KR100289479B1 - 감광체,그의제조방법,그감광체를갖춘화상형성장치및화상형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 감광체의 표면에 있는 토너의 이형성과 활주성을 향상시키기 위해 감광체의 표면층을 스핀 밀도가 낮고 스핀 완화 시간이 짧으며 적어도 수소 원자를 함유한 비-단결정 탄소막으로 형성시킴으로써, 극히 미세한 고품위의 화상을 형성할 수 있고 내구성이 우수한 감광체를 제공하고, 감도가 높고 누출로 인한 화상 결함을 전혀 유발하지 않으며, 시간에 따른 변화를 일으키지 않고 고스트 현상이 없는 고품위의 화상을 안정적으로 얻을 수 있는 감광체를 제공한다.

Description

감광체, 그의 제조 방법, 그 감광체를 갖춘 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법 {Photosensitive Member, Process for Its Production, Lmage Forming Apparatus Having the Photosensitive Member, and Image Forming Process}
본 발명은 감광체, 그의 제조 방법, 그 감광체를 갖춘 화상 형성 장치 및 그 감광체를 사용하여 실시되는 화상 형성 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 전자사진법을 포함한 정전하상 형성법에서 어떤 환경에서도 극히 미세한 화상을 얻을 수 있고, 고속 프로세스에 사용될 때에도 높은 이형성(離型性)으로 인한 토너의 융착이 일어나지 않으며, 이러한 특성을 오랫동안 유지할 수 있으며, 감도가 높고, 고품질 화상을 안정적으로 얻을 수 있는, 전자사진용 감광체로 대표되는 감광체 및 그의 제조 방법, 그러한 감광체를 갖춘 화상 형성 장치 및 그 감광체를 사용하여 실시되는 화상 형성 방법에 관한 것이다.
전자사진술을 비롯한 정전하상 형성을 위한 감광체에 사용되는 소자용 재료로는 셀레늄, 황화카드뮴, 산화아연, 프탈로시아닌 및 비정질 규소 (이하 ";a-Si";)가 제안되었다. 이들 중, 수소 및(또는) 불소 또는 염소와 같은 할로겐을 보충한 a-Si로 된 비정질 퇴적막과 같은 a-Si로 대표되는 규소 원자를 주성분으로 하는 비-단결정성 퇴적막은 고성능, 고내구성이고 환경 오염이 없는 감광체용 재료로 제안된 바 있다. 그리고, 이들 중 일부는 실용화되기도 하였다. 미국 특허 제4,265,991호에는 a-Si를 주로 하여 형성된 광도전층을 포함하는 전자사진 감광체에 대한 기술이 개시되어 있다.
상기와 같은 a-Si형 감광체는 표면 경도가 높고, 반도체 레이저 (770 nm 내지 800 nm) 등의 장파장 광에 대해서 감도가 높으며, 반복 사용에 의한 열화 현상도 거의 없다는 장점을 지니고 있다. 따라서 이들은 특히 고속 복사기 및 LBP (레이저빔 프린터)와 같은 전자사진 장치의 감광부재에 이용되고 있다.
상기와 같은 퇴적막을 형성하는 방법으로 스퍼터링법, 열 CVD법, 광 CVD법 및 플라즈마 CVD법 등이 알려져 있다. 특히, 전자사진술에 사용되는 비정질 규소 퇴적막을 형성시키는 데에는 플라즈마 CVD법, 즉 직류, 고주파 (RF 또는 VHF) 또는 마이크로파를 이용하여 일으킨 글로우 방전에 의해 원료 가스를 분해시켜 유리, 석영, 내열성 합성막, 스테인레스 스틸 또는 알루미늄과 같은 임의의 기체 위에 퇴적막을 형성시키는 방법이 실제로 널리 사용되고 있다. 이를 위한 장치 역시 다양하게 제안되고 있다.
근래에는 막의 품질과 처리 능력을 개선하기 위한 각종 수단에 대해 연구되고 있다.
특히, 고주파 전력을 사용한 플라즈마법은 방전 안정성이 높고, 산화막 및 질화막과 같은 절연 재료를 형성하는 데에도 사용할 수 있다는 등의 여러 가지 장점이 있어 널리 사용되고 있다. 근래, Plasma Chemistry and Plasma Processing, Vol. 7, No. 3 (1987) pp. 267-273에 보고된 바와 같이, 50 MHz 이상의 고주파 전원을 사용하여 실시하는 플라즈마 CVD가 주목을 끌었는데, 이 방법은 방전 주파수를 통상 사용되는 13.56 MHz보다 높게 함으로써 퇴적막의 성능을 저하시키지 않으면서 퇴적 속도를 향상시킬 수 있다는 가능성을 보여준다. 이런 방식으로 방전 주파수를 더 높이는 것은 스퍼터링 쪽에서도 보고되었으며, 근래에는 널리 연구되고 있다.
근래에는 고품질 복사 화상의 요구로 인하여 고품질 화질을 보다 안정적으로 제공할 수 있는 기술이 더 요청되고 있다. 고도의 미세함, 고속도, 디지털 처리, 소형화, 저비용 등, 복사기에 대한 각종 요구 사항이 증가되는 추세하에, 토너는 그 입경이 더 작게 만들어지고 있으며, 쿨터 계수기 등으로 측정한 중량 평균 입경이 0.005 내지 0.008 mm인 것을 사용하는 것이 보편화되었다. 고속화를 달성하기 위해서는 상기와 같이 작은 입경의 토너가 정착능 면에서 개선되어야 하지만 이는 감광체에 대한 융착의 방지를 위해서는 불리하다. 입경이 작다는 사실 자체도 융착면에서 불리한 편이다. 더 구체적으로는, 입경이 작은 토너가 클리닝을 통해 제거될 때 토너가 탈락되는 것을 방지하기 위해서는 클리닝 블레이드의 접촉 압력이 달라져야 한다. 그러나 고속 프로세스에 따라 마찰력이 동시에 증가하므로 토너가 융착을 일으키기 쉬운 상태에 놓인다고 할 수 있다.
토너가 드럼 표면에 융착되면, 토너가 융착된 부분은 영상 노출광이 투과하지 못하기 때문에 잠상이 형성되지 않고, 그러한 부분은 화상에서 미세한 흑점으로 나타나게 된다. 또한, 일단 융착이 일어나면 초기 단계에서는 복사 화상에 나타나지 않더라도 복사 조작의 반복에 따라 융착이 회전 방향으로 성장하여 선 모양의 화상 결함이 생기게 된다. 그렇게 성장한 융착은 감광체 표면을 알루미나 분말 등으로 긁어서 융착된 토너를 제거해야만 없앨 수 있다. 그러나 이는 사실상 감광체를 새 것으로 바꾸어야 한다는 것을 뜻하고, 그 결과 운용 비용이 증가하게 된다. 따라서, 토너 융착의 발생, 성장을 방지할 것이 요구된다.
상기 문제점들을 해결하기 위한 기술로서 다음의 방법들이 알려져 있다. 먼저, 표면을 잘 긁히지 않게 만드는 방법으로, 일본 특허 공개 제57-114146호를 비롯한 여러 문헌에 개시된 바와 같은, a-C (비정질 탄소) 또는 DLC (다이아몬드상 탄소)로 불리우는 비-단결정 탄소를 사용하여 표면층을 형성하는 방법이다. 표면층을 개질하는 방법으로는, 미국 특허 제4,661,427호 및 일본 특허 공개 제61-160754호 등에 개시된 바와 같은, 표면의 스핀 밀도를 변화시키는 방법이 알려져 있다.
그러나, 앞서 언급한 것과 같은 고속화 및 고세밀화 추세에서 표면층에 있는 토너의 이형성 또는 활주성에 대해서는 충분한 주의가 기울여지지 않았다. 더 구체적으로는, 토너 융착을 발생시키지 않기 위해서는 토너가 감광체에 부착되기 어렵게 되도록 표면을 개질하거나 부착된 토너를 제거하는 능력을 강화하기 위해 블레이드의 경도를 더 높이는 것과 같은 대응방안을 고려할 수 있다. 그러나 처리 속도가 높아짐에 따라 마찰력이 증가하고 연마력이 증가하므로, 재료를 주의하여 선택하지 않으면 표면을 개질시켜 효과를 더 높여도 감광체 표면이 원치않게 긁힐 가능성이 있다. 또한, 클리닝 블레이드의 경도를 더 높이면 블레이드의 특성이 고무 상태에서 벗어나 유리 상태에 가까워지며, 그에 따라 재질이 깨어지기 쉽게 되어 클리닝 블레이드가 깨어져 클리닝 불량을 일으킬 가능성이 있다. 따라서, 입경이 작은 토너를 사용한 고속 프로세스시와 같이 드럼 표면에 가혹한 조건 하에서도 경도가 높아서 감광체 표면이 긁히지 않고 토너융착을 발생시키지 않도록 개질된 표면 또는 표면층을 가지며, 장기간에 걸쳐 다량으로 복사를 행한 후에도 기능이 저하되지 않는 감광체를 제공하는 것이 요망되고 있다.
복사기에 대한 다양한 요구가 증가하는 상황에서, 전자사진 감광체 역시 고감도화, 고화질화 및 박막화가 요구되고 있다. 이러한 상황에서 감광체 표면을 보호하는 표면층은 저손실 및 박막화가 요구된다. 따라서, 밴드 갭이 넓고, 절연 파괴 전압이 높은 내구성을 가지며 박막으로 만들 수 있는 표면층 재료를 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하고, 표면층 (또는 표면 부위)에 있는 토너의 이형성 및 활주성이 향상되어 어떤 환경에서도 감광체 표면에 토너의 융착이 일어나지 않으며, 고도로 세밀한 고품위의 화상을 얻을 수 있고, 내구성이 우수한 감광체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 감도가 높고 누출로 인한 화상 결함을 발생시키지 않으며, 고스트 현상이 없는 고품위의 화상을 시간의 흐름에 따른 변화 없이 안정적으로 얻을 수 있는 감광체를 제공하는 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 단층형 감광체의 모식적인 단면도.
도 1b는 본 발명에 따른 기능분리형 감광체의 모식적인 단면도.
도 2는 PCVD법을 통해 기체 위에 감광층을 형성하는 데 사용되는 증착 장치의 예를 도시한 모식도.
도 3은 VHF-PCVD법을 통해 기체 위에 감광층을 형성하는 데 사용되는 증착 장치의 예를 도시한 모식도.
도 4는 본 발명의 화상 형성 장치인 전자사진 장치의 모식적인 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 도전성 기체
102: 전하 주입 저지층
103: 광도전층
104: 표면층
105: 전하 운송층
106: 전하 발생층
2100: 퇴적 장치
2110: 반응 용기
2112: 원통형 막형성 기체
2200: 원료 가스 공급 장치
300: 퇴적 장치
301: 반응 용기
304: 원통형 막형성 기체
305: 고주파 전원
307: 전극
309: 회전축
401: 감광체
402: 주대전기
403: 정전잠상 형성 부위
404: 현상기
405: 전사지 공급계
406(a): 전사 대전기
406(b): 분리 대전기
409: 전하 제거 광원
410: 램프
420: 블랭크 노광 광원
421: 클리닝 블레이드
427: 자성 롤러
본 발명은 상기 목적들을 달성하기 위해
도전성 기체, 이 도전성 기체 위에 광전 변환 영역을 포함하는 광도전성 영역과, 이 광도전성 영역 위에 스핀 밀도가 1 x 1020스핀/cm3이하이고, 스핀 완화 시간이 10-2초 이하인 비-단결정성 탄소로 형성된 표면 영역을 갖는 전자 사진용 감광체를 제공한다.
또한 본 발명은,
도전성 기체, 이 도전성 기체 위에 제공된 광도전성 영역 및 이 광도전성 영역 위에 제공된 스핀 밀도가 낮고(1 x 1020스핀/cm3이하) 스핀 완화 시간이 짧으며(10-2초 이하) 적어도 수소 원자를 함유한 비-단결정 탄소막으로 형성된 표면 영역을 갖는 감광체,
감광체의 표면을 정전기적으로 대전시키기 위한 대전기,
감광체의 표면을 노광시키기 위한 광원,
감광체의 표면에 보유된 전하에 따라 감광체의 표면에 토너를 부가하기 위한 현상기,
감광체의 표면에 부가된 토너를 전사하기 위한 전사기, 및
감광체의 표면을 클리닝하기 위한 클리너
로 이루어진 화상 형성 장치를 제공한다.
본 발명은 또한,
도전성 기체, 이 기체 위에 제공된 광도전성 영역 및 이 광도전성 영역 위에 제공된 표면 영역으로 이루어지며, 표면 영역이 스핀 밀도가 낮고(1 x 1020스핀/cm3이하) 스핀 완화 시간이 짧으며(10-2초 이하) 적어도 수소 원자를 함유한 비-단결정 탄소막으로 형성된 것을 특징으로 하는 감광체의 표면을 정전기적으로 대전시키는 단계,
그리하여 대전된 감광체를 노광시키는 단계,
노광에 의해 감광체의 표면에 토너 화상을 형성시키는 단계,
토너 화상을 전사하는 단계, 및
토너 화상의 전사 후에 감광체의 표면을 클리닝하는 단계
로 이루어진 화상 형성 방법을 제공한다.
본 발명은 또한,
진공으로 만들 수 있고 광도전성 영역을 위에 가진 기체를 담고 있는 챔버에서 형성된 감압 상태의 탄소 원자와 수소 원자를 함유한 분위기에 에너지를 가하는 단계, 및
(1 내지 450 MHz 범위의 고주파에 의해) 플라즈마를 발생시켜 광도전성 영역 위에 스핀 밀도가 낮고(1 x 1020스핀/cm3이하) 스핀 완화 시간이 짧으며(10-2초 이하) 적어도 수소 원자를 함유하는 비-단결정 탄소막으로 이루어진 표면 영역을 형성시키는 단계
로 이루어지는 감광체의 제조 방법을 제공한다.
이와 같이, 본 발명에서는 토너의 이형성과 활주성이 향상될 수 있고 토너가 감광체 표면에 융착되는 것을 방지할 수 있도록 표면 영역의 스핀 밀도와 스핀 완화 시간을 고려한다.
토너가 감광체 표면에 융착되는 것을 방지할 수 있으므로 입경이 작은 토너를 용이하게 사용 가능하고, 그에 따라 감광체는 더 섬세한 고화질 화상을 형성할 수 있고 내구성도 향상될 수 있다.
본 발명의 감광체는 도전성 기체, 이 기체 위에 제공된 광도전성 영역 및 이 광도전성 영역 위에 추가로 제공된 표면 영역을 갖는다. 표면 영역은 스핀 밀도가 낮고 스핀 완화 시간이 짧으며 적어도 수소 원자를 함유한 비-단결정 탄소막으로 형성된다. 상기 광도전성 영역 및 표면 영역은 각각 광도전층 및 표면층일 수 있다.
상기 비-단결정 탄소막은 1 x 1020스핀/cm3이하의 스핀 밀도와 10-2초 이하의 스핀 완화 시간을 갖는 것이 바람직하다.
또한 비-단결정 탄소막은 막 중에 불소 원자를 포함하는 것도 바람직스러울 때가 있다.
또한 비-단결정 탄소막은 그의 표면 또는 표면 부근에 불소-탄소 결합을 가질 수도 있다.
또한 비-단결정 탄소막은 불소 원자를 함유한 원료 가스를 사용하여 형성될 수도 있다.
본 발명의 감광체의 비-단결정 탄소막은 바람직하게는 불소 원자를 함유한 원료 가스로부터 생성된 플라즈마 중에서 에칭을 행함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 감광체는 바람직하게는 불소 원자를 함유하는 원료 가스로서 CF4가스를 사용하여 제조할 수 있다.
본 발명의 감광체에서, 표면층은 바람직하게는 1 내지 450 MHz의 고주파수를 사용한 플라즈마 CVD (화학 증착법)에 의해 원료 가스를 분해함으로써 형성할 수 있다.
본 발명의 감광체에서, 표면층은 바람직하게는 50 내지 450 MHz의 고주파수를 사용한 플라즈마 CVD에 의해 원료 가스를 분해함으로써 형성할 수 있다.
본 발명의 감광체는 바람직하게는 광도전성 영역(층)과 표면 영역(층) 사이에 이들의 중간 조성을 갖는, 완충 영역(층)으로서 기능하는 중간 영역(층)을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 본 발명자에 의해 행해진 하기 연구들의 결과로서 달성되었다.
본 발명자들은 종래의 어떤 표면층 재료보다 내구성이 상당히 큰 것으로 간주될 수 있는 여러 종류의 비-단결정 탄소막을 제조하였으며, 그 후 즉시 폭넓은 연구를 하였다(본원에서, 비-단결정 탄소막은 주로 흑연도 다이아몬드도 아니고 그들 간의 중간 결합의 상태에 있는 비정질 탄소의 막을 의미하는 것이며, 다결정 또는 미세결정과 함께 존재할 수 있다).
그러나, 경도가 큰 표면층을 제조하는 것만으로는 융착 발생의 횟수 면에서 변화가 일어나지 않았다. 그 다음, 이러한 방향으로 개선하기 위한 시도에서, 일단 토너가 융착되면 토너가 벗겨질 수 있도록 클리닝 블레이드의 경도 또는 접촉 압력이 증가하였다. 그러나, 대신에 클리닝 블레이드가 크게 손상되어 자주 불완전한 클리닝을 야기하는 것을 발견하였다. 다시 말하면, 경도가 높은 표면층을 제조하는 것으로만 융착을 예방하는 데는 한계가 있다는 것이 분명해졌다.
이어서, 본 발명자들은 표면의 이형성을 개선하기 위한 방향으로 폭넓은 연구를 하였다. 그 결과, 본 발명자들은 표면의 스핀 밀도와 토너의 이형성 사이에 관련이 있다는 것을 발견하게 되었다.
이제, 거의 긁히지 않을 정도로 경도가 높은 비-단결정 탄소막을 사용하여, 본 발명자들은 스핀 밀도가 작은 막에 대한 연구를 하였다. 그 결과로서, 이형성 및 활주성이 종래의 표면층 재료에 의해 달성된 것보다 더 향상된다는 것을 발견하였다. 그러나, 표면층이 양 성질을 동시에 가질 때에도, 많은 경우에 상기 성질들은 장기간 복사 후에는 유지될 수 없었으며 상기 성질들을 유지할 수 있는 막을 얻는 것이 매우 드물다는 것을 발견하였다.
이후에 행해진 추가의 연구 과정에서, 본 발명자들은 비-단결정 탄소와 낮은 스핀 밀도의 단순한 조합이 효과적이라고 말할 수 없다는 것, 그리고 스핀 밀도가 특정한 값보다 작은 범위에 있고 스핀 완화 시간이 특정한 값보다 짧은 비-단결정 탄소막만이 이형성 및 활주성의 개선을 가져오고, 장기간의 복사 후에도 상기와 같은 표면층 성질이 손상되지 않게 만들며, 융착을 거의 유발하지 않을 수 있다는 것을 발견하였다.
보다 구체적으로는, 종래의 재료보다 경도가 높은 비-단결정 탄소막을 표면층 재료로서 사용하고 막의 스핀 밀도가 1 x 1020스핀/cm3이하이고 스핀 완화 시간이 10-2초 이하가 되도록 형성할 때 비로소 이형성 및 활주성 모두를 향상시키고 또한 상기 성질들을 지속시키며 융착이 거의 일어나지 않게 하는 것이 가능하게 되었다.
비-단결정 탄소막이 본 발명의 범위 내에서 형성될 때 융착이 예방되고 의도된 성질이 지속될 수 있는 이유는 여전히 불명확하나, 다음과 같이 추정된다: 특정 조건 하에서 형성된 비-단결정 탄소막은 종래의 표면층 재료와 비교하여 초기 단계에서 복사 성능의 개선이 가능하였다. 적당한 조건 하에서 형성되었을 때, 비-단결정 탄소는 표면을 수소 원자로 종결하면 막의 표면 자유 에너지가 낮아서 물질이 거의 부착되지 않는다, 즉 이형성이 향상된다. 원자 수준에서 평활한 막은 막형성 조건을 최적화함으로써 또는 적당한 처리를 함으로써 형성될 수 있다는 것을 원자간력 현미경으로 관찰하여 알 수 있다. 이것이 활주성의 향상 원인이 된다고 추정한다.
그러나 댕글링 본드(dangling bonds)가 표면에 다수 존재할 때에는, 이들이 흡착 중심으로 작용하여 여러가지 물질이 흡착되고, 그에 따라 표면 자유 에너지가 증가하게 되어 이형성의 손상에 이른다. 동시에, 여러 물질의 부착이 또한 활주성을 불량하게 하는 것으로 생각된다. 표면이 드럼 주변 부재와 반복하여 마찰되는 조건 하에 있다면, 표면 원자가 떨어지게 되어 댕글링 본드가 항상 생성된다. 이러한 악순환 하에서는 토너가 특정 위치에 융착되고, 일단 토너가 융착되면 융착이 그 부근에서 성장하여 화상에 나타난다고 추측된다.
비-단결정 탄소막에서는, 종래의 a-Si 또는 SiC와 비교하여 그의 스핀 밀도를 조절하는 것이 곤란하다. 그러나, 특정 조건하에서는 비-단결정 탄소막으로서는 비교적 스핀 밀도가 낮은, 즉 약 1 x 1020스핀/cm3이하인 막을 얻을 수 있다. 이렇게 하여 초기 단계에서 이형성이 보다 개선되었으나, 댕글링 본드를 생성하는 악순환은 장기 사용 후에 여전히 발생하는 것으로 밝혀졌다. 이 사실로부터, 초기 단계에 표면 상에 존재하는 댕글링 본드의 수를 감소시키거나 댕글링 본드가 생성되는 것을 억제하기 위하여 표면을 종결하는 수소 등의 원소와의 결합을 강화시키는 것이 필수적인 것으로 간주되었다. 초기 단계에 댕글링 본드를 감소시키는 데에는 한계가 있었으나, 종결 원소에 대한 결합의 강화에 관하여 연구의 여지는 있었다.
종결 원소에 대한 결합 에너지를 강화시키려 할 때에는, 종결 원소가 결합된 탄소의 주위와의 결합에 변형이 적게 존재하는 것이 조건이라고 여겨진다. 결합 탄소가 주위와 변형된 결합을 하면, 결합 전자가 편이하여 종결 원소와의 결합을 약화시키는 것으로 여겨진다. 결합 변형에 의해 유발된 결합 전자의 흔들림은 ESR(전자 스핀 공명 흡광도)로 관측되는 파형에서 관찰되는 것으로 생각되는데, 여기서 스핀 완화 시간은 결합이 안정적일수록 짧아지는 것으로 생각되며, 스핀 완화 시간이 짧을수록 변형이 더 작은 것으로, 즉 단단한 결합이 형성되는 것으로 생각된다. 따라서, 표면의 스핀 완화 시간이 짧도록 표면층을 형성할 수 있다면, 종결 원자는 탈락되지 않으며, 댕글링 본드가 생성되는 악순환은 결코 발생하지 않는다.
전술한 바에 의하면 비-단결정 탄소를 사용하고 감광체의 스핀 밀도가 1 x 1020스핀/cm3이하가 되도록 조절함으로써 초기 단계에서 이형성 및 활주성을 크게 개선시킬 수 있었기 때문에, 그리고 스핀 완화 시간이 10-2초 이하가 되도록 조절함으로써 상기 성질들을 지속시킬 수 있었기 때문에 고속 프로세스로 장기 사용 후에도 융착이 일어나지 않을 수 있는 감광체를 얻을 수 있었던 것으로 요약된다.
비-단결정 탄소막의 표면이 불소 원자로 종결되는 경우, 막의 표면 자유 에너지는 상당히 낮아질 수 있고 이형성 및 활주성이 보다 개선될 수 있다. 이와 같은 결합 에너지의 강화는 표면 원자가 떨어지는 것을 억제하여 수소 원자와 같은 종결 원소에 비해 융착이 거의 발생하지 않게 할 수 있다.
불소 원자를 사용한 종결(이하에서는 종종 ";불소화";라 함)은 막형성의 초기부터 불소 함유 가스, 예를 들면 CF4를 도입하여 막 안에 불소 원자를 혼입시키는 방법 또는 비-단결정 탄소막이 형성된 후 불소 함유 가스의 플라즈마로 표면을 불소화시키는 방법에 의해 행할 수 있다. 전자의 방법에서는, 불소가 막형성 가스 중에 너무 많은 비율로 존재하면 연질 막이 될 수도 있으나, 본 발명 범위 내의 스핀 밀도 및 스핀 완화 시간을 제공하도록 가스 비율을 설정하면 경도를 유지할 수 있다. 그에 대한 이유는 불분명하며, 본 발명의 범위 내에서는 결합 에너지가 강했기 때문에 경도가 유지될 수 있었다고 추정한다. 후자의 방법에서는, 불소 플라즈마 처리에 의해 표면이 손상되지 않도록 주의하는 것이 중요하다. 표면이 손상되면, 표면 원자가 탈락되는 경향이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명 범위 내의 스핀 밀도 및 스핀 완화 시간을 제공하도록 표면을 불소화시키는 것이 필수적이다.
추가로, 본 발명의 예측하지 못한 잇점은, 표면층에 의해 유발될 수 있는 감도 저하가 최소한으로 유지된다는 점, 또한 고스트(ghost) 현상, 즉 직전에 복사된 화상이 잔존하는 현상이 더 잘 예방될 수 있다는 점, 그리고 절연 파괴 전압이 향상되었기 때문에 표면층을 훨씬 더 작은 두께로 형성할 수 있게 되었다는 점이다.
상기 3가지 예측하지 못한 잇점은 하기와 같이 추정된다:
본 발명의 비-단결정 탄소막의 밴드 갭을 측정하면 막이 종래의 a-C 막보다 큰 밴드 갭을 갖는 것으로 나타났다. 이 이유는 댕글링 본드가 감소하고 또한 막 결합이 증가되어 결과적으로 막 전체로서 결합 에너지가 증가하여 광학적 밴드 갭이 더 넓어졌기 때문으로 추정된다. 이 넓은 밴드 갭으로 인하여 동일한 층 두께에서도 종래의 a-C의 경우에서보다 손실이 더 작게 되어 감도가 더욱 향상된다.
고스트에 관해서는, 전하가 준위에 가두어지기 때문에 고스트가 발생하는 것으로 생각된다. 본 발명에서는, 전하를 가두는 준위가 감소되는 것으로 추정되나, 이는 두께가 고작 수천 Å인 얇은 표면층에 존재하는 준위에 의한 것으로만은 설명될 수 없으며 모종의 다른 요소가 관련된 것으로 생각된다. 그러나, 상세한 것은 불명확하다.
일반적으로, 비-단결정 탄소막에서 형성시의 활성종이 쉽게 감광체 표면을 커버하는 경향이 있으므로 커버리지가 개선되는 반면, 본 발명의 범위에서는 양호한 커버리지 외에도 치밀성이 크게 향상된다. 높은 치밀성은 결합의 상태에 기인하는 것으로 추정되나 상세한 것은 현재는 불명확하다. 커버리지가 양호하기 때문에, 구상 돌기 등에 의해 유발된 어떠한 결함도 균일하게 커버될 수 있으며, 역시 높은 치밀성으로 인하여 전하가 결함의 주변을 거의 경유하지 않게 되고, 그에 따라 절연 파괴 전압이 향상되어 표면층으로부터 전하의 누출에 의해 유발될 수 있는 블랭크 부위를 거의 유발하지 않게 된다고 추정된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 연구를 통하여 완성되었다.
본 발명을 첨부하는 도면을 참조하여 하기에서 상세히 설명할 것이다.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 전자 사진 감광체의 층 배열을 설명하는 모식적인 단면도이다. 도 1a는 감광층이 기능적으로 분리되지 않은 단층형으로 지칭되는 감광체로서, 기체 (101) 위에 경우에 따라 전하 주입 저지층(전하 주입 저지 영역) (102)이 설치되고, 그 위에 적어도 수소 원자를 함유하는 a-Si로 형성된 광도전층(광도전성 영역) (103) 및 본 발명의 범위 내의 특성을 갖는 비-단결정 탄소로 형성된 표면층(표면 영역) (104)가 적층된 감광체를 도시한다.
도 1b는 광도전층이 전하 발생층 및 전하 운송층으로 기능적으로 분리된, 기능분리형으로 불리는 감광체를 도시한다. 기체 (101)의 표면에 경우에 따라 전하 주입 저지층 (102)가 설치되고, 전하 발생층 (106) 및 전하 운송층 (105)으로 기능적으로 분리되는, 적어도 수소 원자를 함유하고 a-Si로 형성된 광도전층 (103)이 그 위에 퇴적된다. 이 층 위에 본 발명의 범위 내의 특징을 갖는 비-단결정 탄소로 형성된 표면층 (104)가 적층된다. 여기에서, 전하 발생층 (106) 및 전하 운송층 (105)는 임의의 위치 관계로 사용할 수 있다. 또한, 기능 분리가 조성 변화에 의해 행하는 경우, 조성 변화는 연속적으로 행할 수 있다.
도 1a 및 도 1b에서 설명된 감광체에서는, 각각의 층은 연속적인 조성 변화를 수반할 수도 있고 명확한 계면을 가지지 않을 수도 있다. 전하 주입 저지층 (102)는 필요에 따라 생략될 수 있다. 밀착성 향상 등의 목적을 위하여, 광도전층 (103) 및 비-단결정 탄소로 형성된 표면층 (104) 사이에 경우에 따라 중간층 (중간 영역)을 설치할 수도 있다. 증간층은 SiC를 포함한 재료로 형성되어 광도전층 (103)과 표면층(104) 사이의 중간 조성을 갖는 층을 형성할 수도 있고, SiO, SiN 등으로 형성될 수도 있다. 중간층은 또한 연속적으로 변하는 조성을 가질 수 있다.
본원에서 언급된 비-단결정 탄소는 주로 흑연과 다이아몬드 사이의 중간 특성을 갖는 비정질 탄소를 표시하는 것으로서, 부분적으로 미세결정 또는 다결정을 포함할 수 있다. 이들의 막은 플라즈마 CVD법, 스퍼터링법, 이온 주입법 등에 의해 형성될 수 있다. 플라즈마 CVD법에 의해 형성된 막은 투명도 및 경도 모두가 높으며, 전자 사진 감광체의 표면층으로서의 용도에 바람직하다.
비-단결정 탄소막이 형성될 때 플라즈마 CVD법에서 사용되는 방전 주파수로는 임의의 주파수를 사용할 수 있다. 공업적으로는 RF 주파수로 불리는 1 내지 450 MHz, 특히 13.56 MHz의 고주파를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 VHF로 불리는 50 내지 450 MHz의 고주파가 사용될 때, 막이 투명도 및 경도 모두에서 더욱 향상될 수 있으며, 표면층을 형성하는 데 사용될 때 더욱 바람직하다.
본 발명의 비-단결정 탄소막이 플라즈마 CVD법에 의해 형성되는 경우 막은 탄소 함유 가스를 플라즈마로 분해함으로써 형성될 수 있다. 이 경우에 사용가능한 탄소 함유 가스는 CH4, C2H6, C2H4및 C2H4등의 탄화수소 가스, 수소를 갖는 CH3OH 및 C2H5OH 등의 알코올을 버블링시켜 제조된 가스; 및 탄화수소의 수소 원자를 치환함으로써 제조된, 할로겐 원자를 갖는 CH3F, CH2F2및 CH3Cl 등의 할로겐화 탄화수소 가스를 포함할 수 있으며, 플라즈마로 만들었을 때 활성 탄소 라디칼이 생성될 수 있으면 이들 중의 어떤 것도 사용할 수 있다. 이들 중 일부는 단독으로 막을 형성할 수 있으나, 일부는 수소 또는 희석 가스로 희석시켜야 한다. 각 경우에 대해 최적 농도가 선택되어야 한다. 상기 가스들 중 임의의 가스들의 혼합 가스도 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 고주파 전원을 이용한 플라즈마 CVD법에 의해 감광체를 제조하기 위한 퇴적 장치의 일례를 모식적으로 예시한다.
대략적으로 말하면, 상기 장치는 퇴적 장치 (2100), 원료 가스 공급 장치 (2200) 및 반응 용기 (2100)의 내부를 감압시키기 위한 배기 장치(도시하지 않음)로 구성된다. 퇴적 장치 (2100) 내의 반응 용기 (2110)에, 지면에 연결된 원통형 막형성 기체 (2112), 원통형 막형성 기체 (2112)를 가열하기 위한 가열기 (2113), 및 원료 가스 공급 배관 (2114)가 설치된다. 고주파 전원 (2120)은 또한 고주파 매칭 박스 (2115)를 통하여 반응 용기에 연결된다.
원료 가스 공급 장치 (2200)에는 SiH4, H2, CH4, C2H2, NO, B2H6및 CF4등의 원료 가스 및 에칭 가스용의 가스 실린더 (2221 내지 2226), 밸브 (2231 내지 2236, 2241 내지 2246 및 2251 내지 2256) 및 질량 유동 조절기 (2211 내지 2216)이 있다. 각 성분 가스용 가스 실린더는 밸브 (2260)을 통하여 반응 용기 (2110) 안의 가스 공급 배관 (2114)에 연결된다.
본 발명에서 사용되는 고주파 전원으로는, 고주파 전원이 10 W 내지 5,000 W 이상의 범위 안에서 사용되는 장치에 적당한 출력을 발생할 수 있는 한 어떠한 출력을 갖는 전원도 사용될 수 있다. 고주파 전원의 출력 변동율은, 어떠한 값이라도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
사용되는 고주파 매칭 박스 (2115)로는, 고주파 전원 (2120)과 부하 사이의 정합을 취할 수 있는 한 어떠한 구성을 갖는 것도 바람직하게 사용될 수 있다. 정합을 취하는 방법으로는, 자동으로 조절되는 것이 바람직하지만 수동으로 조절되는 것도 본 발명에 악영향을 끼치지 않을 수 있다.
고주파 전력이 인가되어야 하는 캐소드 전극 (반응 용기의 내측벽)용의 재료로는 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 납, 니켈, 코발트, 철, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스 스틸, 및 상기 재료 둘 이상의 복합 재료가 사용될 수 있다. 캐소드 전극은 바람직하게는 원통형일 수 있으며, 경우에 따라 타원형 또는 다각형일 수 있다. 기체 (2112)의 단면 형태와 형상이 유사한 캐소드 전극이 바람직한데, 이는 기체 (2112)와 캐소드 전극 간의 거리가 일정하게 유지될 수 있기 때문이다.
캐소드 전극에는 경우에 따라 냉각 수단이 설치될 수 있다. 구체적인 냉각 수단으로는, 물, 공기, 액체 질소, 펠티에(Peltier) 소자 등을 경우에 맞게 선택하여 전극을 냉각시킬 수 있다.
원통형 막형성 기체(2112)는 임의의 재료로 제조될 수 있으며, 그의 용도에 따라 어떠한 형상도 가질 수 있다. 예를 들면, 그의 형상에 관하여, 전자 사진 감광체가 생산될 때는 원통형인 것이 바람직하며, 또는 경우에 따라 평판 또는 임의의 다른 형상을 가질 수 있다. 그의 재료로는, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 납, 니켈, 코발트, 철, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스 스틸, 이들 재료 둘 이상의 복합 재료 뿐만 아니라 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 셀룰로스 아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리스티렌, 유리, 석영, 도전성 물질로 코팅되는 세라믹 및 종이가 사용될 수 있다. 물론, 이들은 막형성 조건, 용도 등에 따라 선택한다. 기체의 표면은 간섭 방지 등의 목적을 위하여 절삭 또는 딤플 가공에 의해 조형될 수 있다.
도 2에서 도시한 장치를 사용한 감광체의 형성 방법의 바람직한 일례를 하기에서 설명하고자 한다.
원통형 막형성 기체 (2112)을 반응 용기 (2110) 안에 설치하고 반응 용기 (2110)의 내부를 배기 장치(도시하지 않음; 예컨대, 진공 펌프)로 감압시킨다. 이어서, 원통형 막형성 기체 가열용 가열기 (2113)으로 원통형 막형성 기체 (2112)의 온도를 20 ℃ 내지 500 ℃의 범위 내에서 소정의 온도로 조절한다.
감광체를 형성하기 위한 원료 가스를 반응 용기 (2110) 안으로 흘려보내기 전에, 반응 용기의 가스 실린더 밸브 (2231 내지 2236) 및 누출 밸브 (2117)를 체크하여 이들이 잠겨 있는지를 확인하고, 또한 유입 밸브 (2241 내지 2246), 유출 밸브 (2251 내지 2256) 및 보조 밸브 (2260)을 체크하여 이들이 개방되었는지를 확인한다. 그 다음, 메인 밸브 (2118)를 개방하여 반응 용기 (2110)의 내부 및 가스 공급 배관 (2116)을 감압시킨다.
다음으로, 진공계 (2119)의 압력이 5 x 10-6Torr을 나타내는 시점에서 보조 밸브 (2260) 및 유출 밸브 (2251 내지 2256)을 잠근다. 그 다음, 가스 실린더 밸브 (2231 내지 2236)을 개방하여 가스가 각각의 가스 실린더 (2221 내지 2226)으로 도입되도록 하고, 압력 조절기 (2261 내지 2266)을 작동하여 압력이 2 kg/cm2이 되도록 각 기체를 조절한다. 이어서, 유입 밸브 (2241 내지 2246)을 천천히 개방하여 가스가 각각의 질량 유동 조절기 (2211 내지 2216)으로 도입되도록 한다.
상기 과정을 통하여 막형성 준비가 완료된 후, 원통형 막형성 기체 (2112) 위에 광도전층을 먼저 형성시킨다.
보다 구체적으로는, 원통형 막형성 기체 (2112)가 소정의 온도를 가지는 시점에서 유출 밸브 (2251 내지 2256) 중의 일부 필요한 유출 밸브 및 보조 밸브 (2260)을 천천히 개방하여 소정의 원료 가스를 가스 실린더 (2221 내지 2226)으로부터 가스 공급 배관 (2114)를 통하여 반응 용기 (2110) 안으로 공급한다. 이어서, 질량 유동 조절기 (2211 내지 2216)을 조작하여 각 원료 가스를 소정의 속도로 흐르도록 조절한다. 이 과정에서, 진공계 (2119)를 주시하면서, 메인 밸브 (2118)의 개구를 조정하여 반응 용기 (2110)의 내압이 1 Torr 이하의 소정의 압력이 되게 한다. 내압이 안정되는 시점에, 고주파 전원 (2120)을 소정의 전력으로 설정하고, 고주파 전력을 고주파 매칭 박스 (2115)를 통하여 캐소드 전극에 공급하여 고주파 글로우 방전이 발생되게 한다. 반응 용기 (2110)으로 공급된 원료 가스는 생성된 방전 에너지에 의해 분해되어 주로 규소로 구성된 소정의 퇴적층이 원통형 막형성 기체 (2112) 상에 형성되도록 한다. 소정의 두께를 갖는 막이 형성된 후, 고주파 전력의 공급을 중지하고, 유출 밸브 (2251 내지 2256)을 잠가 원료 가스가 반응 용기 (2110) 안으로 유동하는 것을 막는다. 이렇게 하여 광도전층의 형성이 완료된다.
광도전층 상에 표면층을 형성할 때에는, 기본적으로 상기 과정을 반복할 수 있으며, 이때 막형성 가스를 공급하여 방전을 시작할 수 있다. 사용되는 가스의 종류 및 혼합비, 막형성 압력, 고주파 전력 및 그의 주파수, 막형성 온도 등이 적당한 값으로 설정되어야만 본 발명의 효과에 기여하는 비-단결정 탄소막이 형성될 수 있다. 그러나, 이것은 어떠한 특별한 장치가 필요하다는 것을 의미하지는 않는다. 막은 임의의 종래의 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 형성시킬 수 있다.
가스의 혼합비는 가스종에 따라 다를 수 있으며, 절대적으로 규정될 수 없다. 예를 들면, 불포화 탄화수소 가스의 경우 수소 가스로 희석하는 것이 더 좋고 포화 탄화수소 가스의 경우 수소 가스로 그다지 희석하지 않는 것이 더 좋은 경향이 있다. 막형성 압력에 관하여는, 막은 종래의 막형성 조건의 압력과 동일한 범위의 압력에서 형성될 수 있다. 이는 가스종에 따라 다를 수 있으며, 절대적으로 규정될 수 없다. 가스상에서 일어나는 중합 반응을 억제하기 위해서는 압력을 낮게 설정하는 것이 좋은 경향이 있다. 고주파 전력의 경우, 특정 정도 이상의 방전 에너지가 부여되지 않는 한 C-H 결합은 절단될 수 없으며 라디칼은 형성될 수 없다. 한편으로 너무 높은 방전 에너지가 가해지면, 재이탈 및 스퍼터링이 발생하여 바람직하게 않게 막형성 속도가 극도로 낮게 될 수 있다. 동축형의 원통형 막형성로가 사용될 때, 약 2,000 W 이하의 전력이 바람직하다. 주파수에 관하여는, 고경도 및 저손실 막을 용이하게 형성하기 위하여 고주파수를 사용하는 것이 바람직하나 너무 큰 주파수를 사용하면 층 두께 분포가 유발될 수 있다. 막형성 온도에 관하여는, 종래의 막형성 조건과 동일한 범위의 온도에서 형성시킬 수 있다. 막이 너무 높은 온도에서 형성된다면, 좁은 밴드 갭이 얻어져서 손실이 증가하게 되는 경향이 있을 수 있으므로 온도를 너무 높게 설정하지 않는 것이 바람직하다.
따라서, 각 설정치가 종래의 막형성 조건과 그다지 다르지 않다. 그러나, 스핀 밀도 및 스핀 완화 시간은 막형성 인자 의존성이 크므로 지금까지는 재현성이 양호한 상태로 정확한 막을 형성하는 것이 불가능하였다고 생각된다.
막형성의 구체적인 과정은 하기에 기술하는 바와 같다.
밸브 (2251 내지 2256) 중에서 일부 필요한 유출 밸브 및 보조 밸브 (2260)을 천천히 개방하여 표면층에 필요한 원료 가스, 예컨대 CH4가스 및 H2가스를 가스 실린더 (2221 내지 2226)으로부터 가스 공급 배관 (2114)를 통하여 반응 용기 (2110)으로 공급한다. 그 다음, 질량 유동 조절기 (2211 내지 2216)을 조작하여 각 원료 가스가 소정의 속도로 유동되도록 조정한다. 이 과정에서, 진공계 (2119)를 주시하면서, 메인 밸브 (2118)의 개구를 반응 용기 (2110)의 내압이 1 Torr 이하의 소정의 압력이 되도록 조절한다. 내압이 안정되는 시점에서, 고주파 전원 (2120)을 소정의 전력으로 설정하고, 고주파 전력을 고주파 매칭 박스 (2115)를 통하여 캐소드 전극에 공급하여 고주파 글로우 방전이 일어나게 한다. 반응 용기 (2110)으로 공급된 원료 가스는 생성된 방전 에너지에 의해 분해되어 표면층을 형성한다. 소정의 두께를 갖는 막이 형성된 후, 고주파 전력의 공급을 중지하고, 유출 밸브 (2251 내지 2256)을 잠가 원료 가스가 반응 용기 (2110) 안으로 유동하는 것을 막는다. 이와 같이 하여 표면층의 형성이 완료된다.
막 형성의 과정에서, 원통형 막형성 기체 (2112)를 구동 장치(도시하지 않음)에 의해 언급한 속도로 회전시킬 수 있다. 막이 상당히 고경도일 필요가 있을 때, 로우 패스 필터(low-pass filter)(도시하지 않음)를 통하여 고주파 전력에 직류 바이어스 전압을 더 인가할 수 있다.
표면층의 이형성을 보다 향상시키기 위하여, 표면층에 불소 처리를 행하거나 불소 원자 함유 가스를 분해함으로써 형성된 플라즈마로 에칭함으로써 그의 표면을 불소화시킬 수 있다. 불소 플라즈마에 의해 불소화하는 경우, 본 발명에서 정의한 바와 같은 스핀 밀도 및 스핀 완화 시간이 만족되는 한 본 발명의 효과가 달성될 수 있다. 불소화할 때, 사용된 가스의 종류 및 혼합비, 막형성 압력, 고주파 전력 및 그의 주파수, 처리 압력, 처리 시간 등이 적당한 값으로 설정되어야 한다. 그러나, 이것은 어떠한 특별한 장치가 요구됨을 의미하지는 않는다. 표면을 임의의 종래의 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 처리할 수 있다.
구체적으로 말하자면, 사용가능한 가스는 CF4, CH3F, CH2F2, CHF3, C2F4, C2H3F, ClF3, SF6, HF 및 F2로 대표되는 불소 함유 가스이며, 플라즈마로 만들었을 때 활성 불소 라디칼이 생성될 수 있기만 하면 어떠한 가스도 사용될 수 있다. 이들은 사용될 때 희석 가스로 희석시킬 수 있다. 대체로 강한 에칭성을 갖는 가스의 경우, 다량으로 희석하는 것이 바람직할 수 있다.
처리 압력은 종래의 막형성 조건에서와 동일 범위로 설정할 수 있다. 압력은 가스종에 따라 달라질 수 있으나, 절대적으로 규정할 수 있는 것은 아니다. 압력이 너무 낮으면, 표면 조도(roughness)가 증가하는 경향이 있기 때문에 일부 경우에는 바람직하지 않다. 고주파 전력의 경우, 특정 준위 이상의 방전 에너지가 부여되지 않으면 C-F 결합이 절단될 수 없으며, 불소 리다칼은 형성될 수 없다. 반면에, 너무 높은 방전 에너지를 부여하면 에칭이 진행되어 표면을 손상시켜 댕글링 본드를 생성하는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 동축형의 원통형 막형성로가 사용되는 경우, 약 2,000 W 이하의 전력이 바람직하다.
도 3은 도 2의 것과 상이한 형태에 따른, 플라즈마 CVD법에 의한 감광체(전자사진 감광체) 형성 장치의 바람직한 일례의 모식도이다. 도 3은 장치의 반응 용기 및 기체를 갖는 기체 스탠드 부분의 부분적 횡단면도를 나타낸다.
도 3에서, 참조 번호 300이 퇴적 장치를 나타내고; 301은 진공 분위기 중에 유지될 수 있도록 설치된 반응 용기를 나타낸다. 참조 번호 302는 그의 한 말단부는 반응 용기 (301)의 내부로 개방되고 그의 나머지 한 말단부는 배기 장치(도시되지 않음)와 통기되는 배기관을 나타낸다. 참조 번호 303은 다수의 원통형 막형성 기체 (304)에 의해 둘러싸인 방전 공간을 나타낸다. 고주파 전원 (305)는 고주파 매칭 박스 (306)을 통해 전극 (307)과 전기적으로 접속된다. 원통형 막형성 기체 (304)는 홀더 (308 (a) 및 308 (b)) 상에 고정된 상태에서 회전축(309) 둘레에 각각 설치된다. 이들은 필요한 경우 모터 (310)를 사용하여 회전시킬 수 있도록 설치된다.
원료 가스 공급장치(도시되지 않음)로는 도 2에 도시한 것과 동일한 장치를 사용할 수 있다. 성분 가스를 혼합하고, 가스 공급관 (311)을 통해 밸브 (312)를 경유하여 반응 용기 (301)로 공급된다.
본 막형성 장치에서 사용하는 고주파 전원으로는, 10 내지 5,000W 이상의 범위 내에서 사용되는 장치에 적합한 출력을 발생시킬 수 있는 한 어떤 출력을 갖는 전원도 사용할 수 있다. 고주파 전원의 출력 변동률에 대해서는, 어떠한 값에서도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
사용되는 고주파 매칭 박스 (306)으로는, 고주파 전원 (305)와 부하 사이의 정합을 취할 수 있는 한 어떠한 구성을 갖는 것도 바람직하게 사용될 수 있다. 정합을 취하는 방법으로는, 자동으로 조절되는 것이 바람직하지만 수동으로 조절되는 것도 본 발명에 악영향을 끼치지 않을 수 있다.
고주파 전력이 인가되어야 하는 전극 (307)용의 재료로는 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 납, 니켈, 코발트, 철, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스 스틸, 및 상기 재료 둘 이상의 복합 재료가 사용될 수 있다. 전극은 바람직하게는 원통형일 수 있으며, 경우에 따라 타원형 또는 다각형일 수 있다. 형상은 바람직하게는 기체 (304)의 배열 형태에 따라 결정할 수 있다.
전극 (307)에는 경우에 따라 냉각 수단이 설치될 수 있다. 구체적인 냉각 수단으로는, 물, 공기, 액체 질소, 펠티에 소자 등을 경우에 맞게 선택하여 전극을 냉각시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 원통형 막형성 기체(304)는 임의의 재료로 제조될 수 있으며, 그의 용도에 따라 어떠한 형상도 가질 수 있다.
도 4는 정전하상을 이용하는 화상 형성 장치인 전자사진 장치에 의한 화상 형성 방법의 일례를 설명하기 위해 장치의 구성을 모식적으로 도시한다. 감광체 (401)은 화살표 X방향으로 회전한다. 감광체 (401)의 주변에는 주대전기 (402), 정전잠상 형성 부위 (403), 현상기 (404), 전사지 공급계 (405), 전사 대전기(406 (a)), 분리 대전기(406 (b)), 클리너 (407), 운송계 (408), 전하 제거 광원 (409), 운송 가이드 (419) 등이 배치된다.
화상 형성 방법의 일례는 하기에 보다 상세히 설명할 것이다. 감광체 (401)은 주대전기 (402)에 의해 균일하게 정전대전되고, 여기에 고전압이 인가된다. 감광체의 정전 잠상 형성부위, 즉 램프 (410)으로부터 발사되어 원고 유리판 (411) 위에 놓인 원고 (412)에 반사되고, 거울 (413, 414 및 415)를 통과하여, 렌즈 유니트 (417)의 렌즈(418)을 통해 상을 형성한 다음, 거울 (416)을 통해 유도된 빛이 투영되는 부위에 정전잠상이 형성된다. 상기 잠상에, 네가티브 극성을 갖는 토너를 현상기 (404)로부터 공급하여 토너상을 형성시킨다.
한편, 공급 전사재 (P)는 전사지 공급계 (405)를 통과하여, 레지스트 로울러 (422)를 사용하여 그의 선단 공급 타이밍을 조정하면서, 감광체 (401) 방향으로 공급된다. 전사대전기 (406 (a))와 감광체 (401) 사이의 틈에서 전사재(P)의 배면에 토너의 것과 상반되는 극성을 갖는 포지티브 전기장을 인가한다. 그 결과, 감광체 표면 상에 형성된 네가티브 극성의 토너상은 전사재(P)로 전사된다. 이어서, 경우에 따라서는 감광체의 만곡을 이용하면서, 고압 AC 전압을 인가하여 분리대전기 (406 (b))를 통해 전사재(P)를 감광체 (401)로부터 분리한다. 전사재(P)는 전사재 운송계 (408)를 통과하여 정착기 (424)에 도달하고, 여기에서 토너상이 정착되고, 정착상을 담은 전사재(P)가 장치 외부로 방출된다.
감광체 (401) 상에 잔류하는 토너는 클리닝 유니트 (407) 내에 갖추어진 자성 로울러 (427) 및 클리닝 블레이드 (421)을 사용하여 수집되고, 남아있는 정전잠상은 전하 제거 광원 (409)를 사용하여 제거한다. 참조 번호 420은 토너가 감광체 (401)의 부당한 부위에 부착되지 않도록 감광체 (401) 표면 일부에서 전하를 제거하기 위해 제공되는 블랭크 노광 광원을 나타낸다.
<실시예>
이하에서, 실시예를 제공하여 본 발명을 추가로 설명할 것이다. 본 발명은 어떤 경우에도 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다.
<실시예 1>
도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건하에서 원통형의 알루미늄 기체 상에 하부 저지층 및 광도전층을 퇴적시키고, 표 2에 나타낸 조건하에서 표면층을 순차적층시켰다. 여기에서, 수소 가스 유량과 동시에 고주파 전력을 변화시켜, 표면층의 스핀 밀도 및 스핀 완화 시간이 상이한 5 가지 감광체 A 내지 E를 작성하였다. 수득한 막 각각의 스핀 밀도 및 스핀 완화 시간의 수치는 표 6에 나타낸 바와 같았다.
감광체 제조 조건 (하부 저지층, 광도전층)
하부저지층
SiH4 260 sccm
H2 500 sccm
NO 7 sccm
B2H6 2,100 ppm
전력 110 W
내압 0.43 토르
층 두께 1.5 ㎛
광도전층
SiH4 510 sccm
H2 450 sccm
B2H6 10 ppm(SiH4에 대한 비)
전력 450 W
내압 0.55 토르
층 두께 20 ㎛
표면층 형성 조건 (실시예 1, 비교예 1)
CH4 100 sccm
H2 가변
전력 가변
주파수 13.56 MHz
내압 0.4 토르
층 두께 0.1 ㎛
상기한 방법으로 작성된 5 가지 드럼을, 복사기를 사용한 내구시험에 대한 대용시험으로서 표면을 특정 강도로 기계적으로 마찰시킨 후, 복사기에 각각 탑재시켜 장기사용 후의 성능을 추정하였다. 우선, 드럼을 프로세스 스핀 400 ㎜/초로 회전시켰고, 토너와 실질적으로 동일한 평균 입경(8 ㎛)의 SiC 연마 테입(후지 포토 필름사(Fuji Photo Film Co.) 제품, LT-C2000)을 접촉시킨 다음, 이것을 접촉면에서 직경 3 mm 및 폭 20 ㎜의 평행하는 핀에 의해 하향 유지시켜, 드럼 표면을 하중하에서 마찰시켰다. 또한, 연마 테입은 항상 약 1 ㎜/초로 이동하여, 항상 신규한 면을 공급하여 연마력을 일정하게 유지시켰고 또한, 연마 테일링으로 인한 역효과가 없도록 하였다. 그러한 강제적인 마찰을 80분 동안 수행하였다.
이렇게 하여 작성한 5가지 드럼을 각각, 캐논 인크.(CANON INC.)의 복사기 NP6062의 개조기 상에 탑재시켰다. 캐논 인크.의 시험 차트(부품번호: FY9-9058)를 유리판 상에 배치시켰고 그의 사본을 통상의 노광량으로 A4 용지 1만매에 복사조작을 수행하였다. 여기에서, 평균입경 8 ㎛의 토너를 토너로서 사용하였고, JIS 경도로서 통상적인 것보다 4도 낮은 경도를 갖는 클리닝 블레이드를 클리닝 블레이드로서 사용하여, 또한 블레이드 압력을 통상보다 낮게 설정하여, 복사는 융착을 초래하는 경향의 환경하에서 수행하였다. 1만매의 수행후에, 화상은 상기의 시험 차트로부터 복사한 화상 및 캐논 인크제의 중간조 차트(부품 전호:FY9-9042)로부터 복사된 화상의 2종 화상에 대해 평가하였다. 융착의 발생여부를 확인한 후, 드럼을 취하여 현미경을 사용하여 그의 표면의 상태를 관찰하거나, 또는 화상에 임의의 미소한 융착 물질이 존재하는지를 확인하였다.
상기 평가에 의해 수득된 성능 시험 결과를 표 6에 나타낸다.
<비교예 1>
도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건하에서 하부저지층 및 광도전층을 원통형 알루미늄 기체 상에 퇴적시킨 다음, 그 위에 표면층을 퇴적시켰다. 이 표면층은 표 2에 나타낸 바와 동일한 조건하에서, 수소 가스 유량 및 고주파전력을 변화시켜 표면층의 스핀 밀도 및 스핀 완화시간이 본 발명의 범위외인 조건하에서 형성시켰다. 그에 따라 감광체 F 및 G를 제조하였다. 스핀 밀도 및 스핀 완화시간의 수치를 표 6에 나타낸다.
이어서, 이들 감광체에 대해, 실시예 1에서와 동일한 평가를 수행하였다.
이상의 특성의 변화결과를 실시예 1에서의 결과와 합쳐 표 6에 나타낸다.
1만매의 수행후에 형성된 화상에 대한 평가에서, 감광체 (F)에서는 상당히 미소하지만 검정색 점상 흔적을 발견할 수 있었다. 감광체 (G)에서는 불량한 클리닝에 의해 초래된 수평선 및 융착으로 인한 것으로 여겨지는 흑선이 인지되었다. 나머지 감광체를 사용한 모든 경우에서, 화상 상에 융착의 영향을 발견할 수 없었다.
이어서, 드럼을 각각 복사기로부터 취출시켜, 현미경 관찰을 수행하였다. 결과적으로, 본 발명의 범위내에 있는 감광체 A 내지 E와 관련된 융착의 흔적이 발견되지 않았던 반면, 감광체 F 및 G에서는 융착의 흔적이 발견되었다. 특히, 감광체 G와 관련하여, 드럼의 회전 방향으로 성장한 후 발견되었고, 이것은 화상 상에 나타난 융착 흔적과 일치하였다.
실시예 1 및 비교예 1로부터 알수 있는 바와 같이, 스핀 밀도가 1 x 1020스핀/㎤ 이하이어야 하고, 스핀 완화시간은 10-2초 이하이어야 한다.
<실시예 2>
도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건하에서 하부저지층 및 광도전층을 원통형 알루미늄 기체 상에 퇴적시켰다. 도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 표 3에 나타낸 바와 같은 조건하에서, 가스 유량 및 고주파 전력을 적합한 수치로 설정하여, 불소원자를 표면층중에 혼입하는 표면층을 퇴적시켜, 감광체(H)를 작성하였다. 또한, 표면층을 표 2에 나타낸 조건하에서, 수소가스 유량 및 고주파 전력을 적합한 수치로 설정하여 퇴적시킨 후, 표 4에 나타낸 바와 같은 불소화 조건하에서 감광체 표면을 불소 플라즈마에 노출시켜서, 감광체(1)을 완성하였다. 여기에서, 표면은 표면층의 스핀 밀도 및 스핀 완화시간이 본 발명의 범위내에 있도록 선택된 조건하에서 처리하였다. 스핀 밀도 및 스핀 완화시간 결과는 표 7에 나타낸 바와 같았다.
이들 드럼은 실시예 1에서와 동일한 연마시험 및 개선 복사기의 융착발생의 유무를 평가하는 시험을 수행하였다. 이어서, 시험전후의 불소량을 측정하여, 불소원자의 잔류여부를 초기 양에 대한 그의 비율로서 평가하였다. 불소량의 측정은 X선 광전자 분광법(XPS)을 이용하여, 극표면근방(∼ 약 50Å 깊이)의 불소량을 측정하였다. 결과는 시험후의 수치 대 초기 단계의 수치의 비로서 나타내었다.
상기의 평가로 수득한 시험 결과를 표 7에 나타낸다.
<비교예 2>
도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건하에서 하부저지층 및 광도전층을 원통형 알루미늄 기체 상에 퇴적시켰다. 이어서, 도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 막내에 불소원자가 혼입된 표면층이 표 3에 나타낸 조건하에서 형성되어서, 감광체(J)를 제조하였다. 또한, 표면층이 표 2에 나타낸 조건하에서 퇴적시킨 후, 감광체 표면을 표 4에 나타낸 불소화 조건하에서 불소 플라즈마에 노출시켜 불소화시켜, 감광체(K)를 완성하였다. 여기에서, 표면은 표면층의 스핀 밀도 및 스핀 완화시간이 본 발명의 범위 외에 있도록 선택하는 작성 조건하에서 처리하였다. 스핀 밀도 및 스핀 완화시간은 표 7에 나타낸 바와 같았다.
이이서, 이렇게 하여 제조한 드럼은 실시예 2에서와 동일한 방법으로 평가를 시험하였다.
이렇게 하여 수득한 시험 결과는 실시예 2에서의 결과와 함께 표 7에 나타낸다.
본 발명의 범위내에 있었던 감광체(H 및 I)를 사용한 경우(실시예 2), 화상 상에도 드럼 상에도 융착 흔적이 전혀 나타나지 않았다. 불소량의 측정에서, 감광체(H 및 I)가 시험후에서조차, 각각 작성 직후의 양의 약 80% 및 약 75%까지 불소원자가 잔류한 것으로 밝혀졌다.
한편, 감광체(J 및 K)를 사용한 경우(비교예 2), 화상 상에 미소하지만 융착 영향으로 인한 것으로 보이는 흑점이 관찰되었다. 또한, 드럼 상에 융착이 발견되었다. 불소량의 측정 결과로서, 작성 직후 존재한 불소원자는 각각 시험 전에 비해 약 20% 및 약 15%까지 감소하였다. 이 경우, 연마 작용에 있어서 표면 상의 불소원자가 탈락하여 비결합된 화학결합손을 증대시켰고 비결합된 화학결합손이 마찰력을 보다 크게 하여, 악순환을 초래하여 경미하게나마 융착을 발생시키는 것으로 고려되었다.
실시예 2 및 비교예 2로부터 알수 있는 바와 같이, 불소 원자를 탈리성 및 활주성을 더 향상시키기 위해 도입한다 하더라도 스핀 밀도 및 스핀 완화시간이 본 발명의 범위내에 있는 경우에만 의도된 효과를 거둘 수 있고, 이들이 본 발명의 범위 외에 있는 경우에는 효과적일 수 없다.
<실시예 3>
도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건하에서 원통형 알루미늄 기체에 하부 저지층 및 광도전층을 순차 적층시켰다. 도 3에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 표 5에 나타낸 조건하에서 표면층의 작성을 수행하였다. 여기에서, 방전 주파수로서 50, 100 및 200 MHz의 3종류를 이용하였고, 수소가스 유량 및 고주파 전력을 적당한 수치로 설정하여, 표면층의 스핀 밀도 및 스핀 완화시간이 본 발명의 범위내에 있는 작성조건을 선택하여 감광체 L, M 및 N을 작성하였다.
이어서, 이들은 실시예 1에서와 동일한 양태로 연마시험 및 융착평가시험을 수행하였다.
이렇게 하여 수득한 결과를 표 8에 나타낸다. 그 결과 및 실시예 1(방전 주파수 13.56 MHz)로부터 알수 있는 바와 같이, 표면층 작성에 이용한 고주파 전원의 발진주파수 및 장치간의 상이점을 고려하지 않고, 본 발명의 효과를 수득할 수 있는 감광체를 작성할 수 있다.
표면층 형성 조건 (실시예 2, 비교예 2)
CH4 100 sccm
CF4 가변
전력 가변(800 내지 1,200 W)
주파수 13.56 MHz
내압 0.3 토르
층 두께 0.1 ㎛
불소 플라즈마 조건 (실시예 2, 비교예 2)
CF4 가변
전력 가변(800 내지 1,200 W)
주파수 13.56 MHz
내압 0.6 토르
표면층 형성 조건 (실시예 3)
CH4 100 sccm
H2 가변
전력 가변
주파수 가변(50, 100 및 200 MHz)
내압 2 밀리토르
층 두께 0.1 ㎛
가속 시험에 의한 융착 유무의 평가
번호 스핀 밀도 (스핀/㎤) 스핀 완화 시간 (초) 화상에 대한 영향 표면 현미경 관찰
실시예 1 A 8.7E18 5.2E-3 A A
B 1.5E19 6.8E-3 A A
C 3.6E19 7.2E-3 A A
D 5.4E19 8.5E-3 A A
E 8.9E19 9.2E-3 A A
비교예 1 F 1.8E20 2.6E-2 B B
G 2.1E20 5.7E-2 C C
화상에 대한 영향란의 설명:
A: 융착의 영향 없음.
B: 미소한 흑점 있음.
C: 선 모양의 융착 흔적 있음.
표면 현미경 관찰란의 설명:
A: 융착 없음.
B: 미소한 융착 있음.
C: 성장한 융착 있음.
상이한 불소화 조건 하에서의 평가
번호 스핀 밀도(스핀/㎤) 스핀 완화 시간 (초) 화상에 대한 영향 표면 현미경 관찰 불소량:시험 전/시험 후 비
실시예 2 H 2.7E19 5.5E-3 A A 80%
I 5.3E19 7.1E-3 A A 75%
비교예 2 J 1.5E20 3.1E-2 B B 20%
K 3.7E20 4.8E-2 B C 15%
화상에 대한 영향란의 설명:
A: 융착의 영향 없음.
B: 미소한 흑점 있음.
C: 선 모양의 융착 흔적 있음.
표면 현미경 관찰란의 설명:
A: 융착 없음.
B: 미소한 융착 있음.
C: 성장한 융착 있음.
상이한 고주파 전력 하에서의 평가
번호 주파수(MHz) 화상에 대한 영향 표면 현미경 관찰
실시예 3 L 50 A A
M 100 A A
N 200 A A
화상에 대한 영향란의 설명:
A: 융착의 영향 없음.
B: 미소한 흑점 있음.
C: 선 모양의 융착 흔적 있음.
표면 현미경 관찰란의 설명:
A: 융착 없음.
B: 미소한 융착 있음.
C: 성장한 융착 있음.
<실시예 4>
도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 원통형 알루미늄 기체 상에 표 1에 나타낸 바와 같은 조건하에서 하부저지층 및 광도전층을 퇴적시킨 다음, 그 위에 표면층을 퇴적시켰다. 이 표면층을 표 2에 나타낸 조건하에서 수소 유량 및 고주파 전력을 변화시켜, 실시예 1에서와 동일한 조건하에서 표면층의 스핀 밀도 및 스핀 완화시간이 본 발명의 범위내에 있도록 하는 조건하에서 형성시켰다. 따라서, 감광체(O)를 작성하였다.
이어서, 복사기와 동일한 양태로 레이아웃을 갖는 드럼 전용 시험기를 사용하여, 드럼의 감도를 측정하였다. 드럼을 프로세스 속도 400 ㎜/초로 회전시켰고, 코로나 대전기는 표면에 약 400 V의 대전전위를 부여하는 양태로 작동시켰다. 그후, 노광위치에서 광량을 변화시켰고, 현상위치에서 표면전위를 측정하였다. 여기에서, 표면전위가 50 V인 시점에서 노광 광량을 감도로서 나타낸다. 감도는 종래의 표면층의 것과 비교하여 평가하였다.
이어서, 상기의 드럼전용 시험기를 사용하여, 다양한 조건하에서 표면 전위의 변화를 측정하였다. 고스트 전위의 평가에서는, 드럼 표면을 대전시킨 후, 노광, 제전 등의 복사 프로세스와 동등한 프로세스를 경유하여 일주시킨 후, 중간 색조의 전위를 부여하여, 노광 부위와 비노광 부분 사이의 전위차이를 관측하여 수치를 수득하였다. 전위차이를 화상으로서 환산한 경우, 실용상의 문제가 있는지 여부를 판단하였다.
NP6062 개조기를 사용하여 절연파괴 전압의 내구성 차이를 실험하기 위해, 그로부터 코로나 대전기의 그리드를 취하였고 대전전위를 통상보다 약간 높게 설정하여 누전을 유도하는 경향이 있는 환경을 설정하였다. 그러한 개조기를 사용하여 복사조작을 수행하였고, 초기 단계의 화상을 1,000매 복사조작시킨 후의 화상과 비교하였고, 여기에서 누전에 의해 기인된 백판 상의 화상흠결(백색 도트)의 갯수를 계수하였다. 그의 평가에 관해서는 종래의 표면층에 대해 유사한 시험을 수행한 경우 수득한 개수와 비교하여 나타내었다.
이렇게 하여 수득한 감도의 평가결과, 고스트 전위의 평가결과 및 누전에 기인한 화상흠결의 평가 결과를 표 9에 나타낸다.
<비교예 3>
도 2에 도시한 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 원통형 알루미늄 기체 상에 표 1에 나타낸 조건하에서 하부저지층 및 광도전층을 퇴적시킨 다음, 그 위에 표면층을 퇴적시켰다. 그 표면층을 표 2에 나타낸 조건하에서 수소가스 유량 및 고주파 전력을 변화시켜, 비교예 1에서와 동일한 조건하에서 표면층의 스핀 밀도 및 스핀 완화시간이 본 발명의 범위 외에 있는 조건이 되도록 하여 형성시켰다. 따라서, 감광체(P)를 작성하였다.
이어서, 실시예 4에서와 동일한 방법으로 평가를 수행하였다.
수득한 결과를 실시예 4에서의 결과와 함께 표 9에 나타낸다.
감도 및 절연 파괴 강도의 평가
번호 스핀 밀도 (스핀/㎤) 스핀 완화 시간 (초) 감도* 고스트* 절연 파괴 시험*
실시예 4 O 2.4E19 5.8E-3 AA AA AA
비교예 3 P 1.6E20 2.4E-2 A A A
* 종래의 것과 비교함.
AA: 매우 양호함.
A: 종래 수준.
B: 실용상의 문제없음.
C: 일부의 경우, 실용상의 문제 있음.
비교예 3에서는 SiC로부터 형성된 종래의 표면층의 것들에 대해 동등하였다. 한편, 본 발명의 범위내에 있는 실시예 4에서는, 감도가 종래의 표면층의 것보다 덜 저하되는 것으로 밝혀졌다. 이는 기대이상의 결과이었고, 아마도 그 이유는 비결합된 화학결합손이 감소되었기 때문이고, 따라서 결합에 기여하는 원자가 증대하였고, 결합력이 대체로 증대시키도록 결과하여 대역 간격을 보다 크게 하였고 표면층 손실이 감소하였다.
또한, 고스트 전위 평가에서는, 본 발명의 범위 외의 것인 비교예 3에서는 종래의 감광체와 동일한 결과를 나타내었다. 한편, 본 발명의 범위 내의 것인 실시예 4에서는 고스트 전위가 종래의 감광체의 것보다 작았고 고스트 현상이 거의 발생하지 않았다는 것이 밝혀졌다. 그 이유는 최대 수천 Å 두께의 표면층에 의해서만 용이하게 설명할 수 없고 현재 불투명하다.
절연파괴 전압 내구성 시험에서는 본 발명의 범위 외의 것인 비교예 3에서는 종래의 감광체와 동일한 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 한편, 본 발명의 범위 내의 것인 실시예 4에서는 백색 스파트의 발생이 비상하게 적은 것으로 밝혀졌다. 시험 후에 드럼을 취출시켜 그의 표면을 현미경 관찰을 수행한 결과, 비교예 3에서는 구상 돌기연부에서 누전이 발생한 것이 관찰된 반면, 실시예 4에서는 구상 돌기주변에서 누전 흔적이 거의 관찰되지 않았다. 이 차이의 원인은 아마도, 본 발명의 범위 내의 것인 비-단결정 탄소막에 대한 양호한 커버력 및 또한 향상된 막의 치밀성으로 인한 것 같다. 그 결과, 절연파괴 강도는 향상된 것으로 판단되었다.
상기에 기술한 바와 같은 본 발명에 따르면 표면 부위(층)는 스핀 밀도가 낮고 스핀 완화 시간이 짧으며 적어도 수소 원자를 포함하는 비-단결정 탄소막으로 형성되어, 토너의 이형성 및 활주성이 둘다 향상된다. 따라서, 본 발명은 모든 환경에서 드럼 표면 상에 토너의 융착이 발생하지 않을 수 있고 내구성이 우수한 감광체를 실현할 수 있다.
본 발명은 또한, 감도가 높고, 고스트 현상이 거의 발생하지 않으며, 표면 대전의 누출로 인한 화상 결함을 전혀 유발하지 않고, 시간에 따른 변화가 전혀 없이 고품위의 화상을 안정하게 수득할 수 있는 감광체를 구현한다.

Claims (34)

  1. 도전성 기체, 이 도전성 기체 위에 광전 변환 영역을 포함하는 광도전성 영역과, 이 광도전성 영역 위에 스핀 밀도가 1 x 1020스핀/cm3이하이고, 스핀 완화 시간이 10-2초 이하인 비-단결정성 탄소로 형성된 표면 영역을 갖는 전자 사진용 감광체.
  2. 제1항에 있어서, 비-단결정 탄소막이 불소 원자를 막 중에 함유하는 것을 특징으로 하는 감광체.
  3. 제2항에 있어서, 비-단결정 탄소막이 그 표면 또는 표면 부근에 불소-탄소 결합을 가진 것을 특징으로 하는 감광체.
  4. 제1항에 있어서, 광도전성 영역과 표면 영역 사이에 이들 두 영역의 중간 조성을 가진 중간 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광체.
  5. 제1항에 있어서, 광도전성 영역과 표면 영역이 각각 광도전층과 표면층을 갖는 것을 특징으로 하는 감광체.
  6. 제2항에 있어서, 표면 영역이 불소 원자를 함유한 원료 가스를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 감광체.
  7. 제6항에 있어서, 불소 원자를 함유한 원료 가스가 CF4가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 감광체.
  8. 제1항에 있어서, 표면 영역이 1 MHz 내지 450 MHz의 고주파를 이용한 플라즈마 화학증착법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 감광체.
  9. 제8항에 있어서, 고주파가 50 MHz 내지 450 MHz 범위인 것을 특징으로 하는 감광체.
  10. 제1항에 있어서, 광도전성 영역이 규소 원자를 주로 하여 구성된 비-단결정 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 감광체.
  11. 제1항에 있어서, 비-단결정 탄소막이 비정질 탄소막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 감광체.
  12. 도전성 기체, 이 도전성 기체 위에 광전 변환 영역을 포함하는 광도전성 영역과, 이 광도전성 영역 위에 스핀 밀도가 1 x 1020스핀/cm3이하이고, 스핀 완화 시간이 10-2초 이하인 비-단결정성 탄소로 형성된 표면 영역을 갖는 전자 사진용 감광체,
    감광체의 표면을 정전기적으로 대전시키기 위한 대전기,
    감광체의 표면을 노광시키기 위한 광원,
    감광체의 표면에 보유된 전하에 따라 감광체의 표면에 토너를 부가하기 위한 현상기,
    감광체의 표면에 부가된 토너를 전사하기 위한 전사기, 및
    감광체의 표면을 클리닝하기 위한 클리너
    로 이루어진 화상 형성 장치.
  13. 제12항에 있어서, 비-단결정 탄소막이 불소 원자를 막 중에 함유하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  14. 제13항에 있어서, 비-단결정 탄소막이 그 표면 또는 표면 부근에 불소-탄소 결합을 가진 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  15. 제12항에 있어서, 광도전성 영역과 표면 영역 사이에 이들 두 영역의 중간 조성을 가진 중간 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  16. 제12항에 있어서, 광도전성 영역과 표면 영역이 각각 광도전층과 표면층을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  17. 제13항에 있어서, 표면 영역이 불소 원자를 함유한 원료 가스를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  18. 제17항에 있어서, 불소 원자를 함유한 원료 가스가 CF4가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  19. 제12항에 있어서, 표면 영역이 1 MHz 내지 450 MHz의 고주파를 이용한 플라즈마 화학증착법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  20. 제19항에 있어서, 고주파가 50 MHz 내지 450 MHz 범위인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  21. 제12항에 있어서, 광도전성 영역이 규소 원자를 주로 하여 구성된 비-단결정 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  22. 제12항에 있어서, 비-단결정 탄소막이 비정질 탄소막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  23. 제12항에 있어서, 클리너에 블레이드가 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  24. 도전성 기체, 이 도전성 기체 위에 광전 변환 영역을 포함하는 광도전성 영역과, 이 광도전성 영역 위에 스핀 밀도가 1 x 1020스핀/cm3이하이고, 스핀 완화 시간이 10-2초 이하이며 적어도 수소 원자를 함유한 비-단결정성 탄소로 형성된 표면 영역을 갖는 감광체의 표면을 정전기적으로 대전시키는 단계,
    의 표면을 정전기적으로 대전시키는 단계,
    그리하여 대전된 감광체를 노광시키는 단계,
    노광에 의해 감광체의 표면에 토너 화상을 형성시키는 단계,
    토너 화상을 전사하는 단계, 및
    토너 화상의 전사 후에 감광체의 표면을 클리닝하는 단계
    로 이루어진 화상 형성 방법.
  25. 제24항에 있어서, 비-단결정 탄소막이 불소 원자를 막 중에 함유하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
  26. 제25항에 있어서, 비-단결정 탄소막이 그 표면 또는 표면 부근에 불소-탄소 결합을 가진 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
  27. 제24항에 있어서, 광도전성 영역과 표면 영역 사이에 이들 두 영역의 중간 조성을 가진 중간 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
  28. 제24항에 있어서, 광도전성 영역과 표면 영역이 각각 광도전층과 표면층을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
  29. 제24항에 있어서, 클리닝을 블레이드를 이용하여 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
  30. 제24항에 있어서, 노광이 블랭크 노광으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
  31. 제24항에 있어서, 단계들이 서술된 순서대로 반복되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
  32. 진공으로 만들 수 있고 광도전성 영역을 위에 가진 기체를 담고 있는 챔버에서 형성된 감압 상태의 탄소 원자와 수소 원자를 함유한 분위기에 에너지를 가하는 단계, 및
    50 MHz 내지 450 MHz의 고주파를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 광도전성 영역 위에 스핀 밀도가 1 x 1020스핀/cm3이하이고, 완화 시간이 10-2초 이하이며 적어도 수소 원자를 함유하는 비-단결정 탄소막으로 이루어진 표면 영역을 형성시키는 단계
    로 이루어지는 감광체의 제조 방법.
  33. 제32항에 있어서, 분위기가 불소 원자를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 불소 원자가 CF4가스에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
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