JP2958850B2

JP2958850B2 - プラズマｃｖｄ装置およびそれを用いるアモルファスシリコン感光体の製造方法

Info

Publication number: JP2958850B2
Application number: JP4478294A
Authority: JP
Inventors: 剛司大田; 雅人小野; 茂八木; 武敏東
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH07233477A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基体の偏芯を防止した
プラズマＣＶＤ装置およびそれを用いるアモルファスシ
リコン感光体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコン感光体等の膜形成
法には、従来よりグロー放電を用いた円筒容量型プラズ
マＣＶＤ装置が利用されている。この作製方法は、感光
体基体とそれを囲むように配設された電極間に高周波電
界を印加し、反応槽中に導入されたシラン系原料ガスを
グロー放電分解させることにより、感光体基体表面にア
モルファスシリコンを主成分とする膜を形成することを
特徴としている。しかしながら、このプラズマＣＶＤ装
置は、量産性が悪く、一回の操作で一つの感光体しか作
製できないという点が最大の欠点であった。ところが、
近年、その量産性について改善がなされつつある（特開
昭５７−１８５９７１号公報、特開昭５８ー８９９４号
公報、特開昭６１ー５７９４６３号公報）。具体的に
は、例えば特開昭６２ー４８７２号公報等に述べられて
いるように、第一円筒電極と第二円筒電極間に感光体基
体を多軸・多段積みされるように構成したプラズマＣＶ
Ｄ装置を用いることにより、アモルファスシリコン感光
体の量産性を向上させるものである。図６は、従来のプ
ラズマＣＶＤ装置の平面図である。円筒型真空反応槽１
内部に第一の円筒状電極３を設け、その同心円上内部に
第二の円筒状電極４が存在する。複数の感光体基体５は
第一の円筒状電極３と第二の円筒状電極４の間にこれら
電極と同心円周上に等間隔で設置する。感光体基体回転
用駆動モーターは反応槽下部に設置され、このモーター
の動力をギヤーを介して感光体基体へ伝え、それら基体
を自転および公転させるように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来提案されているプラズマＣＶＤ装置は、生産得率が
必ずしも高いとはいえない。その大きな理由の一つに、
感光体基体の偏芯をあげることができる。回転駆動モー
ターから動力を伝える環境が悪く、つまり真空槽中であ
るために潤滑油等が使用できず、加熱雰囲気中で感光体
基体を多段積みにした場合に、その長さやつなぎ目での
がたつき等により、感光体基体の偏芯は避けることがで
きない。この感光体基体の偏芯は、作製した感光体に膜
厚分布を生じさせるばかりでなく、膜質の不均一化をも
生じさせる。また、成膜中の基体同士の接触、或いは基
体と電極の接触にもつながり、生産得率を低くするもの
である。本発明は、従来の技術における上記のような問
題点を解決することを目的としてなされたものである。
すなわち、本発明の目的は、皮膜を形成する基体の偏芯
を防止したプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、このプラズマＣＶＤ装置を用いて
アモルファスシリコン感光体を製造する方法を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマＣＶＤ
装置は、円筒型真空反応槽内部に円筒状電極を設け、そ
の内部に接地された円筒型ヒーターを同心円的に設け、
該円筒状電極と該円筒型ヒーター間に高周波電圧を印加
して、該円筒状電極と該円筒型ヒーターの空間領域に該
円筒状電極と同心円周上に等間隔で載置された複数の基
体上に膜形成が行われるよう構成されており、そして載
置された基体の一方の端部を支持するように配設された
回転系駆動部材と、該基体が偏芯するのを防止するため
に該基体の他方の端部に取り付ける偏芯防止部材とを備
えたことを特徴とするものである。

【０００５】本発明のアモルファスシリコン感光体の製
造方法は、上記プラズマＣＶＤ装置を使用することを特
徴とするものであって、円筒型真空反応槽内部に円筒状
電極を設け、その内部に接地された円筒型ヒーターを同
心円的に設けてなるプラズマＣＶＤ装置を使用してアモ
ルファスシリコン感光体を製造する方法において、該円
筒状電極と該円筒型ヒーターの空間領域に該円筒状電極
と同心円周上に複数の基体を等間隔で載置し、その際、
載置された基体の一方の端部を回転系駆動部材に載置
し、他方の端部に偏芯防止部材を取り付け、基体を自転
および公転させながら、シランガスを主体とする原料ガ
スを導入し、該円筒状電極と該円筒型ヒーター間に高周
波電圧を印加して、基体上にアモルファスシリコン膜を
形成することを特徴とする。この場合、複数の基体を回
転軸方向に多段積みして載置してもよい。また、基体は
接地するのが好ましい。

【０００６】

【作用】本発明のプラズマＣＶＤ装置により、例えば、
アモルファスシリコン感光体を製造する場合、複数の基
体を載置するが、載置された基体の一方の端部を回転系
駆動部材に支持させ、そして、載置された基体の他方の
端部に偏芯防止部材を取り付け、載置された基体が上下
両方の端部で支持された状態にする。この状態で回転系
駆動部によって駆動を行うと、基体は、偏芯を起こすこ
となく自転および公転をする。したがって、プラズマＣ
ＶＤ装置に、例えば、シランガスを主体とする原料ガス
に、水素ガス、アンモニアガス、ジボランガス等を適宜
導入して、グロー放電すると、基体上に、膜厚および膜
質にばらつきのないブロッキング層、光導電層、電荷捕
獲層、表面層などを形成することができる。その結果、
感光体ドラムの生産得率を著しく向上させ、且つ量産本
数を前記従来技術のものよりより多くすることが可能に
なる。

【０００７】

【実施例】本発明のプラズマＣＶＤ装置の実施例を図面
によって説明する。図１は量産型プラズマＣＶＤ装置の
平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ′線の断面図であ
る。円筒型真空反応槽１内部に高周波円筒状電極３を設
け、その同心円上内部に接地された円筒型ヒーター４が
存在する。高周波円筒状電極の外には接地したシールド
壁２を配設するのが好ましい。また、高周波円筒状電極
３上或いはシールド壁２上にはシールド壁加熱ヒーター
１１が設けられている。本タイプのプラズマＣＶＤ装置
において、複数の感光体基体５が高周波円筒状電極３と
円筒型ヒーター４の間に高周波円筒状電極と同心円周上
に等間隔で設置される。この間隔は反応槽の容積や設置
する感光体基体の大きさにもよるが、３ｍｍ以上あった
方が好ましい。感光体基体５は、軸方向にも多段積みさ
れ、通常、２〜５段程度が好ましい。回転系駆動部は、
基体支持部７、回転板８、駆動用モーター９および反応
槽固定ギヤー部１２等により構成され、駆動用モーター
９の回転により、感光体基体を自転、公転させるように
構成されている。感光体基体上端には、基板の偏芯を防
ぐ目的で、駆動の有無に関わらない偏芯防止部材６が設
けられており、治具１０を介して感光体基体５の上端に
取り付けられている。

【０００８】本発明において、偏芯防止部材の形状・寸
法等は反応槽内の容積や感光体基体の大きさで決まり、
多種多様なものが使用可能である。具体的には、円筒型
ヒーター接触型、円筒型ヒーター一体型、高周波円筒状
電極接触型および円筒型ヒーターと円筒状電極の両者と
非接触なものに大別することができる。図１に示される
ものは、円筒型ヒーターと高周波円筒状電極の両者に非
接触なものであり、円筒型ヒーターと高周波円筒状電極
に接触することなく、ステンレス鋼リングによって各基
体の端部が連結されている。図３は円筒型ヒーター接触
型のものであり、偏芯防止部材６がヒーターに回転可能
な状態で接触し、かつ各基体の端部に連結されている。
図４は円筒型ヒーター一体型のものであり、偏芯防止部
材６がヒーターと一体になって回転するように構成され
ている。また、図５は高周波円筒状電極接触型のもので
あり、偏芯防止部材６が高周波円筒状電極に回転可能な
状態で接触し、かつ各基体の端部に連結されている。こ
れらは全て複数の感光体基体の間隔を一定に、または感
光体基体と高周波円筒状電極或いは円筒型ヒーターとの
間隔を一定に保つように配慮されたものである。以上の
中からいずれかのタイプを適用して、偏芯防止部材を感
光体基体上端に取り付けることにより偏芯のない自転・
公転を得ることができる。偏芯防止部材の材質は一般に
は金属、中でもステンレス鋼が好ましい。

【０００９】このように複数の感光体基体の両端を両持
保持することにより、感光体基体の偏芯を防ぎ、公転お
よび自転を安定させることができる。感光体基体セット
軸方向の両端のみならず、その中間に上記と同等な治具
等を設置してもよいが、なるべく避けた方が好ましい。
感光体基体の公転は各軸にセットした感光体基体に対し
て、ガス導入口や排気口等の幾何学的な位置が異なる為
に生じる膜厚・膜質分布を均一化するために行われ、ま
た、自転は各軸上での周方向の膜厚・膜質分布を少なく
するために行われる。公転・自転速度は０〜百数十ｒｐ
ｍの範囲で、そのギヤー比によって決められる。公転速
度は０〜６０ｒｐｍ、好ましくは５〜１５ｒｐｍ、自転
速度は０〜１００ｒｐｍ、中でも２０〜６０ｒｐｍの範
囲が望ましい。一般に複数の感光体基体は、接地した状
態で被膜形成が行われるが、テフロンやセラミックス等
の絶縁物で絶縁し、直流バイアスを印加して実施しても
かまわない。

【００１０】次に、上記プラズマＣＶＤ装置を用いるア
モルファスシリコン感光体の製造例を示す。（実施例１）洗浄処理した円筒状アルミニウム基板を円
筒型量産プラズマＣＶＤ装置の反応槽内に１６軸×３段
の計４８本セットし、その基板上端に図１に示すような
偏芯防止部材を取り付けた。本発明で使用した偏芯防止
部材は、高周波円筒状電極と円筒型ヒーターに非接触な
タイプで、直径１３０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの
ステンレス製リングであった。このリングの取り付け方
は図２（図１のＡーＡ′断面図）に示す通りである。自
転速度および公転速度は、それぞれ８ｒｐｍ、４０ｒｐ
ｍであった。まず、反応槽内を真空に排気し、Ｎ₂をガ
ス流量１００ｓｃｃｍの速度で導入し、円筒状アルミニ
ウム基板表面を、反応槽中央の円筒型ヒーターと高周波
円筒状電極の外に設置したシールド壁上のヒーターによ
って、２５０℃程度に制御した。その際、真空反応槽内
は６６．６６Ｐａ（０．５ｔｏｒｒ）に保持した。続い
て、真空反応槽を１．３×１０^-4Ｐａ（１０^-6ｔｏｒ
ｒ）まで排気した後、アモルファスシリコンを主体とす
る膜よりなるブロッキング層０．５μｍ、光導電層約２
０μｍ、表面保護層約０．３μｍのそれぞれを常法によ
り形成した。この時の作製条件は下記表１に示す通りで
あった。なお、以下の表中Ｔｓは基板温度、Ｐは放電圧
力、Ｗは放電電力、ｔは放電時間を意味する。このよう
して作製したすべてのアモルファスシリコン感光体の膜
質は、周方向・軸方向について均一で、電子写真特性は
良好であった。１本の感光体内の膜厚のバラツキは±１
％以下であり、感光体間の膜厚のバラツキも±０．５％
以下であった。

【００１１】

【表１】

【００１２】（実施例２）洗浄処理した非磁性のオース
テナイトステンレス鋼からなる基体上端に、図４に示す
ようにステンレス製の円筒型ヒーター一体型偏芯防止部
材を取り付けた。この偏芯防止部材は直径５０ｍｍの円
筒型ヒーターと感光体基体間の距離を２０ｍｍ一定に保
つように配慮したものである。セットした基体の数は１
６軸×２段の計３２本であった。自転速度および公転速
度は、それぞれ８ｒｐｍ、４０ｒｐｍであった。セット
後、真空に排気し、Ｎ₂をガス流量１００ｓｃｃｍの速
度で導入した。円筒状ステンレス鋼基体表面を、反応槽
中央の円筒型ヒーターと高周波円筒状電極の外に設置し
たシールド壁上のヒーターによって、２５０℃程度に制
御した。この際、真空反応槽内は６６．６６Ｐａ（０．
５ｔｏｒｒ）に保持した。続いて、真空反応槽を１．３
×１０^-4Ｐａ（１０^-6ｔｏｒｒ）まで排気した後、アモ
ルファスシリコンを主体とする膜よりなる接着層約０．
５μｍ、ブロッキング層約４μｍ、光導電層約２０μ
ｍ、電荷捕獲層約１μｍ、表面保護層１約０．１μｍ、
表面保護層２約０．３μｍ、表面保護層３約０．２μｍ
のそれぞれを、常法により形成した。この際の作製条件
は下記表２に示す通りであった。このようして作製した
すべてのアモルファスシリコン感光体の膜質は、周方向
・軸方向について均一であり、電子写真特性は良好であ
った。１本の感光体内の膜厚のバラツキは±１％以下
で、感光体間の膜厚のバラツキも±０．５％以下であっ
た。また、長期間コピー操作を繰り返しても黒点等の画
像欠陥を生じることのない高品質なものであった。

【００１３】

【表２】

【００１４】（比較例）上記実施例１と同じ条件で、偏
芯防止部材のみ取り外し、感光体を作製したところ、感
光体内および感光体間の膜厚のバラツキは大きく、実用
となるものは２１％であった。感光体内の膜厚のバラツ
キは最大で７０％であり、感光体間の膜厚のバラツキも
±３０％であった。

【００１５】

【発明の効果】本発明は上記のようにプラズマＣＶＤ装
置において、載置された基体が偏芯するのを防止するた
めの偏芯防止部材を設け、基体を両端部で保持すること
により、基体の自転および公転に際して偏芯を防止で
き、したがって、アモルファスシリコン感光体を作製す
る場合に、品質の向上と共に量産本数を多くすることが
でき、アモルファスシリコン感光体の生産性を著しく向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例の平面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ′線の縦断面図である。

【図３】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例の平面図
である。

【図４】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例の平面図
である。

【図５】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例の平面図
である。

【図６】従来のプラズマＣＶＤ装置の一例の平面図で
ある。

【符号の説明】

１…円筒型真空反応槽、２…シールド壁、３…高周波円
筒状電極又は第一の円筒状電極、４…円筒型ヒーター又
は第二の円筒状電極、５…感光体基体、６…偏芯防止部
材、７…基体支持部、８…回転板、９…駆動用モータ
ー、１０…治具、１１…シールド壁加熱ヒーター、１２
…反応槽固定ギヤー部。

フロントページの続き (72)発明者東武敏神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (56)参考文献特開昭63−114976（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 16/24 C23C 16/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒型真空反応槽内部に円筒状電極を設
け、その内部に接地された円筒型ヒーターを同心円的に
設け、該円筒状電極と該円筒型ヒーター間に高周波電圧
を印加して、該円筒状電極と該円筒型ヒーターの空間領
域に該円筒状電極と同心円周上に等間隔で載置された複
数の基体上に膜形成が行われるよう構成されたプラズマ
ＣＶＤ装置において、載置された基体の一方の端部を支
持するように配設された回転系駆動部材と、該基体が偏
芯するのを防止するために該基体の他方の端部に取り付
ける偏芯防止部材とを備えたことを特徴とするプラズマ
ＣＶＤ装置。
【請求項２】該偏芯防止部材が、円筒型ヒーターと円
筒状電極の両者と非接触であることを特徴とする請求項
１記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】該偏芯防止部材が、円筒型ヒーターに接
触して回転することを特徴とする請求項１記載のプラズ
マＣＶＤ装置。
【請求項４】該偏芯防止部材が、円筒型ヒーターに連
結して一体になっていることを特徴とする請求項１記載
のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】該偏芯防止部材が、円筒状電極に接触し
て回転することを特徴とする請求項１記載のプラズマＣ
ＶＤ装置。
【請求項６】円筒状電極が、外部に接地したシールド
壁を配設した二重構造を有することを特徴とする請求項
１記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】円筒状電極またはシールド壁上に加熱手
段を設けたことを特徴とする請求項１記載のプラズマＣ
ＶＤ装置。
【請求項８】円筒型真空反応槽内部に円筒状電極を設
け、その内部に接地された円筒型ヒーターを同心円的に
設けてなるプラズマＣＶＤ装置を使用してアモルファス
シリコン感光体を製造する方法において、該円筒状電極
と該円筒型ヒーターの空間領域に該円筒状電極と同心円
周上に複数の基体を等間隔で載置し、その際、載置され
た基体の一方の端部を回転系駆動部材に載置し、他方の
端部に偏芯防止部材を取り付け、基体を自転および公転
させながら、シランガスを主体とする原料ガスを導入
し、該円筒状電極と該円筒型ヒーター間に高周波電圧を
印加して、基体上にアモルファスシリコン膜を形成する
ことを特徴とするアモルファスシリコン感光体の製造方
法。
【請求項９】複数の基体を接地することを特徴とする
請求項８記載のアモルファスシリコン感光体の製造方
法。
【請求項１０】複数の基体を回転軸方向に多段積みす
ることを特徴とする請求項８記載のアモルファスシリコ
ン感光体の製造方法。