 방향으로 회전된다. 수광 부재(401) 둘레에는, 주 코로나 조립체(402), 정전 잠상 형성부(403), 현상 조립체(404), 전사 매체 공급 시스템(405), 전사 코로나 조립체[406(a)], 소제기(450), 전달 시스템(408), 전하 제거 광원(409) 등이 필요에 따라 마련된다.
화상 형성 방법의 실시예를 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다. 수광 부재(401)는 +6kV 내지 +8kV의 고전압이 인가되는 주 코로나 조립체(402)에 의해 균일하게 정전기적으로 대전된다. 램프(410)로부터 방출된 빛은 원본 유리판(411)상에 위치된 원본(412)으로부터 반사되고 거울(413,414,415)을 통과하며, 정보를 동반하는 빛으로서 화상이 렌즈 유니트(417)의 렌즈(418)를 통해 형성되고 나서 거울(416)을 통해 안내되며 정전 잠상 형성부로 투사되어, 정전 잠상이 수광 부재 상에 형성되도록 한다. 이러한 잠상에 대해, 음극성을 갖는 토너가 현상 조립체에 형성되도록 한다. 이러한 노출은 원본으로부터 반사된 빛을 사용하지 않고 LED 어레이, 레이저 빔, 액정 셔터 어레이 등을 사용하여 수행될 수 있어, 정보를 동반하는 빛이 주사되어 주사 노출을 수행하도록 한다.
반면에, 종이 등의 전사 매체(또는 기록 매체)(P)는 전사 매체 공급 시스템(405)을 통과하고, 레지스트 롤러(422)에 의해 선단부 이송 타이밍이 조정되면서 수광 부재(401)의 방향으로 공급된다. 토너의 극성과 반대인 극성을 갖는 양극성 전기장은 +6kV 내지 +8kV의 고전압이 인가되는 전사 코로나 조립체[406(a)]와 수광 부재(401)의 표면 사이의 간극에서 전사 매체(P)의 배면에 부여된다. 결국, 수광 부재의 표면 상에 형성된 음극성 토너 화상은 전사 매체(P) 로 전사된다. 다음에, 12kVpp 내지 14kVpp 및 300Hz 내지 600Hz의 고전압을 갖는 AC 전압이 인가 되는 분리 코로나 조립체[406(a)]에 의해 전사 매체(P)가 수광 부재(401)로부터 분리된다. 후속적으로, 전사 매체(P)는 전사 매체 전달 시스템(408)을 통과하여 정착 시스템(424)에 도달하게 되며, 정착 조립체(424)에서 토너 화상이 정착되고 정착된 화상을 갖는 전사 매체(P) 는 장치 외부로 배출된다.
수광 부재(401) 상에 잔류하는 토너는 소제기(450) 내에 마련된 실리콘 고무도는 우레탄 고무 등의 탄성 재료로 제조된 소제 로러(407) 및 소제 블레이드(421)에 의해 수집되고, 잔류 정전 잠상은 전하 제거 광원(409)으로부터의 빛에 노출됨으로서 지워진다.
부수적으로, 참조 부호 420은 전사 매체(P)의 폭을 지나 연장된 부분에서 수광 부재(401)의 화상 없는 구역에 토너가 점착하지 않도록 수광 부재(401)를 빛에 노출시키기 위하여 마련된 블랭크 노출 LED를 나타낸다.
제5도, 제6도 및 제7도는 제2도에 도시된 장치와 다른 형태를 갖고 VHF 플라즈마 CVD에 의해 수광 부재를 제조하는 장치(대량 생산용)의 실시예를 도시하는 개략도이다. 제7도는 본 방치의 전체 구성을 개략적으로 도시한다. 제5도는 반응로의 일부분에서의 종단면을 개략적으로 도시한다. 제6도는 반응로의 일부분에서의 횡당면을 개략적으로 도시한다.
제5도 내지 제7도에서, 참조 부호 5100은 압력이 감소된 대기에서 유지될 수 있도록 구성된 증착 시스템을 나타낸다. 참조 부호 5113은 반응로(5111)의 내부로 개방되고 타단부에서(도시되지 않은) 배출 시스템과 연통하는 배출 튜브를 나타낸다. 참조 부호 5130은 복수개의 원통형 전도성 기판(5115)에 의해 둘러싸인 방전 공간을 나타낸다. 고주파 전원(5119)은 고주파 매칭 박스(5112)를 통해 음전극(5118)에 전기 연결된다. 원통형 전도성 기판(5115)들은 받침대(5121) 상에 설치된 상태로 회전축(5114) 둘레에 각각 마련된다. 출발 가스 공급 시스템(5200)은 SiH4, H4, CH4, N2, B2H6및 CF4등의 출발 가스 및 에칭 가스가 각각 담긴 가스 실린더(5221 내지 5226)와, 밸브(5231 내지 5236 ; 5241 내지 5246 ; 5251 내지 5256)와, 질량 유동 제어기(5211 내지 5216)를 갖는다. 각각의 출발 가스용 가스 실린더는 밸브(5260)를 통해 반응로(5111) 내의 가스 공급 파이프(5117)에 연결된다.
본 발명에서 사용된 고주파 전원으로서, 적어도 표면층의 형성을 위한 방전주파수로서 50MHz 내지 450MHz의 범위 내의 주파수를 갖는 전력을 낼 수 있는 한 어떠한 전원도 사용될 수 있다. 물론, 다른 층(또는 구역)을 형성하기 위하여, 표면층의 형성을 위한 주파수와 다른 범위 내의 주파수를 갖는 전력을 출력할 수 있도록 전원을 제어하거나, 이러한 전력을 출력할 수 있도록 추가의 전원을 제공하는 것도 바람직하다. 출력되는 전력에 대해서는, 10W 내지 5,000W의 범위 내의 출력 전력에서 사용되는 장치에 적당한 출력 전력을 발생시킬 수 있는 한 임의의 출력 전력을 갖는 전원이 사용될 수 있다.
출력 변화 정도에 관해서는, 이에 대한 특별한 제한이 없다.
고주파 매칭 박스(5112)에 관해서는, 고주파 전원(5119)과 부하 사이에서 매칭할 수 있는 한 임의의 구성을 갖는 것도 양호하게 사용될 수 있다. 매칭 방법으로서, 양호하게는 본 발명에 어떠한 역효과도 미치지 않고 자동 또는 수동 제어될 수 있다.
고주파 전력이 인가되는 음전극(5118)을 위한 재료로서, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 납, 니켈, 코발트, 철, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스강 및 이들 중 2 이상의 것의 합성 재료가 사용될 수 있다. 음전극은 양호하게는 원통형이며, 선택적으로 타원형 또는 다각형일 수 있다. 음전극(2111)에는 선택적으로 냉각 수단이 마련될 수 있다. 구체적인 냉각수단으로서, 전극은 물, 액체 질소, 펠티어 장치 등으로 냉각될 수 있고, 이들은 각 경우의 요구에 따라 선택될 수 있다.
원통형 기판(5115)은 임의의 재료로 만들어질 수 있고 그 용도에 따라 임의의 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 기판의 형상에 대해서는, 전자 사진식 감광 부재가 제조될 때 양호하게는 원통형이고, 선택적으로 평탄 형상 또는 임의의 다른 형상을 가질 수 있다. 기판 재료에 관해서는 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 납, 니켈, 코발트, 철, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스강 및 이들 중 2 이상의 것의 합성 재료뿐만 아니라, 폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐 염화물, 폴리비닐리덴 염화물, 폴리스티렌, 유리, 석영, 세라믹 및 전도성 재료로 피복된 종이 등의 절연 재료가 사용될 수 있다.
이하에서는 실험예를 제시함으로써 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이러한 것들로 결코 제한되지 않는다.
[실험예 1]
수광 부재는 제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 표 1에 나타낸 조건 하에서 제조되었다. 표면층은 피막 형성 및 에칭을 반복하면서 증착 피막을 차례로 중첩 형상함으로써 형성되었다. 여기에서, 표 1에 나타낸 조건 하에서의 피막 두께가 1,000Å인 증착 피막의 형성 및 표 2에 나타낸 조건 하에서 500Å의 깊이로 에칭하기 위한 1,000Å 두께의 증착 피막의 에칭 처리가 반복되어, 불소원자를 함유하고 총 3,000Å의 층 두께를 갖는 표면층을 형성하도록 한다. 불소 공급원으로서 CF4, CHF3, 및 C1F3가 각각 사용되어, 3종류의 불소 공급원에 대응하여 3개의 수광 부재가 제조되도록 하였다.
상기 3개의 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각을 접촉각 측정기를 사용하여 측정되었다. 결국, 모든 수광 부재는 100°이상의 접촉각을 나타냈고, 높은 발수성을 성취하였다. 그리고 나서, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 3개의 수광 부재는 각각 복사기 상에 장착되었고, A-4 크기의 백지의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전이 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서 시험되었다. 상기 시험에서는, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 대전, 노출, 현상, 전사, 분리 및 긁음 소제 단계들이 순서대로 반복되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 3에 나타나 있다.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이 1,000,000매 운전에서 모든 수광 부재는 번진 화상 및 얼룩 등의 잘못된 화상이 전혀 야기하지 않았다. 1,000,000매 운전 이후에, 접촉각이 다시 측정되었다. 결과로서, 접촉각은 모든 수광 부재에서 100°이상이었고, 에칭에서 사용된 가스 종류에 관해서는 어떠한 불소 가스가 사용된 때에도 최초 발수성을 유지할 수 있다는 것을 알았다. 운전 중의 코로나 조립체와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 불균일 망판(halftone) 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
(망판 평가)
이하에서 제4도를 참조하여 불균일 망판 화상 밀도에 대한 평가 방법을 설명하기로 한다.
주 대전 조립체(402)의 전하 전류량은 현상 조립체(404)의 위치에서의 암부(dark portion) 전위가 400V가 되도록 제어되었다. 0.3의 반사 밀도를 갖는 원본(412)이 원본 유리판(411) 상에 위치되었고, 할로겐 램프(410)의 발광 전압은 명부(light portion) 전위가 200V가 되도록 제어되었으며, A-3 크기의 망판 화상이 형성되었다. 이렇게 형성된 화상을 사용하여 와이어 오염에 의해 야기된 라인 내의 임의의 불균일 밀도가 관찰되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과는 표 4에 나타나 있다.
1,000,000매 운전에서, 모든 수광 부재는 와이어 오염으로 인한 라인 내의 불균일 밀도를 야기하지 않았다. 상기 결과로부터, 에칭에 사용된 가스 종류에 관하여 어떠한 불소 가스가 사용된 때에도 최초의 발수성을 유지할 수 있다는 것을 알았다.
[실험예 2]
수광 부재는 표 1에 나타낸 조건 하에서 제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 제조되었다. 표면층이 형성된 후에, 피막 두께가 3,500Å인 증착 피막이 한번에 형성되었다. 이렇게 형성된 증착 피막은 표 2에 나타낸 조건 하에서 최외측 포면만 불소 처리에 의해 에칭되었고, 증착 피막은 표면층이 최종적으로 3,000Å의 두께를 갖도록 500Å의 깊이로 에칭되었다.
불소 가스로서 CH4, CHF3, 및 C1F3가 각각 사용되어, 3종류의 불소 가스에 대응하여 3개의 수광 부재가 제조되도록 하였다.
상기 3개의 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정되었다. 결과로서, 모든 수광 부재는 100°이상의 접촉각을 나타냈고 높은 발수성을 성취하였다.
그리고 나서, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 3개의 수광 부재는 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서의 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전에 의해 실험예 1과 동일한 방식으로 시험되었다. 상기 시험에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 대전, 노출, 현상, 전사, 분리 및 긁음 소제 단계들이 순서대로 반복되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 3에 나타나 있다.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이 1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재는 몇몇 경우에 500,000매 이후에서 번진 화상을 야기하였다.
1,000,000매 운전 이후에, 각각의 수광 부재의 접촉각이 다시 측정되었다. 결과로서, 모든 수광 부재에서 접촉각은 50°이하의 값이었다.
운전 중의 코로나 조립체 와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 실험예 1과 동일한 방식으로 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 4에 나타나 있다.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재에서 와이어 오염에 의해 야기된 라인 내의 불균일 밀도는 실용상 문제가 없는 수준이었다.
[실험예 3]
수광 부재는, 표면층의 형성에 있어서 증착 피막의 두께 및 에칭 처리에 의한 에칭 깊이가 아래의 표 5에 나타낸 5가지 방식으로 변화된 것을 제외하고는, 총 3,000Å의 층 두께를 갖는 표면층을 형성하도록 피막 형성 및 에칭을 반복하면서 실험예 1과 동일한 방식으로 제조되었다. CF4, 가스가 불소 공급원으로서 사용되었다.
상기 5개의 수광 부재[(A) 내지(E)]의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정되었다. 결과로서, 모든 수광 부재는 100°이상의 접촉각을 나타내었고 높은 발수성을 성취하였다.
다음에, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 5개의 수광 부재는 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서의 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전에 의해 실험예 1과 동일한 방식으로 시험되었다. 상기 시험에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 각각의 단계가 반복되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 6에 나타나 있다.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재는 번진 화상 및 얼룩 등의 잘못된 화상이 전혀 발생하기 않았다. 1,000,000매 운전 이후에, 접촉각이 다시 측정되었다. 결과로서, 모든 수광 부재에서 접촉각은 100°이상이었고, 매회의 에칭 깊이가 적어도 20Å인 한 최초 발수성을 유지할 수 있다는 것을 알았다.
운전 중의 코로나 조립체 와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 실험예 1과 동일한 방식으로 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 7에 나타나 있다.
1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재에서 와이어 오염으로 인한 라인내에서의 불균일 밀도는 발생하지 않았다. 상기 결과로부터 매회의 에칭 깊이가 적어도 20Å인 한 최초 발수성을 유지할 수 있다는 것을 알았다.
[실험예 4]
수광 부재는 표 1에 나타낸 조건 하에서 제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 제조되었다. 여기에서, 표면층은 층 두께가 3,000Å 이 되도록 에칭 단계를 삽입하지 않고 증착 피막을 연속 형성함으로써 형성되었다.
상기 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정되었다. 결과로서, 접촉각은 80°이었다.
다음에, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 상기 수광 부재는 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서의 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전에 의해 실험예 1과 동일한 방식으로 시험되었다. 상기 시험에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 각각의 단계가 반복되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 6에 나타나 있다.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 수광 부재는 100,000매 이후에서 번진 화상을 야기하였다. 1,000,000매 운전 이후에, 수광 부재의 접촉각이 다시 측정되었다. 결과로서, 접촉각은 20°이하의 값이었고, 불소원자를 함유하지 않는 표면층을 최초 발수성을 유지할 수 없다는 것을 확인하였다.
운전 중의 코로나 조립체 와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 실험예 1과 동일한 방식으로 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 7에 나타나 있다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 와이어 오염으로 인한 라인내에서의 불균일 밀도는 실용상 문제가 없는 수준이었다.
[실험예 5]
수광 부재는, 증착 피막의 두께 및 에칭 처리에 의한 에칭 깊이가 아래의 표 8에 나타낸 5가지 방식으로 변화된 것을 제외하고는, 총 4,000Å의 층 두께를 갖는 표면층을 형성하도록 피막 형성 및 에칭을 반복하면서 실험예 1과 동일한 방식으로 제조되었다. CF4, 가스가 불소 공급원으로서 사용되었다.
상기 6개의 수광 부재[(F) 내지(K)]의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정되었다. 결과로서, 모든 수광 부재는 100°이상의 접촉각을 나타내었고 높은 발수성을 성취하였다.
다음에, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 6개의 수광 부재는 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서의 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전에 의해 실험예 1과 동일한 방식으로 시험되었다. 상기 시험에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 각각의 단계가 반복되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 9에 나타나 있다.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재는 번진 화상 등의 잘못된 화상이 전혀 발생하지 않았다. 1,000,000매 운전 이후에, 접촉각이 다시 측정되었다. 결과로서, 수광 부재[(K)] 이외의 수광 부재에서 접촉각은 100°이상이었고, 최초 발수성을 유지할 수 있다는 것을 알았다. 그러나, 수광 부재[(K)]에 대해서는, 접촉각이 500,000매 운전 이후에 75°이었다. 모든 수광부재는 얼룩 등의 잘못된 화상을 발생시키지 않았다.
운전 중의 코로나 조립체 와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 실험예 1과 동일한 방식으로 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 10에 나타나 있다.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재에서 와이어 오염으로 인한 라인내에서의 불균일 밀도를 발생시키지 않았다.
상기 결과로부터, 피막 형성 및 에칭을 반복함으로써 형성된 증착 피막을 구비하는 표면층의 형성에 있어서, 각각의 증착 피막의 두께가 양호하게는 2,500Å이하라는 것을 알았다. 각각의 증착 피막의 두께가 30Å미만이라면, 증착 피막은 균일성이 불충분하게 되거나, 전체 표면 형성은 에칭 회수의 증가로 인해 장시간이 소요된다.
[실험예 6]
수광 부재는, 표면층이 아래의 표 11에 나타낸 조건 하에서 13.5MHz의 고주파 전력을 사용하여 형성되고 증착 피막이 형성되어 불소 처리에 의해 에칭되면서 피막 두께 및 에칭 깊이가 아래의 표 12에 나타낸 6가지 방식으로 변화된 것을 제외하고는, 총 4,000Å의 층 두께를 갖는 표면층을 형성하도록 피막 형성 및 에칭을 반복하면서 실험예 1과 동일한 방식으로 제조되었다. CF4가스가 불소 공급원으로서 사용되었다.
상기 6개의 수광 부재[(F') 내지(K')]의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정되었다. 결과로서, 모든 수광 부재는 100°이상의 접촉각을 나타내었고 높은 발수성을 성취하였다.
다음에, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 상기 6개의 수광 부재는 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서의 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전에 의해 실험예 1과 동일한 방식으로 시험되었다. 상기 시험에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 각각의 단계가 반복되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 9에 나타나 있다.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재[(K')] 이외의 모든 수광 부재는 번진 화상 등의 잘못된 화상이 전혀 발생하지 않았다. 1,000,000매 운전 이후에, 접촉각이 다시 측정되었다. 결과로서, 수광 부재[(K')] 이외의 수광 부재에서 접촉각은 75°이상이었고, 실용상 견딜 수 있는 발수성을 유지할 수 있다는 것을 알았다. 그러나, 수광 부재[(K')]에 대해서는, 접촉각이 1,000,000매 운전 이후에 50°이었다. 모든 수광 부재는 얼룩 등의 잘못된 화상을 발생시키지 않았다.
운전 중의 코로나 조립체의 와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 실험예 1과 동일한 방식으로 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 10에 나타나 있다.
표 10으로부터 알 수 있는 바와 같이. 1,000,000매 운전에 있어서, 와이어 오염에 의해 야기된 라인 내에서의 불균일 밀도는 실용상 문제가 없는 수준이었다.
그러나, 실험예 6의 모든 수광 부재는 1,000,000매 운전이 완료된 때에 분균일 밀도를 부분적으로 야기하였다.
상기 결과로부터, 표면층의 형성에서 사용된 고주파 전원이 50MHz 내지 450MHz의 주파수에서 사용될 때 피막의 구조가 더욱 조밀하게 만들어지고 불소 원자가 향상된 효율로 합체되며 소제 성능이 종래의 경우에 비해 더욱 향상될 수 있다는 것을 알았다.
[실험예 7]
수광 부재는 표 1에 나타낸 조건 하에서 제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 제조되었다. 표면층의 형성에 있어서, 증착 피막은 매회 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 증착 피막은 표 13에 나타낸 피막 두께를 각각 갖는 증착 피막을 구비하고 불소 원자를 함유하는 표면층을 형성하도록 500Å의 깊이로 에칭을 반복하면서 표 13에 나타낸 조건 하에서 각각 불소 처리되었다. CF4가스가 불소 공급원으로서 사용되었다.
상기 4개의 수광 부재[(L) 내지(O)]의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정되었다. 결과로서, 모든 수광 부재는 100°이상의 접촉각을 나타내었고 높은 발수성을 성취하였다.
다음에, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 상기 4개의 수광 부재는 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서의 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전에 의해 실험예 1과 동일한 방식으로 시험되었다. 상기 시험에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 각각의 단계가 반복되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 14에 나타나 있다.
1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재는 번진 화상 및 얼룩 등의 잘못된 화상이 전혀 발생하기 않았다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 효과는 한 쌍의 피막 형성 및 에칭 처리가 적어도 2회 반복 수행될 때 얻어질 수 있다.
운전 중의 코로나 조립체의 와이어 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 실험예 1과 동일한 방식으로 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 15에 나타나 있다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 모든 수광 부재에서 와이어 오염에 의한 라인내에서의 불균일 밀도는 발생하지 않았다.
[실험예 8]
수광 부재는 표 16에 나타낸 조건 하에서 제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 제조되었다. 표면층의 형성에 있어서, 증착 피막은 매회 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 증착 피막은 총 3,000Å의 층 두께를 갖고 불소 원자를 함유하는 표면층을 형성하도록 500Å의 깊이로 에칭을 반복하면서 표 2에 나타낸 조건 하에서 각각 불소 처리되었다.
상기 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정되었다. 결과로서, 수광 부재는 100°이상의 접촉각을 나타내었고 높은 발수성을 성취하였다.
다음에, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 상기 수광 부재는 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서의 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전에 의해 실험예 1과 동일한 방식으로 시험되었다. 상기 시험에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 각각의 단계가 반복되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 17에 나타나 있다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 수광 부재는 번진 화상 및 얼룩 등의 잘못된 화상이 전혀 발생하지 않았다.
운전 중의 코로나 조립체의 와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 실험예 1과 동일한 방식으로 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 18에 나타나 있다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 수광 부재는 와이어 오염으로 인한 라인내에서의 불균일 밀도를 발생하시키지 않았다.
상기 결과로부터 표면층이 다른 층의 층 구성 및 방전 주파수에 의해 영향 받지 않는다는 것을 알았다.
[실험예 9]
수광 부재는 표 1에 나타낸 조건 하에서 제5도 내지 제7도를 참조하여 설명된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 제조되었다. 표면층의 형성에 있어서, 매회 1,000Å의 피막 두께를 갖는 증착 피막의 형성 및 500Å의 깊이로의 에칭을 위해 표 2에 나타낸 조건 하에서 형성된 증착 피막의 불소 처리는 총 3,000Å의 층 두께를 갖고 불소 원자를 함유하는 표면층을 형성하도록 반복되었다.
상기 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정되었다. 결과로서, 수광 부재는 100°이상의 접촉각을 나타내었고 높은 발수성을 성취하였다.
다음에, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 상기 수광 부재는 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서의 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전에 의해 실험예 1과 동일한 방식으로 시험되었다. 상기 시험에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 운전은 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고 실험되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 19에 나타나 있다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 수광 부재는 번진 화상 및 얼룩 등의 잘못된 화상이 전혀 발생하지 않았다.
운전 중의 코로나 조립체 와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 실험예 1과 동일한 방식으로 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 20에 나타나 있다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에 있어서, 수광 부재는 와이어 오염에 의한 라인내에서의 불균일 밀도를 발생시키지 않았다.
상기 결과로부터, 본 발명의 제조 방법이 피막 형성 장치의 구성과 관계없이 양호한 결과를 발생시킨다는 것을 알았다.
[실험예 10]
수광 부재는 제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 제조되었다. 표 21에 나타낸 조건 하에서 하부 차단층, 광전도층 및 표면층이 형성되었다. 여기에서, 표면층을 구성하는 증착 피막 두께가 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 1,000Å 두께의 증착 피막은 500Å의 깊이로 피막을 에칭하도록 표 22에 나타낸 조건 하에서 에칭되었다. 이후에, 피막 형성 및 에칭 처리가 동일 조건하에서 반복되어, 총 3,000Å의 층 두께를 갖고 불소 원자를 함유하는 표면층을 형성하도록 한다. 불소 공급원으로서 CH4, CHF3, 및 C1F3가 각각 사용되어, 대응하여 3개의 수광 부재가 제조되었다.
상기 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여, 순수한 물에 대한 수광 부재 표면의 접촉각이 접촉각 측정기를 사용하여 측정되었다. 결과로서, 수광 부재들은 100°이상의 접촉각을 나타내었고 높은 발수성을 성취하였다.
그리고 나서, 상기 수광 부재들은 전술된 복사기 상에 각각 장착되었고, 화상 번짐에 대한 평가를 하기 위하여, 30℃ 및 80%RH의 고온 다습의 환경에서 A-4 크기의 1,000,000매에 대한 연속 종이 공급 운전이 시험되었다. 상기 시험에서는, 수광 부재를 위한 어떠한 가열 수단도 사용하지 않고, 대전, 노출, 현상, 전사, 분리 및 긁음 소제 단계들이 순서대로 반복되었다.
(번진 화상에 대한 평가)
번진 화상에 대한 평가 방법으로서, 전체 표면 상에 인쇄된 6개의 점 또는 작은 문자를 갖는 시험 차트를 사용하여 평가가 이루어졌다. 최근 사용이 증가하고 있는 재생 종이 또는 질이 낮은 종이가 사용되는 경우에서의 화상에 대한 종이 먼지의 효과를 고려하여, 재생 종이가 사용되었다. 이때 사용된 종이는 번진 화상에 크게 영향을 미치는 것으로 알려진 활석과 같은 충전재를 함유한다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 23에 나타나 있다. 표 23 및 후속의 유사한 표에서, 문자 기호들은 다음과 같은 것을 나타낸다.
A : 선명한 화상.
B : 일부의 경우에 번진 화상이 부분적으로 발생함.
C : 일부의 경우에 번진 화상이 전체 구역에 걸쳐 발생함.
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 1,000,000매 운전에서 모든 수광 부재는 번진 화상 및 얼룩 등의 잘못된 화상이 전혀 발생하지 않았다. 1,000,000매 운전 이후에, 접촉각이 다시 측정되었다. 결과로서, 접촉각은 모든 수광 부재에서 100°이상이었고, 최초 발수성을 유지할 수 있다는 것을 알았다.
운전 중의 코로나 조립체의 와이어의 오염에 대한 평가가 이루어졌고, 이는 불균일 망판 화상 밀도를 근거로 평가되었다.
(망판 평가)
이하에서 제4도를 참조하여 불균일 망판 화상 밀도에 대한 평가 방법을 설명하기로 한다.
주 코로나 조립체(402)의 전하 전류량은 현상 조립체(404)의 위치에서의 암부 전위가 400V가 되도록 제어되었다. 0.3의 반사 밀도를 갖는 원본(412)이 원본 유리판(411) 상에 위치되었고, 할로겐 램프(410)의 발광 전압은 명부 전위가 200V가 되도록 제어되었으며, A-3 크기의 망판 화상이 형성되었다. 이렇게 형성된 화상을 사용하여 와이어 오염에 의해 야기된 라인 내의 임의의 불균일 밀도가 관찰되었다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 23에 함께 나타나 있다. 표 23 및 후속의 유사한 표에서, 문자 기호는 다음과 같은 것을 나타낸다.
AA : 불균일 밀도가 없이 매우 양호함.
A : 불균일 밀도가 없이 양호함.
B : 블균일 밀도가 부분적으로 발생함(실용상 문제없음).
C : 일부의 경우에 라인 내의 불균일 밀도가 전체 구역에 걸쳐 발생함.
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1,000,000매 운전에서도, 모든 수광 부재는 와이어 오염으로 인한 라인 내의 불균일 밀도를 야기하지 않았다. 상기 결과로부터, 에칭에 사용된 가스 종류에 대해서는, 임의의 불소 가스가 사용될 때에도 최초의 소제 성능을 유지할 수 있었다.
[실험예 11]
표면층 형성시에 증착 피막을 형성하고 불소 처리에 의해 에칭하는 것을 제외하고는 실험예 10에서와 동일한 방법으로 표면층의 두께를 총 3,000Å으로 형성하도록 피막 형성 및 에칭 처리를 반복하면서 수광 부재를 제조하였으며, 여기서 피막의 두께 및 깊이는 표 24에 도시한 것처럼 다섯 가지를 사용했다. 불소 공급원으로서는 CF4가스를 사용했다.
상기 5개의 수광 부재 L 내지 P의 발수성을 평가하기 위하여 이들의 표면의 순수물에 대한 접촉각을 실험예 10에서와 동일한 방법으로 측정하였다. 그 결과, 모든 수광 부재가 높은 발수성을 얻는 100°이상의 접촉각을 보였다.
그 다음에, 이들 5개의 수광 부재를 실험예 10에서와 동일한 방법으로 대전, 노출, 현상, 전사, 분리 및 긁음 소제 단계를 순서대로 반복하면서 운전 시험했다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 25에 도시되어 있다.
상기 결과에서 알 수 있는 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상을 전혀 일으키지 않았다. 1,000,000매의 시트를 운전한 후에 접촉각을 다시 측정했다. 그 결과, 모든 수광 부재에서 매회의 에칭이 적어도 20Å의 깊이를 갖는 한 최초 발수성을 유지할 수 있는 100°이상이었다.
운전 중에 코로나 조립체의 와이어 오염에 대한 평가를 실험예 10에서와 같은 방법으로 불균일 망판 화상 밀도에 기초하여 수행했다. 이 평가에서 얻어진 결과가 표 25에 도시되어 있다.
1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 와이어 오염에 기인한 라인내의 불균일 밀도를 일으키지 않았다. 이 결과로부터 매회의 에칭이 적어도 20Å의 깊이로 되는 한 최초 발수성을 유지할 수 있다는 것을 알 수 있다.
[실험예 12]
표면층 형성시에 증착 피막을 형성하고 불소 처리에 의해 에칭하는 것을 제외하고는 실험예 10에서와 동일한 방법으로 표면층의 두께를 총 4,000Å으로 형성하도록 피막 형성 및 에칭 처리를 반복하면서 수광 부재를 제조하였으며, 여기서 피막의 두께 및 깊이는 표 26에 도시한 것처럼 여섯 가지를 사용했다. 불소 공급원으로서는 CF4가스를 사용했다.
상기 6개의 수광 부재 Q 내지 V의 발수성을 평가하기 위하여 이들의 표면의 순수물에 대한 접촉각을 실험예 10에서와 동일한 방법으로 측정했다. 그 결과, 모든 수광 부재가 높은 발수성을 얻는 100°이상의 접촉각을 보였다.
그 다음에, 이들 6개의 수광 부재를 실험예 10에서와 동일한 방법으로 대전, 노출, 현상, 전사, 분리 및 긁음 소제 단계를 순서대로 반복하면서 운전 시험했다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 27에 도시되어 있다.
상기 결과에서 알 수 있는 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 흐린 화상 전혀 일으키지 않았다. 1,000,000매의 시트를 운전한 후에 접촉각을 다시 측정했다. 그 결과, K를 제외한 모든 수광 부재에서 최초 발수성을 유지할 수 있는 100°이상이었다. 그러나, 수광 부재 K에서는 1,000,000매의 시트 운전 후에 접촉각이 50°였다. 모든 수광 부재는 얼룩 등의 부적합 화상을 일으키지 않았다.
운전 중에 코로나 조립체의 와이어 오염에 대한 평가를 실험예 10에서와 같은 방법으로 불균일 망판 화상 밀도에 기초하여 수행했다. 이 평가에서 얻어진 결과가 표 27에 도시되어 있다.
상기 결과로부터 알 수 있는 것처럼, 1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 와이어 오염에 기인한 라인내의 불균일 밀도를 일으키지 않았다.
상기 결과로부터 피막 형성 및 에칭을 반복하여 형성된 표면층은 증착 피막의 각 층이 2,000Å이하인 두께를 갖는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 상기 두께가 20Å 미만이면 피막 균일성이 손상되거나 피막 형성에 긴 시간을 요하게 된다는 어려움이 생긴다.
[실험예 13]
표 28에 도시된 조건하에서 13.56MHz인 고주파 전력을 사용하여 표면층을 형성하고 이 표면층의 증착 피막을 형성하고 불소 처리에 의해 에칭한 것을 제외하고는 실험예 10에서와 동일한 방법으로 표면층의 두께를 총 4,000Å으로 형성하도록 피막 형성 및 에칭 처리를 반복하면서 수광 부재를 제조하였으며, 여기서 피막의 두께 및 깊이는 표 29에 도시한 것처럼 여섯 가지를 사용했다. 불소 공급원으로서는 CF4가스를 사용했다.
상기 6개의 수광 부재 Q' 내지 V'의 발수성을 평가하기 위하여 이들의 표면의 순수물에 대한 접촉각을 실험예 10에서와 동일한 방법으로 측정했다. 그 결과, 모든 수광 부재가 높은 발수성을 얻는 100°이상의 접촉각을 보였다.
그 다음에, 이들 6개의 수광 부재를 실험예 10에서와 동일함 방법으로 대전, 노출, 현상, 전사, 분리 및 긁음 소제 단계를 순서대로 반복하면서 운전 시험했다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 30에 도시되어 있다.
상기 결과에서 알 수 있는 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 흐린 화상을 전혀 일으키지 않았다. 1,000,000매의 시트를 운전한 후에 접촉각을 다시 측정했다. 그 결과, V'을 제외한 모든 수광 부재에서 최초 발수성을 유지할 수 있는 100°이상이었다. 그러나, 수광 부재 V'에서는 1,000,000매의 시트 운전 후에 접촉각이 50°였다. 모든 수광 부재는 얼룩 등의 부적합 화상을 일으키지 않았다.
운전 중에 코로나 조립체의 와이어 오염에 대한 평가를 실험예 10에서와 같은 방법으로 불균일 망판 화상 밀도에 기초하여 수행했다. 이 평가에서 얻어진 결과가 표 30에 도시되어 있다.
상기 결과로부터 알 수 있는 것처럼, 1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 와이어 오염에 기인하여 라인내의 불균일 밀도를 일으켰으나, 실제 사용시에 문제를 일으키지 않는 정도의 불균일 밀도였다.
[실험예 14]
제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 표 31에 도시된 여섯 가지 조건하에서 불소 공급원으로서 CF4가스를 사용하여 피막 형성 및 에칭 처리를 수행하면서 실험예 10에서와 동일한 방법으로 불소 원자를 함유하는 표면층을 형성하는 수광 부재를 제조하였다.
상기 4개의 수광 부재 X1 내지 X4의 발수성을 평가하기 위하여 이들의 표면의 순수물에 대한 접촉각을 실험예 10에서와 동일한 방법으로 측정했다. 그 결과, 모든 수광 부재가 높은 발수성을 얻는 100°이상의 접촉각을 보였다.
그 다음에, 이들 4개의 수광 부재를 실험예 10에서와 동일한 방법으로 대전, 노출, 현상, 전사, 분리 및 긁음 소제 단계를 순서대로 반복하면서 운전 시험했다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 32에 도시되어 있다.
1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상을 전혀 일으키지 않았다. 이 결과로부터 알 수 있는 것처럼 본 발명의 효과는 피막 형성 및 에칭 처리를 적어도 2회 반복하여 수행하였을 때 얻을 수 있다.
운전 중에 코로나 조립체의 와이어 오염에 대한 평가를 실험예 10에서와 같은 방법으로 불균일 망판 화상 밀도에 기초하여 수행했다. 이 평가에서 얻어진 결과가 표 32에 도시되어 있다. 상기 결과로부터 알 수 있는 것처럼, 1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 와이어 오염에 기인한 라인내의 불균일 밀도를 일으키지 않았다.
[실험예 15]
제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 표 33에 도시된 조건하에서 수광 부재를 제조하였다. 표면층 형성시에 증착 피막은 매회 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 따라서, 이 증팍 피막들은 500Å 깊이로 에칭을 수행하여 불소원자를 함유하고 총 3,000Å인 층 두께를 갖는 표면층을 형성하도록 표 22에 도시된 조건하에서 각각 불소 처리했다.
상기 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여 이들의 표면의 순수물에 대한 접촉각을 실험예 10에서와 동일한 방법으로 측정했다. 그 결과, 상기 수광 부재가 높은 발수성을 얻는 100°이상의 접촉각을 보였다.
그 다음에, 상기 수광 부재를 실험예 10에서와 동일 방법으로 운전 시험했다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 34에 도시되어 있다. 이 결과에서 나타난 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재는 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상을 전혀 일으키지 않았다.
운전 중에 코로나 조립체의 와이어 오염에 대한 평가를 실험예 10에서와 같은 방법으로 불균일 망판 화상 밀도에 기초하여 수행했다. 이 평가에서 얻어진 결과가 표 34에 도시되어 있다. 상기 결과로부터 알 수 있는 것처럼, 1,000,000매의 시트 운전시에 모든 수광 부재는 와이어 오염에 기인한 라인내의 불균일 밀도를 일으키지 않았다.
상기 결과로부터 본 발명은 표면층을 제외하고는 어떠한 층 형상 및 방출 주파수에서도 효과적이라는 것을 알 수 있다.
[실험예 16]
제5도 내지 제7도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 표 21에 도시된 조건 하에서 수광 부재를 제조하였다. 표면층의 형성에 있어서, 증착 피막은 매회 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 증착 피막들은 500Å 깊이로 에칭을 수행하여 불소 원자를 함유하고 총 3,000Å인 층 두께를 갖는 표면층을 형성하도록 표 22에 도시된 조건 하에서 각각 불소 처리했다.
상기 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여 그 표면의 순수 물에 대한 접촉각을 실험예 10과 동일한 방식으로 측정했다. 그 결과, 상기 수광 부재가 높은 발수성을 얻는 100°이상의 접촉각을 보였다.
그 다음에, 상기 수광 부재를 실험예 10에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 35에 도시되어 있다. 이 결과에서 나타난 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재는 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상을 전혀 일으키지 않았다.
운전 중의 코로나 조립체의 와이어의 오염에 대한 평가를 실험예 10에서와 같은 방법으로 불균일 망판 화상 밀도에 기초하여 수행했다. 이 평가에서 얻어진 결과가 표 35에 도시되어 있다. 상기 결과로부터 알 수 있는 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재는 와이어 오염에 기인한 라인 내의 불균일 밀도를 일으키지 않았다.
상기 결과로부터 본 발명의 제조 공정은 수광 부재가 임의의 구성을 갖는 장치를 사용하여 제조되더라도 양호한 결과를 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다.
[실험예 17]
제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 수광 부재를 제조하였다. 표 36에 도시된 조건 하에서 하부 차단층 및 광전도층을 형성했다. 이 때에 피막을 광전도층에 이르기까지 완전히 형성하였으며, 그 표면은 표 37에 도시된 조건 하에서 에칭하였고 그 후에 표면층을 형성하도록 표 38 및 37에 도시된 조건 하에서 피막 형성 및 에칭을 2회 수행했다. 이렇게 해서 본 발명의 표면층이 형성되었다. 표면층 형성시에 증착 피막들은 1,000Å의 피막 두께로 형성되고 200Å 깊이로 에칭되어 총 1,600Å의 층 두께로 되었다.
상기 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여 그 표면의 순수 물에 대한 접촉각을 실험예 10과 동일한 방식으로 측정했다. 그 결과, 상기 수광 부재가 높은 발수성을 얻는 100°이상의 접촉각을 보였다.
그 다음에, 상기 수광 부재를 실험예 10에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 39에 도시되어 있다. 이 결과에서 나타난 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재는 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상이 전혀 일으키지 않았다.
운전 중의 코로나 조립체의 와이어의 오염에 대한 평가를 실험예 10에서와 같은 방법으로 불균일 망판 화상 밀도에 기초하여 수행했다. 이 평가에서 얻어진 결과가 표 39에 도시되어 있다. 상기 결과로부터 알 수 있는 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재는 와이어 오염에 기인한 라인 내의 불균일 밀도를 일으키지 않았다.
[실험예 18]
제2도에 도시된 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 수광 부재를 제조하였다. 표 40에 도시된 조건 하에서 하부 차단층 및 광전도층을 형성했다. 이 실험에서는 표면층을 형성하도록 피막 형성 및 에칭 공정을 5회 수행하였으며, 각 공정에서의 표면층 피막 형성 조건을 표 40에 도시된 것처럼 변화시켰다. 증착 피막을 표 41에 도시된 조건 하에서 에칭했다.
상기 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여 그 표면의 순수한 물에 대한 접촉각이 실험예 1과 동일한 방식으로 측정했다. 그 결과, 상기 수광 부재가 높은 발수성을 얻는 100°이상의 접촉각을 보였다.
그 다음에, 상기 수광 부재를 실험예 10에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다.
상기 평가에서 얻어진 결과가 표 42에 도시되어 있다. 이 결과에서 나타난 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재는 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상이 전혀 일으키지 않았다.
운전 중의 코로나 조립체의 와이어의 오염에 대한 평가를 실험예 10에서와 같은 방법으로 불균일 망판 화상 밀도에 기초하여 수행했다. 이 평가에서 얻어진 결과가 표 42에 도시되어 있다. 상기 결과로부터 알 수 있는 것처럼 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재는 와이어 오염에 기인한 라인 내의 불균일 밀도를 일으키지 않았다.
[실험예 19]
표 1에 도시된 조건 하에서 하부 차단층(전하 주입 차단층)과 광전도층을 전하 수용층으로서 형성한 후에 표 22에 도시된 조건 하에서 광전도층의 표면을 불소처리했다. 그 후에, 표 21에 도시된 조건 하에서 표면층을 0.3㎛두께로 형성하고 이 표면을 표 22에 도시된 조건 하에서 불소 처리했다. 그 결과, 실험예 10에서처럼 우수한 성능을 갖는 수광 부재를 얻었다.
[실험예 20]
표 1에 도시된 조건 하에서 하부 차단층과 광전도층을 전하 수용층으로서 형성하였다. 그 후에, 표 1에 도시된 표면층 형성 조건하에서 0.3㎛두께의 SiC층을 그 위에 형성하고 이 SiC층의 표면을 표 2에 도시된 조건 하에서 불소 처리했다. 그 후에, 불소 처리된 SiC층에 표 21에 도시된 표면층 형성 조건 하에서 1,000Å두께의 층을 형성하고, 이의 표면을 표 22에 도시된 조건 하에서 불소 처리했다. 이로써 실험예 10에서와 같은 우수한 성능을 갖는 수광 부재를 얻었다.
[실험예 21]
표 43에 도시된 조건 하에서 하부 차단층과 광전도층을 형성했다. 그 후에, 상기 층 위에 표 43에 도시된 표면층 형성 조건 하에서 증착 피막을 형성하였으며, 이렇게 형성된 증착 피막을 500Å깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건하에서 불소 처리했다. 계속해서, 각 증착시에 1,000Å의 두께로 형성되는 표면층을 구성하는 또 다른 증착 피막을 형성하고 500Å 깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건 하에서 재차 불소 처리하는 작업을 반복했다. 상기 표면층에 대한 피막 형성 및 에칭은 불소 원자 함유 표면층을 형성하도록 총 3,000Å인 층 두께를 마련하기 위해 반복했다.
이렇게 해서 얻어진 수광 부재를 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다.
그 결과 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재는 흐린 화상 및 얼룩등의 부적합 화상을 전혀 일으키지 않았다.
상기 결과로부터 알 수 있는 것처럼 본 발명은 수광 부재가 C(다공성 탄소)를 표면층에 사용하는 층 형상을 갖는 경우에도 효과적이다.
[실험예 22]
표 43에 도시된 조건 하에서 하부 차단층과 광전도층을 형성했다. 그 후에, 표 45A에 도시된 조건 하에서 표면층을 형성했다. 이 표면층 형성시에 증착 피막은 매회 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 각 증착 피막을 500Å깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리했다. 계속해서, 1,000Å 두께의 또 다른 증착 피막을 형성하고 500Å 깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건 하에서 재차 불소 처리하는 작업을 반복했다. 상기 표면층에 대한 피막 형성 및 에칭은 불소 원자 함유 표면층을 형성하도록 총 3,000Å인 층 두께를 마련하기 위해 복수회 반복했다.
불소 공급원으로서는 CF4, CHF3, 및 C1F3가 각각 사용하여 세 가지의 수광 부재를 제조했다.
상기 수광 부재는 모두는 100°이상의 큰 접촉각을 보였다. 이들을 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다. 그 결과, 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재 모두는 N 오염 표면층의 경우에도 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상을 전혀 일으키지 않았다. 1,000,000매의 시트 운전 시험 후에 접촉각을 다시 측정했다. 그 결과, 상기 수광 부재 모두에서 75°이상이었다.
[실험예 23]
표 43에 도시된 조건 하에서 하부 차단층과 광전도층을 형성했다. 그 후에, 표 45a에 도시된 조건 하에서 표면층을 형성했다. 여기서, 표면층을 구성하는 증착 피막은 1회에 3,500Å의 층 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 표면층을 3,000Å의 층 두께로 표면층을 형성하기 위해 500Å 깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건 하에서 최외측 표면층 상에만 불소 처리하여 에칭을 수행했다.
불소 공급원으로서는 CF4, CHF3, 및 C1F3을 각각 사용하여 세 가지의 수광 부재를 제조했다.
상기 3가지 수광 부재의 발수성을 평가하기 위하여 이들의 표면의 순수 물에 대한 접촉각을 측정했다. 그 결과, 상기 수광 부재 모두는 높은 발수성을 갖는 100°이상의 접촉각을 보였다.
이들 수광 부재를 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다. 그 결과, 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재 모두는 500,000매째의 시트에서 흐린 화상을 일으켰으며 그 후에도 수회 흐린 화상을 일으켰다.
1,000,000매의 시트 운전 시험 후에 접촉각을 다시 측정했다. 그 결과, 상기 수광 부재 모두에서 50°이상이었다.
[실험예 24]
표면층 형성시에 증착 피막을 형성하고 불소 처리에 의해 에칭하는 것을 제외하고는 실험예 22에서와 동일한 방법으로 표면층의 두께를 총 3,000Å으로 형성하도록 피막 형성 및 에칭 처리를 반복하면서 수광 부재를 제조하였으며, 여기서 피막의 두께 및 깊이는 표 45b에 도시한 것처럼 다섯 가지를 사용했다. 불소 공급원으로서는 CF4가스를 사용했다.
이렇게 형성된 수광 부재의 표면들의 접촉각을 측정했다. 그 결과, 수광 부재 모두는 높은 발수성을 갖는 100°이상의 접촉각을 보였다.
이들 수광 부재를 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다. 그 결과, 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재 모두는 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상을 전혀 일으키지 않았다. 1,000,000매의 시트 운전 시험 후에 접촉각을 다시 측정했다. 그 결과, 모든 수광 부재에서 매회의 에칭이 적어도 20Å의 깊이를 갖는 한 최초 발수성을 유지할 수 있는 100°이상이었다.
[실험예 25]
표면층 형성시에 증착 피막을 형성하고 불소 처리에 의해 에칭하는 것을 제외하고는 실험예 22에서와 동일한 방법으로 표면층의 두께를 총 4,000Å으로 형성하도록 피막 형성 및 에칭 처리를 반복하면서 수광 부재를 제조하였으며, 여기서 피막의 두께 및 깊이는 표 46에 도시한 것처럼 여섯 가지를 사용했다. 불소 공급원으로서는 CF4가스를 사용했다.
이렇게 형성된 수광 부재들의 접촉각을 측정했다. 그 결과, 수광 부재 모두는 높은 발수성을 갖는 100°이상의 큰 접촉각을 보였다.
이들 수광 부재를 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다. 그 결과, 1,000,000매의 시트 운전시에 매회의 증착 피막이 2,500Å인 층 두께를 갖는 수광 부재를 제외한 상기 수광 부재 모두는 흐린 화상을 전혀 일으키지 않았다. 1,000,000매의 시트 운전 시험 후에 접촉각을 다시 측정했다. 그 결과, 상기 2,500Å으로 증착된 수광 부재를 제외한 모든 수광 부재에서 최초 발수성을 유지할 수 있는 100°이상이었다. 상기 2,500Å으로 증착된 수광 부재에서는 500,000매째 및 그 이후의 시트에서 때때로 흐린 화상을 일으켰으며, 1,000,000매의 시트를 운전한 후의 접촉각은 50°이었다. 모든 수광 부재는 얼룩 등의 부적합 화상을 일으키지 않았다.
상기 결과로부터 피막 형성 및 에칭을 반복하여 형성된 표면층은 증착 피막의 각 층에 대하여 2,000Å이하의 층 두께를 갖는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
[실험예 26]
표면층 형성시에 표면층을 구성하는 증착 피막을 매회에 1,000Å의 피막 두께로 형성한 것을 제외하고는 표 22에서와 동일한 방법으로 하부 차단층과 광전도층 및 표면층을 순서대로 형성했다. 이렇게 형성된 각 증착 피막을 500Å깊이로 에칭을 수행하기 위하여 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리했다. 그 후에, 1,000Å두께의 또 다른 증착 피막을 형성하고 500Å 깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리하는 작업을 반복했다. 표면층에 대한 피막형성 및 에칭을 불소 원자 함유 표면층을 형성하고 총 1,000Å, 2,000Å, 3,000Å 또는 4,000Å인 층 두께를 형성하도록 복수회 반복했다.
이렇게 형성된 수광 부재들의 접촉각을 측정했다. 그 결과, 수광 부재 모두는 높은 발수성을 갖는 100°이상의 큰 접촉각을 보였다.
이들 수광 부재를 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험했다. 그 결과, 1,000,000매의 시트 운전시에 상기 수광 부재 모두는 흐린 화상 및 얼룩 등의 부적합 화상을 전혀 일으키지 않았다.
[실험예 27]
표 47에 도시된 조건 하에서 하부 차단층과 광전도층 및 표면층을 순서대로 형성했다. 여기서, 표면층 형성시에 수광 부재의 표면층을 구성하는 증착 피막은 매회에 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 증착 피막을 500Å 깊이의 에칭을 수행하기 위하여 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리했다. 그 후에, 1,000Å 두께의 또 다른 증착 피막을 형성하고 500Å 깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리하는 작업을 반복했다. 표면층에 대한 피막 형성 및 에칭을 불소 원자 함유 표면층을 형성하고 총 3,000Å 인 층 두께를 형성하도록 복수회 반복했다.
이렇게 형성된 수광 부재들의 접촉각을 측정했다. 그 결과, 높은 발수성을 갖는 100°이상의 큰 접촉각을 보였다.
그 다음에, 상기 수광 부재를 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험한 결과 상기 실험예에서와 마찬가지로 우수한 성능을 보였다.
[실험예 28]
실험예 21에서와 동일한 방법으로 하부 차단층 및 광전도층을 형성했다. 그 후에, 표 48에 도시된 조건 하에서 표면층을 형성했다. 이 표면층 형성시에, 표면층을 구성하는 증착 피막은 매회 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 증착 피막을 500Å 깊이로 에칭을 수행하기 위하여 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리했다. 그 후에, 1,000Å 두께의 또 다른 증착 피막을 형성하고 500Å 깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리하는 작업을 반복했다. 표면층에 대한 피막 형성 및 에칭을 불소 원자 함유 표면층을 형성하고 총 3,000Å 인 층 두께를 형성하도록 복수회 반복했다.
이렇게 형성된 수광 부재의 접촉각을 측정했다. 그 결과, 높은 발수성을 갖는 100°이상의 접촉각을 보였다.
상기 수광 부재를 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험한 결과 상기 실험예에서와 마찬가지로 우수한 성능을 보였다.
상기 결과로부터 본 발명은 표면층이 산소를 함유하는 층인 경우에도 효과적이라는 것을 알 수 있다.
[실험예 29]
실험예 20에서와 동일한 방법으로 하부 차단층 및 광전도층을 형성했다. 그 후에, 표 49에 도시된 조건 하에서 표면층을 형성했다. 이 표면층 형성시에, 표면층을 구성하는 증착 피막은 매회 1,000Å의 피막 두께로 형성되었다. 이렇게 형성된 증착 피막을 500Å 깊이의 에칭을 수행하기 위하여 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리했다. 그 후에, 1,000Å 두께의 또 다른 증착 피막을 형성하고 500Å 깊이의 에칭을 수행하도록 표 44에 도시된 조건 하에서 불소 처리하는 작업을 반복했다. 표면층에 대한 피막 형성 및 에칭을 불소 원자 함유 표면층을 형성하고 총 3,000Å 인 층 두께를 형성하도록 복수회 반복했다.
이렇게 형성된 수광 부재들의 접촉각을 측정했다. 그 결과, 높은 발수성을 갖는 100°이상의 큰 접촉각을 보였다.
상기 수광 부재를 실험예 1에서와 동일한 방법으로 운전 시험한 결과 상기 실험예에서와 마찬가지로 우수한 성능을 보였다.
상기 결과로부터 본 발명은 수광 부재가 a-BN(다공성 질화 붕소)을 표면층에 사용한 층 형상을 갖는 경우에도 효과적이라는 것을 알 수 있다.
상기에 설명한 것처럼 본 발명에서 수광 부재의 표면층은 불소 가스를 사용하여 피막 형성 및 에칭을 복수회 반복함으로써 형성된다. 따라서, 불소 원자가 표면층 안에 효과적으로 주입된다. 이를 전자 사진식 장치에 사용하면 대전, 노출, 현상, 전사, 분리 및 소제 단계를 복수회 반복하더라도 코로나 방전 산출물이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 표면 보호층에 필요한 경도가 전혀 손상되지 않으므로 수광 부재의 최외측 표면이 블레이드에 의한 장지간의 반복된 긁음 소제에 의해 마모되더라도 표면층이 발수성을 유지할 수 있게 되며, 환경 변화로 인해서 생기는 수분 흡수의 변화를 실질적으로 없앨 수 있게 된다. 따라서, 수광 부재를 가열하는 수단 없이도 흐린 화상 및 약한 화상이 생기는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한 수광 부재는 우수한 소제 성능을 갖게 되고, 복사 공정을 수회 반복하더라고 소제 성능을 유지할 수 있게 된다. 따라서, 토너 분산에 의해 생기는 코로나 조립체의 와이어 오염에 기인한 불균일 화상 밀도를 방지할 수 있다. 또한, 수광 부재의 가열이 불필요하므로 사용 가능한 토너의 형태가 광범위해지게 된다.
물론, 본 발명은 그 요지 내에서 적절하게 변경 및 조합할 수도 있으며 상기에 설명한 실시예에 제한되지는 않는다.
본 발명에 따르면, 상술된 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 대전, 노출, 현상, 전사, 블레이드에 의한 긁음 소제를 수행하는 분리 및 소제의 단계들을 연속적으로 반복하는 전자 사진식 장치에서 코로나 조립체 와이어의 오염을 야기하지 않고 토너가 분산되지 않게 하며 마찰 저항이 낮은 수광 부재가 제공되며, 코로나 방전에 의해 생성된 코로나 방전 산출물의 점착이 없는 수광 부재가 제공되며, 환경 조건에 대해 염려할 필요가 없고 수광 부재를 가열하는 어떠한 수단도 마련하지 않고도 흐린 화상 및 번진 화상이 없는 고품질의 화상을 얻을 수 있는 수광 부재가 제공되며, 이러한 수광 부재를 구비하는 전자 사진식 장치와 이러한 수광 부재를 제조하는 방법이 제공된다.
Claims (36)
- 수광 부재를 제조하는 방법에 있어서, a) 탄소 원자, 산소 원자 또는 질소 원자 중 적어도 한 종류 및 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 재료를 포함하는, 기판에 의해 지지되는 수광 부재 층의 표면 상에 외부 층을 형성하는 단계와, b) 상기 외부 층의 일부를 제거하도록 상기 외부 층의 표면을 에칭하는 단계와, c) 상기 단계 b) 후에 남아 있는 외부 층의 표면 상에 탄소 원자, 산소 원자 또는 질소 원자 중 적어도 한 종류 및 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 재료의 제 2외부 층을 형성하는 단계와, d) 수광 부재 층 상에 표면 층을 형성하도록 상기 단계 c)에서 형성된 제2외부 층의 표면을 에칭하는 단계를 포함하며, 상기 에칭 단계는 불소를 포함하는 가스를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 불소를 포함하는 가스가 CF4, CHF3, C2F6및 C1F3중적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 비단결정 재료의 층이 1회의 에칭시에 적어도 20Å의 깊이에 에칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 비단결정 재료의 층이 1회의 에칭시에 적어도 50Å의 깊이로 에칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 비단결정 재료 층이 매회의 피막 형성시에 30Å 내지 2,500Å의 두께를 갖도록 증착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 비단결정 재료 층이 매회의 피막 형성시에 60Å 내지 1,000Å의 두께를 갖도록 증착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 층 형성 및 에칭 작업이 10Å 내지 2,000Å의 두께를 갖는 표면층을 형성하도록 일관 작업으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 층 형성 및 에칭 작업이 40Å 내지 1,000Å의 두께를 갖는 표면층을 형성하도록 일관 작업으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 층 형성 및 에칭이 불소 원자가 결합되어 있는 구역을 표면층에 형성하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 구역이 1Å 내지 500Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 표면층이 기판 상에 형성된 수용층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 수용층이 광전도성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 수용층이 광전도층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 광전도층이 단일층 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 광전도층이 기능 분리형인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 광전도층이 전하 전달층과 전하 발생층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 수용층이 기판의 측면 상에 전하 주입 차단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 수용층이 실리콘 원자를 매트릭스로서 포함하는 비단결정 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 표면층이 실리콘 원자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 비단결정 재료 층이 비결정질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 표면층이 50MHz 내지 450MHz의 주파수를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 에칭이 50MHz 내지 450MHz의 주파수를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 층 형성 및 에칭이 50MHz 내지 450MHz의 주파수를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 수용층이 1MHz 내지 450MHz의 주파수를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 표면층이 탄소 원자를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제25항에 있어서, 표면층이 표면측으로 가면서 증가되는 탄소 원자 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제25항에 있어서, 표면층이 비단결정 탄소층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제26항에 있어서, 표면층이 실리콘 원자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 표면층이 수소 원자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 수광 부재를 제조하는 방법에 있어서, a) 수광 부재 층의 일부를 제거하도록 기판 상에 수광 부재 층을 에칭하는 단계와, b) 탄소 원자, 산소 원자 또는 질소 원자 중 적어도 한 종류 및 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 재료, 또는 탄소 원자를 함유하는 비단결정 재료를 포함하는 외부 층을 상기 수광 부재 층의 표면 상에 형성하는 단계와, c) 표면층을 형성하도록 상기 외부 층의 일부를 제거하기 위해 외부 층의 표면을 에칭하는 단계를 포함하며, 상기 에칭은 불소를 포함하는 가스를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 수광 부재를 제조하기 위한 제1항의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
- 수광 부재를 제조하기 위한 제1항의 방법에 의해 형성된 수광 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항의 방법에 의해 제조된 수광 부재를 사용하여 대전, 노출, 현상, 전사 및 소제를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 수광 부재를 대전하는 단계와, 정전 화상을 형성하도록 상기 대전된 수광 부재에 광선을 조사하는 단계와, 토너 화상을 형성하도록 상기 광선으로 조사된 수광 부재의 표면을 현상하는 단계와, 상기 형성된 토너 화상을 기록 매체에 전사하는 단계와, 상기 토너 화상 전사 후에 수광 부재의 표면을 소제하는 단계를 포함하며, 상기 수광 부재가 자체의 내압을 감소시킬 수 있는 반응로 내에서 기판 상에 형성된 수용층 상에 적어도 탄소 원자를 함유하는 비단결정 재료로 된 층을 형성하고 이 층을 에칭함으로써 형성되는 표면층을 포함하고, 수광 부재를 가열하지 않고 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 사진방법.
- 기판과 수용층과 표면층을 포함하며, 상기 표면층은, 탄소 원자, 산소 원자 또는 질소 원자 중 적어도 한 종류 및 실리콘 원자를 함유하는 비단결정 재료를 포함하며, 높은 농도의 불소 원자 함유 구역들과 그 사이에 위치한 상기 높은 농도의 불소 원자 함유 구역보다 낮은 농도의 불소 원자 함유 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
- 제35항에 있어서, 표면층이 SixC(1-x)(0 ≤x ＜ 1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수광 부재.
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