JP2002328439A

JP2002328439A - 原稿台ガラス

Info

Publication number: JP2002328439A
Application number: JP2001130546A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakanishi; 功次中西
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-15
Also published as: CN1384402A; CN1253761C

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電防止性能と十分な耐摩耗性を有し、表面
の摩擦係数が実用上十分小さく、且つガラス基板の強度
が保持された原稿台ガラスを提供する。【解決手段】原稿読み取り機に用いる原稿台ガラスに
おいて、ガラス基板２に予め化学強化または風冷強化を
施し、その後ガラス基板２の少なくとも一方の表面２ａ
に錫をドープした酸化インジウムからなる膜（ＩＴＯ
膜）１を形成し、このＩＴＯ膜１の膜厚ｔを、１５ｎｍ
〜２０ｎｍとした。ＩＴＯ膜１の膜厚ｔを、１５ｎｍ〜
２０ｎｍとしたことにより、ＩＴＯの結晶が十分に成長
し、結晶構造が緻密な薄膜が形成され、優れた耐摩耗性
を有することになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿読み取り機に
用いられる原稿台ガラスであって、例えば複写機やイメ
ージスキャナなどに用いられる帯電防止機能を有する原
稿台ガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動原稿供給装置を備えた複写機
では、原稿供給時に発生する静電気による紙詰りを防止
するため、原稿台ガラスの表面を真空成膜法で成膜した
ＩＴＯ膜（錫をドープした酸化インジウムからなる膜）
や熱分解成膜法で成膜した酸化錫膜などの透明導電膜で
被覆して静電気が発生しないようにしている。なお、原
稿台ガラスの表面抵抗は、１ＭΩ以下であることが要求
され、より好ましくは２ｋΩ以下であることが期待され
ている。

【０００３】また、原稿台ガラスの表面の摩擦係数が大
きいと紙詰りを起こし易くなるので、原稿台ガラスの表
面に潤滑剤を塗布することが一般的に行われている。そ
こで、潤滑剤の効果を上げるために、特に表面の凹凸が
大きくなり易い酸化錫膜については、表面を平滑にすべ
く研磨している。更に、原稿台ガラスの強度を要求され
るレベルまでに高めるため、その強化策として、いわゆ
る風冷強化法や化学強化法などによりガラス表面に圧縮
応力層を形成することが一般的に行われている。

【０００４】また、自動原稿供給装置を備えた複写機の
場合には、原稿を移動させる手段としてローラを用いて
いるため、原稿を介して原稿台ガラスにローラによる局
部的な荷重が掛る。このため、透明導電膜の表面が微視
的に荒れたり、透明導電膜が薄くなって最終的には剥離
することがある。この結果、原稿台ガラス表面における
散乱や反射などの光学的特性が局部的に変化し、原稿を
正確に読み取ることが困難になる場合があるため、透明
導電膜には所定の耐摩耗性が要求される。以上のよう
に、原稿台ガラスには、帯電防止性能、小さな摩擦係
数、強度及び耐摩耗性が要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＩＴＯ膜は、
酸化錫膜と比べて、平滑な表面が得られ易く摩擦係数が
小さく、また化学強化または風冷強化による膜品質への
影響が小さいという利点があるものの、耐摩耗性に関し
ては、実用上問題となることがない酸化錫膜と比べて、
その成形方法や条件によらず耐摩耗性が劣るという問題
がある。一方、酸化錫膜は、耐摩耗性には優れているも
のの、平滑な表面が得られ難く摩擦係数が大きくなり、
しかも成膜後に風冷強化処理を施すと急激な温度変化に
より膜に亀裂が生じたり、成膜後に化学強化処理を施す
と膜剥がれなどが生じ、また成膜前に化学強化または風
冷強化を施すと、強化処理の効果であるガラス表面の圧
縮応力が低下してしまうという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は従来の技術が有するこの
ような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、帯電防止性能と十分な耐摩耗性を有し、
表面の摩擦係数が実用上十分小さく、且つガラス基板の
強度が保持された原稿台ガラスを提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１に係る発明は、原稿読み取り機に用いる原稿台ガ
ラスにおいて、ガラス基板に予め化学強化または風冷強
化を施し、その後前記ガラス基板の少なくとも一方の表
面に錫をドープした酸化インジウムからなる膜（ＩＴＯ
膜）を形成し、このＩＴＯ膜の膜厚を、１５ｎｍ〜２０
ｎｍとしたものである。

【０００８】請求項２に係る発明は、原稿読み取り機に
用いる原稿台ガラスにおいて、ガラス基板の少なくとも
一方の表面に錫をドープした酸化インジウムからなる膜
（ＩＴＯ膜）を形成し、このＩＴＯ膜の膜厚を、１５ｎ
ｍ〜２０ｎｍとしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１はガラス基板上
に真空成膜法により形成したＩＴＯ膜の結晶構造の断面
模式図、図２は耐摩耗性試験装置の説明図、図３はＩＴ
Ｏ膜の膜厚と抵抗値の関係を示す図、図４は摺動試験結
果（摺動回数と抵抗変化率の関係）を示す図、である。

【００１０】ガラス基板の表面にＩＴＯ膜を形成する手
段としては、真空蒸着法やスパッタリング法などの真空
成膜法が好ましい。真空成膜法は、制御された減圧雰囲
気を実現するための真空装置を用いるという制約がある
ものの、プロセスガス、真空度、基板温度を適切に選択
することで、他の方法では実現できない薄膜の特性が得
られ易いという利点がある。

【００１１】そして、本発明に係る原稿台ガラスにおい
ては、ガラス基板の表面に形成するＩＴＯ膜の膜厚を、
１５ｎｍ〜２０ｎｍとしている。

【００１２】図１（ａ）に示すように、ＩＴＯ膜１の膜
厚ｔが約７ｎｍ以下（ｔ≦７ｎｍ）の場合には、一般に
島状にＩＴＯが付着した部分とガラス基板２の表面２ａ
が露出した部分とが混在して均一な膜は形成されていな
い。また、ガラス基板２の表面２ａの分子や汚れなどの
不純物の影響により、膜の導電性、ガラス基板２との密
着性、耐摩耗性など透明導電膜としての特性が十分に発
現しない。

【００１３】図１（ｂ）に示すように、ＩＴＯ膜１の膜
厚ｔが７ｎｍを超えて１５ｎｍ未満（７ｎｍ＜ｔ＜１５
ｎｍ）の場合には、ＩＴＯが結晶構造を有する膜状に形
成され、導電性や透明性などの特性は発現するが、過酷
な外力が加えられる原稿台ガラスにとってガラス基板２
との密着性、耐摩耗性など透明導電膜としての実用的な
特性としては十分ではない。ガラス基板２の表面２ａの
分子や汚れなどの不純物の影響を覆い尽くしてＩＴＯ本
来の結晶構造に成長するには、１５ｎｍ未満の膜厚では
十分でないと考えられる。

【００１４】図１（ｃ）に示すように、ＩＴＯ膜１の膜
厚ｔが１５ｎｍ以上（ｔ≧１５ｎｍ）の場合には、ＩＴ
Ｏがガラス基板２の表面２ａの分子や汚れなどの不純物
の影響を覆い尽くして本来の結晶構造に成長して、安定
した緻密な膜を形成し、その結果優れた耐摩耗性を有す
るようになる。従って、ＩＴＯの結晶が十分に成長し、
結晶構造が安定した緻密な膜を形成するためには、ＩＴ
Ｏ膜１の膜厚ｔが１５ｎｍ以上であることが好ましい。

【００１５】一方、ＩＴＯ膜１の膜厚ｔの上限は、２０
ｎｍ以下（ｔ≦２０ｎｍ）であることが好ましい。一般
に、透明導電膜付きガラスは、光の干渉によりその透過
率が導電膜の膜厚に依存し、膜厚が約６０ｎｍまでは膜
厚が増加すると共に可視光の透過率が減少する。原稿台
ガラスにおいては、３ｍｍ〜５ｍｍのソーダライムシリ
ケートガラスとその上に形成されるＩＴＯ膜とを透過す
る可視光透過率は略８６％以上であることが期待されて
いるので、ＩＴＯ膜の膜厚は２０ｎｍを超えないことが
好ましい。

【００１６】膜厚が１５ｎｍ〜２０ｎｍのＩＴＯ膜の表
面抵抗値については、例えば標準的な電子線加熱真空蒸
着法により、０．１ｋΩ〜１．０ｋΩが得られる。従っ
て、帯電防止を目的とした導電膜に要求される表面抵抗
値（１ＭΩ以下、好ましくは２ｋΩ以下）については、
特に配慮する必要はない。

【００１７】また、ＩＴＯ膜の表面は、酸化錫膜の表面
と比較して平滑なものが得られ易いので、その結果、摩
擦係数は小さくなる。例えば、ＣＶＤ（化学的気相成膜
法）によって形成した酸化錫膜の表面凹凸の大きさは、
原料物質や反応温度などにもよるが、Ｒａで表すと、４
ｎｍ＜Ｒａ＜１０ｎｍ程度である。これに対して真空成
膜法で形成したＩＴＯ膜の表面凹凸の大きさは、標準的
な成形条件で、Ｒａ≦１ｎｍである。

【００１８】この結果、真空成膜法の標準的な成形条件
によって形成したＩＴＯ膜の摩擦係数は、０．１程度が
得られ、原稿台ガラスの摩擦係数として期待される値で
ある０．６５以下は容易に達成することができる。更
に、摩擦係数を低減させるための定法である潤滑剤を併
用すれば、摩擦係数を０．１以下にすることは容易であ
る。

【００１９】また、ＩＴＯ膜を形成するときのガラス基
板の温度は、２５０℃〜３５０℃が望ましく、３００℃
〜３５０℃がより望ましい。ガラス基板の温度が１５０
℃以上であればＩＴＯ膜は結晶構造を形成するが、膜表
面に物理的外力を受ける原稿台ガラスに適するようにす
るには２５０℃以上にしてガラス基板とＩＴＯ膜との密
着性を確実なものとする必要がある。

【００２０】安定した構造のＩＴＯ膜を得るためには、
ガラス基板の温度は高い方がよく、３００℃以上にする
ことがより望ましい。しかしながら、予めガラス基板に
施した強化処理の効果（ガラス表面に形成した圧縮応力
層）を損わないようにするには、ガラス基板の温度は３
５０℃以下が望ましい。

【００２１】このようにしてガラス基板の表面に形成し
たＩＴＯ膜は、その表面を紙を介して９．８Ｎ／ｃｍ²
の加重による２０万回の摺動試験（一往復の摺動を２回
とする）を行ったときの表面抵抗値の変化が摺動試験前
の表面抵抗値の５倍以下とすることができる。

【００２２】ここで、摺動試験とは、自動原稿供給装置
を備えた複写機の場合に、原稿台ガラスが原稿搬送ロー
ラから原稿紙を介して局部的な加重を受けながら原稿紙
によって強く擦られる状況を模擬的に再現するものであ
る。また、原稿紙を代用する紙は光学レンズの拭き取り
などに用いられる細くて長い繊維を原料とした無塵紙の
一種でシルボン紙と呼ばれるものである。

【００２３】摺動試験は、図２に示すように、耐摩耗性
試験装置によって行われる。耐摩耗性試験装置は、原稿
搬送ローラに相当する摺動部材５と、摺動部材５を原稿
台ガラス６の表面に形成したＩＴＯ膜７に所定の加重
（９．８Ｎ／ｃｍ²）で押圧しながら往復動させるクラ
ンク機構８などからなる。摺動部材５の上端部には所定
の加重（９．８Ｎ／ｃｍ²）をＩＴＯ膜７に与えるため
の錘９が装着され、摺動部材５の摺動部にはシルボン紙
１０が装着されている。

【００２４】表面抵抗値の変化は、導電膜表面が微視的
に荒れたり、徐々に薄くなって最終的に膜剥がれに至る
経過を代用する特性として、本発明において採用した評
価方法である。

【００２５】２０万回以上の摺動試験を行い、その前後
の表面抵抗値の変化が５倍以下であることは、原稿台ガ
ラス表面に形成した透明導電膜が実使用時においても原
稿紙によって実質的に摩耗の影響を受けないことを意味
する。即ち、本発明の帯電防止用透明導電膜が形成され
た原稿台ガラスは実使用時において、十分な耐摩耗性を
有するものとすることができる。

【００２６】以下に本発明において、ＩＴＯ膜の膜厚を
１５ｎｍ〜２０ｎｍとしたことの根拠となる評価試験方
法及びその評価試験結果について説明する。先ず、（評
価試験１）として、縦・横・厚さが３４５ｍｍ×３８０
ｍｍ×３ｍｍのソーダライムガラス基板の表面に、ＩＴ
Ｏ膜の膜厚を３ｎｍから２０ｎｍの範囲で約１ｎｍ毎に
厚さを変えた原稿台ガラスを作製し、各原稿台ガラスの
表面抵抗値を測定した。

【００２７】ＩＴＯ膜は、電子線加熱真空蒸着法によ
り、次の条件でソーダライムガラス基板の表面に形成し
た。ガラス基板の温度を３５０℃まで加熱しながら、蒸
着装置内を背圧力が４．０×１０^-3Ｐａまで排気し、次
いで酸素ガスを導入し、圧力を５．３×１０^-2Ｐａに調
整して蒸着を行った。成膜速度は、０．０１ｎｍ／ｓｅ
ｃとした。

【００２８】次に、上述した手順で得られた各原稿台ガ
ラスから１００ｍｍ×１００ｍｍの試料を切り出し、耐
酸テープでＩＴＯ膜の表面の一部をマスキングし、塩酸
と水とを体積比で１：１としたエッチャントに浸漬して
マスキングがない部分のＩＴＯ膜を除去する。その後、
マスキングを外してＩＴＯ膜の膜厚に相当する段差を設
けた。この段差を段差測定器（Ｓｌｏａｎ社製「ＤＥＫ
ＴＡＫ２Ｄ」）で測定し、表面抵抗は４探針型表面抵
抗測定器（三菱油化株式会社製「ロレスタＩＰ」）で測
定した。

【００２９】ＩＴＯ膜の膜厚と表面抵抗値との関係は、
図４に示すように、膜厚が１０ｎｍ以下、特に７ｎｍ以
下では表面抵抗値が急激に上昇した。膜厚が薄い範囲に
おいて表面抵抗値が膜厚と反比例の関係にないことは、
ＩＴＯ膜が均一な厚さに形成されていないことを意味す
る。

【００３０】即ち、図４に示すＩＴＯ膜の膜厚と表面抵
抗値との関係は、図１に示す膜厚と結晶構造との関係に
対応し、特に膜厚が７ｎｍ以下では島状にＩＴＯが付着
した部分とガラス基板２の表面２ａが露出した部分とが
混在して均一な膜が形成されていない状態（図１
（ａ））に対応する。

【００３１】次に、（評価試験２）として、評価試験１
で作製した原稿台ガラスの残部から、膜厚が７ｎｍ、１
２ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍの試料を選び、各試料に対
して摺動試験を行った。摺動試験条件は、加重：９．８
Ｎ／ｃｍ²、摺動速度：１往復／ｓｅｃ、摺動距離：３
ｃｍ、摩擦する試験紙：シルボン紙、とした。

【００３２】図４に摺動回数に対する抵抗変化率（摺動
試験後の抵抗値／初期抵抗値）の関係を示す。膜厚が７
ｎｍの試料はで、初期抵抗値が１０ｋΩで摺動回数が
０．５万回のとき抵抗変化率が約４０倍に達した。膜厚
が１２ｎｍの試料では、初期抵抗値が１ｋΩで摺動回数
が２０万回のとき抵抗変化率が約２０倍に達した。膜厚
が１５ｎｍと２０ｎｍの試料では、初期抵抗値が共に
０．５ｋΩで摺動回数が２０万回のとき抵抗変化率が共
に約２倍であった。

【００３３】図４に示す測定結果より、ＩＴＯ膜の膜厚
が１５ｎｍ以上では、摺動回数に対する抵抗変化率はほ
とんど上昇することがないことから、ＩＴＯ膜は試験紙
に多数回擦られた後でもその膜厚が減少したり膜が剥離
したりすることがなく、耐摩耗性が優れていることが分
かる。これは、膜厚が１５ｎｍ以上の場合には、ＩＴＯ
膜の結晶構造が緻密であるためと考えられる。

【００３４】また、この摺動試験の前後における表面抵
抗値の変化率が５倍以下であれば、ＩＴＯ膜の表面が微
視的に荒れたり、徐々に薄くなったり、膜剥がれが生じ
たりしないことが分かった。従って、９．８Ｎ／ｃｍ²
の加重で２０万回の摺動試験を行ったときの表面抵抗値
の変化率が、摺動試験前の表面抵抗値の５倍以下であれ
ば、原稿台ガラス表面に形成されたＩＴＯ膜は実使用時
においても原稿紙によって実質的に摩耗の影響を受けな
い。

【００３５】更に、（評価試験３）として、評価試験１
と同様のガラス基板を用いて、同様の手順により、ＩＴ
Ｏ膜の膜厚が７ｎｍと１５ｎｍの２種類の原稿台ガラス
を作製し、これらを市販の複写機に装着して、通紙試験
を行った。

【００３６】通紙試験は、モデルパターンが印刷された
原稿を、自動原稿供給装置を通して実際に多数回の複写
を行い、所定の複写回数毎に複写された画像の品質を目
視により評価するものである。通紙試験は、空調された
室内雰囲気（温度：１５℃〜２５℃、湿度：４０％ＲＨ
〜６０％ＲＨ）で行った。本評価試験では、自動原稿供
給装置のローラの位置に対応した部分に発生する、複写
された画像中の「ローラ痕」の有無と程度を観察した。

【００３７】ＩＴＯ膜の膜厚が１５ｎｍの原稿台ガラス
では、２０万回の複写後においても、複写された画像に
ローラ痕が全く認められず、原稿台ガラスとして十分な
耐摩耗性を有していることが分かった。ローラの位置に
対応する部分のＩＴＯ膜の表面には、原稿紙に擦られた
僅かな痕跡が観察されたが、膜が剥離するような兆候は
全くなかった。この僅かな痕跡は、複写された画像の品
質を低下させる程ではなかった。

【００３８】また、ＩＴＯ膜の膜厚が７ｎｍの原稿台ガ
ラスでは、０．３万回の複写後に、複写された画像にロ
ーラ痕が認められはじめ、０．５万回の複写後にはロー
ラ痕が明確に認められるようになり、原稿台ガラスとし
て使用できない程度となった。ローラの位置に対応する
部分のＩＴＯ膜は、０．５万回の複写後にはほとんど剥
離しかかっていた。

【００３９】本発明では、透明導電膜をＩＴＯ膜とした
ので、その表面は平滑なものが得られ易くため、摩擦係
数の小さい原稿台ガラスとすることが容易である。そし
て、摩擦係数を低減させるための定法である潤滑剤を併
用すれば、更に小さい摩擦係数を確実に維持することが
できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、ＩＴＯ膜の膜厚を１５ｎｍ〜２０ｎｍとする
ので、ＩＴＯの結晶が十分に成長し、結晶構造が緻密な
薄膜が形成されるため、優れた耐摩耗性を有する。ま
た、ガラス基板に予め化学強化または風冷強化を施し、
その後ガラス基板の少なくとも一方の表面にＩＴＯ膜を
形成するので、表面の摩擦係数を実用上十分小さくする
ことができ、且つガラス基板の強度を強化処理をしない
ものより高くすることができる。

【００４１】請求項２に係る発明によれば、ＩＴＯ膜の
膜厚を１５ｎｍ〜２０ｎｍとするので、ＩＴＯの結晶が
十分に成長し、結晶構造が緻密な薄膜が形成されるた
め、優れた耐摩耗性を有する。また、ガラス基板の強化
処理を行わないので、通常のガラス基板より高い強度が
必ずしも要求されない場合には、低コスト化が図られ、
且つガラス基板の少なくとも一方の表面にＩＴＯ膜を形
成するので、表面の摩擦係数を実用上十分小さくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス基板上に真空成膜法により形成したＩＴ
Ｏ膜の結晶構造の断面模式図で、（ａ）は膜厚ｔが７ｎ
ｍ以下（ｔ≦７ｎｍ）、（ｂ）は膜厚が７ｎｍ〜１５ｎ
ｍ（７ｎｍ＜ｔ＜１５ｎｍ）、（ｃ）は膜厚が１５ｎｍ
以上（ｔ≧１５ｎｍ）

【図２】耐摩耗性試験装置の説明図

【図３】ＩＴＯ膜の膜厚と抵抗値の関係を示す図

【図４】摺動試験結果（摺動回数と抵抗変化率の関係）
を示す図

【符号の説明】

１…ＩＴＯ膜、２…ガラス基板、２ａ…ガラス基板の表
面、ｔ…膜厚。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿読み取り機に用いる原稿台ガラスに
おいて、ガラス基板に予め化学強化または風冷強化を施
し、その後前記ガラス基板の少なくとも一方の表面に錫
をドープした酸化インジウムからなる膜（ＩＴＯ膜）を
形成し、このＩＴＯ膜の膜厚を、１５ｎｍ〜２０ｎｍと
したことを特徴とする原稿台ガラス。
【請求項２】原稿読み取り機に用いる原稿台ガラスに
おいて、ガラス基板の少なくとも一方の表面に錫をドー
プした酸化インジウムからなる膜（ＩＴＯ膜）を形成
し、このＩＴＯ膜の膜厚を、１５ｎｍ〜２０ｎｍとした
ことを特徴とする原稿台ガラス。