JP4901264B2 - Plasma CVD equipment - Google Patents
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本発明は、原料ガスを分解・活性化し、円筒状基体上に薄膜を形成するためのプラズマCVD装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma CVD apparatus for decomposing and activating a source gas to form a thin film on a cylindrical substrate.
各種半導体デバイスの成膜には、CVD法が多く用いられている。CVD法には種々の方法があり、その代表的なものとしてプラズマCVD法、発熱体(触媒)CVD法、あるいは熱CVD法を挙げることができる。 The CVD method is often used for film formation of various semiconductor devices. There are various CVD methods, and typical examples thereof include a plasma CVD method, a heating element (catalyst) CVD method, and a thermal CVD method.
とくに、アモルファスシリコン(以下、a−Siと略す)系の材料を用いた電子写真感光体、太陽電池、イメージセンサ、光センサ、あるいはTFT(薄膜トランジスタ)等の製作には、主にグロー放電プラズマCVD法による成膜装置が広く用いられてきた。 In particular, glow discharge plasma CVD is mainly used for the manufacture of electrophotographic photoreceptors, solar cells, image sensors, photosensors, TFTs (thin film transistors), etc. using amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) materials. The film forming apparatus by the method has been widely used.
このグロー放電プラズマCVD法において電子写真感光体を作製する場合には、図12に示すようなグロー放電プラズマCVD装置9が用いられている(たとえば特許文献1参照)。 When an electrophotographic photosensitive member is produced by this glow discharge plasma CVD method, a glow discharge plasma CVD apparatus 9 as shown in FIG. 12 is used (see, for example, Patent Document 1).
同図に示したグロー放電プラズマCVD装置9は、円筒状の真空容器90のほぼ中央に配置した円筒状の導電性基体91上に、グロー放電プラズマによりa−Si系膜を成膜するものである。このCVD装置9は、基体支持体92に対してリング部材93を介して保持された導電性基体91を接地電極とするとともに、これを等距離で囲んだ中空の円筒状の金属電極94を、高周波電力印加用の電極とするものである。金属電極94には、成膜用の原料ガスを導入するガス導入口95が設けられており、このガス導入口95を介して導入された原料ガスが、金属電極94の内周面に設けられたガス吹き出し孔94aから導電性基体91に向けて吹き出すように構成されている。金属電極94と導電性基体91との間には、高周波電源96により高周波電力を印加してグロー放電が起こるようになされている。基体支持体92の内部には、ニクロム線やカートリッジヒーターなどからなる基体加熱手段97が設けられており、導電性基体91を所望の温度に昇温することができる。基体支持体92および導電性基体91は、回転用のモーター98aを含めた回転駆動手段98により、一体で回転させることができる。
The glow discharge plasma CVD apparatus 9 shown in the figure forms an a-Si-based film by glow discharge plasma on a cylindrical
このプラズマCVD装置9を用いて導電性気体91にa−Si系膜の成膜を行なうに当たっては、所定の流量やガス比に設定された原料ガスが、ガス導入管95からガス吹き出し孔94aを介して金属電極94と導電性基体91との間に導入される。その一方で、真空容器90でのガス圧は、真空ポンプ(図示せず)により排気口99からの排気量を調整することにより所定値に設定される。そして、高周波電源96により金属電極94と導電性基体91との間に高周波電力を印加し、金属電極94と導電性基体91との間にグロー放電プラズマを発生させて原料ガスを分解することにより、所望の温度に設定した導電性基体91上にa−Si系膜が成膜される。成膜時においては、導電性基体91は、基体支持体92とともに回転駆動手段98により回転させられるため、導電性基体91には、その周方向における膜厚や膜質の均一化が図られる。
When an a-Si film is formed on the
近年、電子写真装置は、カラー化および高画質化の要求が急速に高まり、電子写真感光体においても、より品質および均一性の高い画像を形成できるものであることが求められるようになっている。 In recent years, demands for colorization and high image quality have rapidly increased in electrophotographic apparatuses, and electrophotographic photoreceptors are also required to be able to form images with higher quality and uniformity. .
しかしながら、先に説明したプラズマCVD装置9では、基体加熱手段97からの熱が基体支持体92を介して導電性基体91に伝達されるため、基体支持体92は、熱伝導率の高い材料により形成されている。そのため、導電性基体91の端部からは、リング部材93を介して基体支持体92へ熱が逃げやく、導電体性基体91の端部は、中央部に比べて温度が低くなる傾向がある。その結果、導電性基体91の軸方向では膜質に不均一さが生じる。たとえば、成膜開始時の温度が目的の温度より低い部分においては、電子写真特性上の残留電位が増大し、画像イメージのムラが生じさせる原因となる。このように、プラズマCVD装置9によって電子写真用感光体を形成した場合には、導電性基体91の軸方向の膜質の不均一性に起因する特性ムラが画像イメージの均一性を損ない、著しく画像品質を低下させるという問題があり、上述した要求に十分に応えることができない。
However, in the plasma CVD apparatus 9 described above, the heat from the substrate heating means 97 is transmitted to the
このような不具合を解決するためには、成膜温度を高く設定することも考えられるが、その場合には、導電性基体91とa−Si膜との間の密着性が低下し、膜ハガレなどの原因となる。
In order to solve such a problem, it is conceivable to set the film forming temperature high. However, in this case, the adhesion between the
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、円筒状基体に対して、その軸方向における膜質のムラの少ない膜を形成できるようにし、その技術を適用して製造した電子写真用感光体を用いた場合に、品質および均一性の高い画像を形成できるようにすることを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of forming a film with less unevenness in film quality in the axial direction on a cylindrical substrate, and for electrophotography manufactured by applying the technique. An object of the present invention is to form an image with high quality and uniformity when a photoconductor is used.
本発明では、成膜用の真空成膜室に保持された円筒状基体に対して、グロー放電によって原料ガスを分解したときの分解成分を堆積させることにより薄膜を形成するプラズマCVD装置において、前記真空成膜室とは区画され、かつ前記円筒状基体を予備加熱するための予備加熱室と、前記円筒状基体の外周面に対向して前記円筒状基体の軸方向に沿って延びる直線状に配置された線材からなる1または複数の発熱体を含む予備加熱手段と、をさらに備え、前記発熱体は、たとえば両端部の発熱量が中央部よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする、プラズマCVD装置が提供される。
In the present invention, in the plasma CVD apparatus for forming a thin film by depositing a decomposition component when the source gas is decomposed by glow discharge on the cylindrical substrate held in the vacuum film formation chamber for film formation, A vacuum film forming chamber is defined as a preheating chamber for preheating the cylindrical substrate, and a linear shape extending along the axial direction of the cylindrical substrate so as to face the outer peripheral surface of the cylindrical substrate. Preheating means including one or a plurality of heating elements made of arranged wires , wherein the heating elements are formed so that, for example, the amount of heat generated at both ends is larger than that at the center. A plasma CVD apparatus is provided.
ここで、線材が「軸方向に沿って延びる」とは、円筒状基体の外部において軸方向と平行または略平行に延びるように配置されていることを意味している。 Here, the phrase “extending along the axial direction” means that the wire is arranged so as to extend parallel to or substantially parallel to the axial direction outside the cylindrical substrate.
発熱体としては、たとえばワイヤーの両端部を螺旋状に巻回したものを使用することができる。 The outgoing hot body, for example can be used by winding the end portions of the wire helically.
本発明のプラズマCVD装置は、好ましくは予備加熱室において、円筒状基体に対して不活性ガスを吹き出すための複数のガス吹き出し孔をさらに備えたものとされる。複数のガス吹き出し孔は、たとえば円筒状基体における軸方向の中央部に対向する中央領域での占有面積が、円筒状基体における前記軸方向の両端部に対向する端部領域での占有面積よりも大きくなされる。より具体的には、複数のガス吹き出し孔は、たとえば中央領域での分布密度が端部領域での分布密度よりも大きくなるように形成され、あるいは中央領域での開口面積が端部領域での開口面積よりも大きくなるように形成される。 The plasma CVD apparatus of the present invention preferably further includes a plurality of gas blowing holes for blowing an inert gas to the cylindrical substrate in the preheating chamber. The plurality of gas blowing holes, for example, the occupied area in the central region facing the axial central portion of the cylindrical substrate is larger than the occupied area in the end regions facing the both axial ends of the cylindrical substrate. Made big. More specifically, the plurality of gas blowing holes are formed, for example, such that the distribution density in the central region is larger than the distribution density in the end region, or the opening area in the central region is in the end region. It is formed to be larger than the opening area.
複数のガス吹き出し穴からのガスの吹き出し量は、たとえばガス吹き出し孔の直径1.5mmに対して0.1sccm〜30sccmとされる。 The amount of gas blown out from the plurality of gas blowout holes is, for example, 0.1 sccm to 30 sccm with respect to the diameter of the gas blowout hole of 1.5 mm.
本発明のプラズマCVD装置においては、たとえば予備加熱室は、予備加熱時において真空状態に減圧されるように構成される。予備加熱時における予備加熱室の圧力は、たとえば0.1〜150Pa、好ましくは0.1〜100Paに維持される。 In the plasma CVD apparatus of the present invention, for example, the preheating chamber is configured to be decompressed to a vacuum state during preheating. The pressure of the preheating chamber at the time of preheating is maintained at 0.1 to 150 Pa, preferably 0.1 to 100 Pa, for example.
本発明のプラズマCVD装置は、好ましくは、複数のガス吹き出し孔を有するガス吹き出しプレートが固定され、かつ円筒状基体を保持した状態で、予備加熱室から真空成膜室に移動可能な架台をさらに備えたものとされる。 The plasma CVD apparatus of the present invention preferably further includes a pedestal that can be moved from the preheating chamber to the vacuum film forming chamber in a state where the gas blowing plate having a plurality of gas blowing holes is fixed and the cylindrical substrate is held. It is supposed to be provided.
複数の発熱体は、予備加熱室において配置される複数の円筒状基体に対して照射される熱輻射量が均一になるように配置するのが好ましい。 The plurality of heating elements are preferably arranged so that the amount of heat radiation applied to the plurality of cylindrical substrates arranged in the preheating chamber is uniform.
本発明のプラズマCVD装置は、予備加熱を行なうための熱源として線材により構成された発熱体を用いている。そのため、カートリッジヒーターなどの加熱手段を用いて円筒状基体を加熱する場合に比べて、その軸方向における温度ムラの少ない状態に昇温させることが可能となる。とくに、発熱体として両端部での発熱量の大きなものを使用した場合には、温度が低くなりがちな円筒状基体の端部における温度を中央部と同様なものとすることが可能となり、軸方向における温度ムラが生じることをより一層抑制することが可能となる。 The plasma CVD apparatus of the present invention uses a heating element composed of a wire as a heat source for preheating. For this reason, it is possible to raise the temperature to a state where there is little temperature unevenness in the axial direction as compared with the case where the cylindrical substrate is heated using heating means such as a cartridge heater. In particular, when a heating element having a large calorific value at both ends is used, the temperature at the end of the cylindrical substrate, which tends to be low, can be made the same as that at the center. It is possible to further suppress the occurrence of temperature unevenness in the direction.
また、予備加熱により円筒状基体における軸方向での温度ムラを抑制できれば、円筒状基体の表面に形成される膜は、円筒状基体の軸方向において膜質が均質化される。その結果、本発明のプラズマCVD装置において作成される電子写真感光体では、目的温度よりも低い温度で成膜される部分が生じることを抑制できるため、局所的に残存電位が増大するような事態も生じにくく、画像イメージにムラが生じるのを抑制することが可能となる。したがって、プラズマCVD装置では、均一な画像イメージを形成することが可能な電子写真感光体を作成することができ、カラー化および高画質化の要求に応えることが可能となる。 In addition, if the temperature unevenness in the axial direction of the cylindrical substrate can be suppressed by preheating, the film formed on the surface of the cylindrical substrate has a uniform film quality in the axial direction of the cylindrical substrate. As a result, in the electrophotographic photosensitive member produced in the plasma CVD apparatus of the present invention, it is possible to suppress the formation of a portion that is formed at a temperature lower than the target temperature, so that the residual potential increases locally. It is also possible to suppress the occurrence of unevenness in the image. Therefore, the plasma CVD apparatus can produce an electrophotographic photosensitive member capable of forming a uniform image, and can meet demands for colorization and high image quality.
さらに、円筒状基体の加熱にワイヤーなどの線材を用いた場合には、カートリッジヒーターなどの加熱手段を用いて円筒状基体を加熱する場合に比べて、予備加熱に必要な電力を小さくすることができる。これにより、省コストで円筒状基体の予備加熱が可能となる。 Furthermore, when a wire such as a wire is used for heating the cylindrical substrate, the electric power required for preheating can be reduced compared to the case where the cylindrical substrate is heated using a heating means such as a cartridge heater. it can. As a result, the cylindrical substrate can be preheated at low cost.
本発明のプラズマCVD装置において、円筒状基体に対して不活性ガスを吹き出すための複数のガス吹き出し孔をさらに備えたものとすれば、複数のガス吹き出し孔の形状、配置などを適宜選択することにより、予備加熱時における円筒状基体の軸方向での温度ムラの発生を抑制できる。たとえば、中央領域での複数のガス吹き出し孔の占有面積を、端部領域での複数のガス吹き出し孔の占有面積よりも大きくすれば、端部領域での不活性ガスの吹き出し量が中央領域での不活性ガスの吹き出し量に比べて小さくなる。そのため、円筒状基体の端部に吹き付けられる不活性ガス量は円筒状基体の中央部に吹き付けられる不活性ガス量に比べて少なくなる。その結果、円筒状基体の端部では、中央部に比べて不活性ガスでの冷却効果が小さくなる。その一方で、円筒状基体の端部は、中央部に比べて温度が低くなる傾向があるのは上述した通りである。したがって、温度が低くなりがちな円筒状基体の端部での冷却効果を小さくすることにより、円筒状基体の中央部と端部との間の温度差を小さくすることができる。これにより、予備加熱時において円筒状基体の軸方向での温度ムラの発生を適切に抑制できるようになる。 If the plasma CVD apparatus of the present invention further includes a plurality of gas blowing holes for blowing an inert gas to the cylindrical substrate, the shape, arrangement, etc. of the plurality of gas blowing holes can be appropriately selected. Thus, it is possible to suppress the occurrence of temperature unevenness in the axial direction of the cylindrical substrate during preheating. For example, if the occupied area of the plurality of gas blowing holes in the central region is larger than the occupied area of the plurality of gas blowing holes in the end region, the amount of inert gas blown out in the end region is This is smaller than the amount of blown out inert gas. Therefore, the amount of inert gas blown to the end portion of the cylindrical substrate is smaller than the amount of inert gas blown to the center portion of the cylindrical substrate. As a result, the cooling effect with the inert gas is smaller at the end of the cylindrical substrate than at the center. On the other hand, as described above, the end portion of the cylindrical base body tends to have a temperature lower than that of the central portion. Therefore, by reducing the cooling effect at the end portion of the cylindrical base body where the temperature tends to be low, the temperature difference between the central portion and the end portion of the cylindrical base body can be reduced. This makes it possible to appropriately suppress the occurrence of temperature unevenness in the axial direction of the cylindrical substrate during preheating.
本発明のプラズマCVD装置において、複数のガス吹き出し穴からのガスの吹き出し量をガス吹き出し孔の直径1.5mmに対して0.1sccm〜30sccmとすれば、円筒状基体を不活性ガスにより適切に冷却し、円筒状基体の軸方向での温度ムラの発生を抑制できるようになる。すなわち、不活性ガスの流量が0.1sccm未満ではガス吹き出し孔からの吹き出し量が少なすぎて必要な冷却効果が得られないために、円筒状基体の端部と中央部との温度差を十分に小さくすることができない一方で、不活性ガスの流量が30sccmを超えるとガス吹き出し孔からの吹き出し量が多すぎて冷却効果が過剰となり、円筒状基体の加熱の効率が悪くなり、場合によっては中央部の温度が端部よりも低くなって温度ムラが生じる恐れがあるが、これらの問題は先の範囲に不活性ガスの流量を設定した場合に回避することができる。 In the plasma CVD apparatus of the present invention, if the amount of gas blown from a plurality of gas blowout holes is 0.1 sccm to 30 sccm with respect to the diameter of the gas blowout holes of 1.5 mm, the cylindrical substrate can be appropriately treated with an inert gas. By cooling, the occurrence of temperature unevenness in the axial direction of the cylindrical substrate can be suppressed. That is, if the flow rate of the inert gas is less than 0.1 sccm, the amount of gas blown out from the gas blowing holes is too small to obtain the required cooling effect, so that the temperature difference between the end portion and the central portion of the cylindrical substrate is sufficiently large. On the other hand, if the flow rate of the inert gas exceeds 30 sccm, the amount of gas blown out from the gas blowing holes is too large, the cooling effect becomes excessive, and the heating efficiency of the cylindrical substrate deteriorates. Although the temperature of the central portion may be lower than that of the end portion and temperature unevenness may occur, these problems can be avoided when the flow rate of the inert gas is set in the above range.
本発明のプラズマCVD装置において、予備加熱時において真空状態に減圧されるように構成すれば、予備加熱から真空成膜室に円筒状基体を移動させた場合には、予備加熱室および真空成膜室がともに真空であるために、円筒状基体を移動させることによる円筒状基体の温度低下はほとんど生じない。その一方で、上述のように、予備加熱室における予備加熱においては円筒状基体における軸方向の温度ムラが生じることが抑制されている。そのため、予備加熱室における円筒状基体の加熱状態を真空成膜室においても維持でき、円筒状基体の軸方向に温度ムラが生じることをより確実に抑制することが可能となる。 In the plasma CVD apparatus according to the present invention, when the cylindrical substrate is moved from the preheating to the vacuum film forming chamber if the pressure is reduced to the vacuum state during the preheating, the preheating chamber and the vacuum film forming are performed. Since both chambers are in vacuum, the temperature of the cylindrical substrate is hardly lowered by moving the cylindrical substrate. On the other hand, as described above, in the preheating in the preheating chamber, the occurrence of temperature unevenness in the axial direction in the cylindrical substrate is suppressed. Therefore, the heating state of the cylindrical substrate in the preheating chamber can be maintained also in the vacuum film forming chamber, and it is possible to more reliably suppress the occurrence of temperature unevenness in the axial direction of the cylindrical substrate.
本発明のプラズマCVD装置において、予備加熱時における予備加熱室の圧力を0.1〜150Paに維持すれば、発熱体の蒸発を抑制できるとともに、原料ガスによる伝熱の影響を回避できる。すなわち、不活性ガスの圧力が0.05Pa未満では発熱体の蒸気圧温度が下がり、円筒状基体の加熱に必要な温度まで発熱体の温度を上げた際に、発熱体の蒸発現象が発生する場合がある一方で、不活性ガスの圧力が150Paを超える高ガス圧ではガスによる伝熱の影響が大きくなり温度ムラが発生する場合があるが、これらの問題は先の範囲に予備加熱室の圧力を設定した場合に回避することができる。 In the plasma CVD apparatus of the present invention, if the pressure in the preheating chamber during preheating is maintained at 0.1 to 150 Pa, evaporation of the heating element can be suppressed and the influence of heat transfer due to the source gas can be avoided. That is, when the pressure of the inert gas is less than 0.05 Pa, the vapor pressure temperature of the heating element decreases, and when the temperature of the heating element is raised to the temperature necessary for heating the cylindrical substrate, the evaporation phenomenon of the heating element occurs. On the other hand, at high gas pressures where the pressure of the inert gas exceeds 150 Pa, the effect of heat transfer due to the gas may increase and temperature unevenness may occur. This can be avoided when the pressure is set.
本発明のプラズマCVD装置において、複数のガス吹き出し孔を有するガス吹き出しプレートが固定され、かつ円筒状基体を保持した状態で、予備加熱室から真空成膜室に移動可能な架台をさらに備えたものとすれば、ガス吹き出し孔と円筒状基体の位置関係が画一化される。そのため、ロットの異なる円筒状基体相互については、予備加熱(不活性ガスの吹き出し)および成膜(原料ガスの吹き出し)を同等な条件で行なえるために、ロットの異なる電子写真感光体相互においても膜質にバラツキが生じることを抑制できるようになる。 The plasma CVD apparatus according to the present invention further includes a pedestal that is movable from the preheating chamber to the vacuum film forming chamber in a state where the gas blowing plate having a plurality of gas blowing holes is fixed and the cylindrical substrate is held. If so, the positional relationship between the gas blowing holes and the cylindrical base body is made uniform. Therefore, for cylindrical substrates with different lots, preliminary heating (inert gas blowing) and film formation (raw material gas blowing) can be performed under the same conditions. It becomes possible to suppress variations in the film quality.
本発明のプラズマCVD装置において、複数の発熱体を、予備加熱室において配置される複数の円筒状基体に対して照射される熱輻射量が均一になるように配置すれば、複数の円筒状基体に対して同時に成膜する場合でも、円筒状基体相互において同等な条件で予備加熱を行なうことができる。そのため、同一ロッドにおける円筒状基体の相互において、膜質にバラツキが生じるのを抑制することが可能となる。 In the plasma CVD apparatus of the present invention, if the plurality of heating elements are arranged so that the amount of heat radiation applied to the plurality of cylindrical substrates arranged in the preheating chamber is uniform, the plurality of cylindrical substrates In contrast, even when the films are formed at the same time, preheating can be performed under the same conditions in the cylindrical substrates. Therefore, it is possible to suppress the variation in film quality between the cylindrical substrates on the same rod.
以下においては、本発明に係るプラズマCVD装置について、第1および第2の実施の形態として、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a plasma CVD apparatus according to the present invention will be described as first and second embodiments with reference to the drawings.
まず、本発明の第1の実施の形態については、図1ないし図5を参照して説明する。 First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示したプラズマCVD装置1は、架台2に複数の円筒状基体3を保持した状態において、円筒状基体3を予備加熱室4および成膜室5の順に移動させることにより、円筒状基体3を予備加熱した後に円筒状基体3の表面に所望の膜を成膜するように構成されたものである。予備加熱室4および成膜室5は、容器10により規定されている。この容器10は、ゲートG1,G2により基体搬入口11および基体搬出口12が開閉可能とされているとともに、ゲートG3によって予備加熱室4と成膜室5との間が区画されている。
The
図1および図2に示したように、架台2は、ベース20に対してガス吹き出しプレート21および複数の基体支持体22を固定したものである。なお、架台2に対する移動力の伝達については、ギヤ同士の組合せやギヤとソレノイドの組合せ等のような公知の機構が用いられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3に示したように、ガス吹き出しプレート21は、複数のガス吹き出し孔23が設けられたものであり、絶縁部材24を介してベース20に固定されており、ベース20とは電気的に絶縁されている。複数のガス吹き出し孔23は、それぞれの孔径Dが0.5〜2.0mm程度の同一形状の円形に形成されているとともに、円筒状基体3の正面において軸方向に延びる複数の列が左右方向に並ぶ円格子状に配置されている。複数のガス吹き出し孔23における上下方向(円筒状基体3の軸方向)の間隔Paは、たとえば10〜30mm、左右方向の間隔Phは、たとえば30〜60mmとされる。ガス吹き出しプレート21はまた、成膜室5において円筒状基体3の表面に膜形成を行なう場合に電極として機能するものであり、全体が金属などの導体により形成されている。
As shown in FIG. 3, the
図1および図2に示したように、複数の基体支持体22は、円筒状基体3を保持するためのものであり、ベース20に対して回転可能に支持されている。各基体支持体22は、中空に形成されており、その底部22Aには貫通孔22Aaが設けられている。この貫通孔22Aaは、ベース20に設けられた貫通孔20aと連通するものであり、後述する加熱体52(図5参照)の移動を許容するためのものである。これらの基体支持体22もまた、成膜室5において円筒状基体3の表面に膜形成を行なう場合に電極として機能するものであり、全体が金属などの導体により形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of substrate supports 22 are for holding the
予備加熱室4は、円筒状基体3に対する成膜を行なう前に、円筒状基体3の予備加熱を行なうためのものである。この予備加熱室4は、容器10に設けられたガス導入口40およびガス排出口41を介して外部と連通しているとともに、その内部に複数の発熱体42が配置されている。容器10にはさらに、回転手段43が設けられている。
The preheating
ガス導入口40は、予備加熱室4に不活性ガスを導入するためのものであり、図外の不活性ガス源と接続されている。一方、ガス排出口41は、予備加熱室4のガスを外部に排出するためのものであり、図外の真空ポンプに接続されている。
The
複数の発熱体42は、円筒状基体3を昇温するための輻射熱源として機能するものであり、端子44を介して外部から電力を供給することにより発熱するように構成されている。各発熱体42での発熱温度は、円筒状基体3を200℃〜300℃に昇温できる温度される。各発熱体42は、線材により構成されており、好ましくは両端部での発熱温度が中央部よりも大きくなるように形成される。このような発熱体42は、図4(a)に示したように、ワイヤーの両端部を選択的に巻回することにより形成することができる。発熱体42は、全長L1に対する端部42aの長さL2の割合は、5〜20%とされ、端部42aにおけるらせん径Dwは2〜10mmとされ、ラセンピッチPwは2〜15mmとされる。
The plurality of
なお、図4(a)に示した発熱体42では、ワイヤーの両端部における巻回ピッチは一定とされているが、図4(b)に示した発熱体42のように、端に向うほど巻回ピッチが小さくなるようにし、端に向うにつれて発熱量が漸次大きくなるように形成してもよい。もちろん、発熱体42としては、線径が一様で端部において巻回させていないワイヤーを用いることもできる。その場合には、ワイヤーとしては、その寸法が円筒状基体3の軸方向の寸法よりも十分に長いものが使用される。
In addition, in the
また、発熱体42,42′の材料としては、予備加熱時に昇華や蒸発しにくい材料が用いられる。このような材料としては、タングステン(W)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、モリブデン(Mo)、Ti、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、Ni、Cr、およびMn、あるいは例示した金属の合金が挙げられる。
In addition, as the material of the
複数の発熱体42は、円筒状基体3の外周面に対向した状態で、円筒状基体3の軸方向に沿って延びる直線状に配置されているとともに、架台2の移動方向Aに対して等間隔で配置されている。複数の発熱体42における移動方向Aの両端部に配置された発熱体42は、移動方向Aの端部に配置された円筒状基体3の熱輻射量が中央に配置された円筒状基体3と均一になるように、円筒状基体3より外側にも位置させられている。
The plurality of
ここで、各発熱体42と円筒状基体3との位置関係は、円筒状基体3および基体支持体22の材質、厚さ、大きさ等によって決定されるが、熱輻射と堆積密度、膜厚の均一性などの点からは、それらの間の距離が10〜150mm、好適には30〜80mm、最適には50〜70mmとなるような位置関係とするのが好ましい。
Here, the positional relationship between each
回転手段43は、各基体支持体22を回転させるためのものであり、真空中で接続や切り離しが可能なように構成されている。このような接続機構としては、電気的な配線については電流接続端子とソレノイドの組合せやスリップリングとブラシの組合せ等が用いられ、媒体についてはクイックカップリングとソレノイドの組合せ等が用いられる。また、回転動力の伝達については、ギヤ同士の組合せやギヤとソレノイドの組合せ等が用いられる。なお、回転手段43と予備加熱室4を規定する容器10との接点には、予備加熱室4の真空を維持できる回転機構が設けられる。このような回転機構としては、回転軸を二重もしくは三重構造としてオイルシールやメカニカルシール等の真空シール手段を用いることができる。また、円筒状基体3の温度制御のために円筒状基体3の温度を検出するように構成する場合には、回転軸を中空に形成するとともに、回転軸の内部に温度検出手段やその配線などを設けることもできる。
The rotating means 43 is for rotating each
このような回転手段43により基体支持体22を回転させた場合には、基体支持体22に保持させた円筒状基体3を回転させることができるため、円筒状基体3の外周に対して発熱体42からの輻射熱を均等に伝達することができる。その結果、各円筒状基体3の全体を略均一な温度に昇温することが可能となる。
When the
図1および図5に示したように、成膜室5は、円筒状基体3の表面に所望の膜を形成するための場所であり、容器10に設けられたガス導入口50およびガス排出口51を介して外部と連通しているとともに、その内部に複数の加熱体52が配置されている。容器10にはさらに、回転手段53が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 5, the
ガス導入口50は、成膜室5に原料ガスを導入するためのものであり、図外の原料ガス源と接続されている。一方、ガス排出口51は、成膜室5のガスを外部に排出するためのものであり、図外の真空ポンプに接続されている。成膜室5は、ガス排気口51からガスを排出させることにより、たとえば1.0〜100Pa程度の高真空状態とされる。
The
加熱体52は、予備加熱室4において昇温された円筒状基体3の昇温状態を維持するために円筒状基体3を加熱するためのものである。この加熱体52は、上下方向に移動可能とされている。すなわち、成膜室5への架台2の搬入および成膜室5からの架台2の搬出時には、加熱体52は下方に退避させられて架台2の移動を阻害しないようになされる。その一方で、成膜時においては、加熱体52は基体支持体22の内部に収容されるように成膜室5に突出した状態とされる。これにより、基体支持体22を介して円筒状基体3を加熱することが可能とされる。このような加熱体52は、たとえばニクロム線やカートリッジヒーターにより構成される。
The
回転手段53は、成膜時に各基体支持体22を回転させるためのものであり、先に説明した予備加熱室4の回転手段43(図2参照)と同様な構成とされている。このような回転手段53により基体支持体22を回転させて成膜を行なった場合には、円筒状基体3が回転させられるために、円筒状基体3の外周に対して均等に原料ガスの分解成分を堆積させることが可能となる。
The rotating means 53 is for rotating each
次に、プラズマCVD装置1を用いて、図6に示した電子写真感光体6を作成する場合を例にとって説明する。なお、図6に示した電子写真感光体6は、円筒状基体3の表面に、キャリア注入阻止層60、光導電層61および表面保護層62を順次積層したものである。
Next, the case where the electrophotographic photosensitive member 6 shown in FIG. 6 is produced using the
プラズマCVD装置1を用いて円筒状基体3に目的とする膜を形成する場合には、まず架台2の基体支持体22に円筒状基体3をセットする。
When a target film is formed on the
円筒状基体3としては、製品の用途に応じて、導電性または絶縁性のものが採用され、あるいは絶縁性基体の表面に導電層を形成したものが採用される。
As the
導電性基体としては、たとえばアルミニウム(Al)、ステンレススチール(SUS)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、銅(Cu)、およびチタン(Ti)などの金属またはこれらの合金により形成されたものを挙げることができる。 Examples of the conductive substrate include aluminum (Al), stainless steel (SUS), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), manganese (Mn), copper (Cu), and titanium (Ti). The thing formed with the metal or these alloys can be mentioned.
絶縁性基体としては、たとえばガラス(ホウ珪酸ガラスやソーダガラスなど)、セラミックス、石英、およびサファイヤなどの無機絶縁物、あるいはフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ビニロン、エポキシ、およびマイラーなどの合成樹脂絶縁物を挙げることができる。 Examples of the insulating substrate include inorganic insulators such as glass (borosilicate glass and soda glass), ceramics, quartz, and sapphire, or fluororesin, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyamide, and vinylon. And synthetic resin insulators such as epoxy and mylar.
絶縁性基体に形成される導電層としては、たとえば絶縁性基体の表面にITO(インジウム・スズ・酸化物)、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、およびヨウ化銅などの導電層の他、Al、Ni、および金(Au)などの金属層を採用することができる。また、導電層は、たとえば真空蒸着法、活性反応蒸着法、イオンプレーティング法、RFスパッタリング法、DCスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法、DCマグネトロンスパッタリング法、熱CVD法、プラズマCVD法、スプレー法、塗布法、あるいは浸漬法などにより形成することができる。 As the conductive layer formed on the insulating base, for example, on the surface of the insulating base, a conductive layer such as ITO (indium / tin / oxide), tin oxide, lead oxide, indium oxide, and copper iodide, Al Metal layers such as Ni, Au, and gold (Au) can be employed. The conductive layer may be, for example, a vacuum deposition method, an active reaction deposition method, an ion plating method, an RF sputtering method, a DC sputtering method, an RF magnetron sputtering method, a DC magnetron sputtering method, a thermal CVD method, a plasma CVD method, a spray method, It can be formed by a coating method or a dipping method.
次いで、円筒状基体3を保持した架台2を予備加熱室4に搬入する。予備加熱室4に架台2を搬入させる場合には、容器10における基体搬入口11は、ゲートG1を開けることにより開放した状態とされる。その一方で、架台2の搬入後においては、基体搬入口11はゲートG1によって閉じられて、予備加熱室4は密閉空間とされる。
Next, the
予備加熱室4を密閉状態とした後は、予備加熱室4が減圧される。この減圧は、図外の真空ポンプによりガス排気口41を介して予備加熱室4の排気を行なうことにより行なわれる。予備加熱室4の減圧の程度は、1×10−3Pa程度の高真空とされる。このようにして予備加熱室4を減圧することにより、予備加熱室4から水分や残留不純物ガスが除去される。これにより、後において行われる発熱体42の加熱時において、予備加熱室4に残留した水分や残留不純物ガスが分解されるのを抑制でき、予備加熱によって円筒状基体3の表面に皮膜が形成されることを防止することができる。
After the preheating
次いで、発熱体42を発熱させ、円筒状基体3を加熱する。発熱体42は、端子44を介して外部から電力を供給することにより発熱させられる。発熱体42の発熱温度は、発熱体42と円筒状基体3との間の位置関係、あるいは円筒状基体3の昇温温度などにより決定されるが、たとえば発熱体42と円筒状基体3との間の距離を30〜70mmとし、円筒状基体3の昇温温度を200℃〜300℃に設定する場合には、発熱体42の発熱温度は、たとえば500〜2200℃、好適には800〜2000℃とされる。
Next, the
また、発熱体42の発熱と同時的に、図外の不活性ガス源の不活性ガス(He、Ne、Ar、Xeなどの希ガス、あるいはN2など)を、ガス導入口40を介して予備加熱室4に供給する。予備加熱室4に導入された不活性ガスは、ガス吹き出しプレート21のガス吹き出し孔23を介して円筒状基体3に向けて吹き出される。一般的に、不活性ガスの温度は、昇温された円筒状基体3よりも十分低いことから、円筒状基体3を一定温度以上に昇温した後においては、不活性ガスが冷却ガスとして作用し、円筒状基体3の表面から熱を奪うこととなる。このようにして不活性ガス環境下で予備加熱室4の昇温を行うことにより、さらに残留不純物ガスの影響を小さくすることができるとともに、一定の圧力制御を行うことで発熱体42の蒸気圧温度を十分高くすることが可能となる。
Simultaneously with the heat generation of the
ここで、不活性ガスの流量は、不活性ガス源とガス導入口40との間に設けられた流量調整バルブやマスフローコントローラー(図示略)などにより一定量に調整される。本発明での良好な不活性ガス流量範囲は、たとえばガス吹き出し孔23の直径Dが1.5mm、ガス吹き出し(ガス吹き出しプレート21)孔23と円筒状基体3の距離が50mmの場合、一つのガス吹き出し孔23あたり0.1sccm〜30sccm、好適には0.3sccm〜20sccmとされる。これは、不活性ガスの流量が0.1sccm未満ではガス吹き出し孔23からの吹き出し量が少なすぎて必要な冷却効果が得られない一方で、不活性ガスの流量が30sccm以上ではガス吹き出し孔23からの吹き出し量が多すぎて冷却効果が過剰となり、円筒状基体3の加熱の効率が悪くなるからである。
Here, the flow rate of the inert gas is adjusted to a constant amount by a flow rate adjusting valve or a mass flow controller (not shown) provided between the inert gas source and the
また、不活性ガスの良好なガス圧範囲は、0.05Pa〜150Pa、好適には0.1Pa〜100Paとされる。これは、不活性ガスの圧力が0.05Pa未満では発熱体42の蒸気圧温度が下がり、円筒状基体3の加熱に必要な温度まで発熱体の温度を上げた際に、発熱体42の蒸発現象が発生する場合がある一方で、不活性ガスの圧力が150Paを超える高ガス圧ではガスによる伝熱の影響が大きくなり温度ムラが発生する場合があるからである。
In addition, a good gas pressure range of the inert gas is 0.05 Pa to 150 Pa, preferably 0.1 Pa to 100 Pa. This is because when the pressure of the inert gas is less than 0.05 Pa, the vapor pressure temperature of the
このような不活性ガス環境化での発熱体42による予備加熱は、たとえば0.5〜3時間行なわれる。
Preheating by the
プラズマCVD装置1では、予備加熱を行なうための熱源として線材により構成された発熱体を用いている。そのため、カートリッジヒーターなどの加熱手段を用いて円筒状基体3を加熱する場合に比べて、円筒状基体3をその軸方向における温度ムラの少ない状態に昇温させることが可能となる。とくに、図4(a)および図4(b)に示した発熱体42のように、両端部での発熱量の大きなものを使用した場合には、円筒状基体3における軸方向の両端部での温度をより適切に上昇させることができるため、軸方向における温度ムラが生じることをより一層抑制することが可能となる。
In the
また、円筒状基体3の加熱にワイヤーなどの線材を用いた場合には、カートリッジヒーターなどの加熱手段を用いて円筒状基体3を加熱する場合に比べて、予備加熱に必要な電力を小さくすることができる。これにより、省コストで円筒状基体3の予備加熱が可能となる。
Further, when a wire such as a wire is used for heating the
円筒状基体3の予備加熱が終了した場合には、円筒状基体3を保持した架台2を予備加熱室4から成膜室5に移動させる。成膜室5に架台2を搬入させる場合には、容器10におけるゲートG3を開けることにより予備加熱室4と成膜室5とが連通した状態とされる。その一方で、成膜室5への架台2の搬入後においては、ゲートG3が閉じられて成膜室5は密閉空間とされる。
When the preheating of the
なお、成膜室5は、架台2を搬入する以前から予め減圧されている。成膜室5の減圧は、図外の真空ポンプによりガス排気口51を介し成膜室5の排気を行なうことにより行なわれる。成膜室5の減圧の程度は、1×10−3Pa程度の高真空とされる。
Note that the pressure in the
成膜室5を密閉状態とした後には、加熱体52を上方に移動させ、基体支持体22の内部に加熱体52を挿入する。加熱体52は、外部から電力を供給することにより発熱させられる。このような加熱体52の発熱により、円筒状基体3は目的とする温度に維持される。円筒状基体3の温度は、その表面に形成すべき膜の種類によって選択されるが、たとえばa−Si系の膜を形成する場合には250〜300℃の範囲に設定される。
After the
ここで、円筒状基体3は、予備加熱室4において軸方向での温度ムラの少ない状態に予め昇温されているので、加熱体52を用いて円筒状基体3を加熱した場合においても、軸方向に温度ムラが生じることが抑制される。とくに、予備加熱を真空状態で行なうとともに、真空状態とされた成膜室5に架台2によって円筒状基体3を移動させた場合には、予備加熱室4および成膜室5がともに真空であるために、円筒状基体3を移動させることによる円筒状基体3の温度低下はほとんど生じない。そのため、成膜室5において、円筒状基体3の軸方向に温度ムラが生じることをより確実に抑制することが可能となる。
Here, since the
また、加熱体52の発熱と同時的に、図外の原料ガス源の原料ガスを、ガス導入口50を介して成膜室5に供給するとともに、ガス吹き出しプレート21と基体支持体22との間に高周波電圧を印加する。
Simultaneously with the heat generation of the
予備加熱室4に導入された原料ガスは、ガス吹き出しプレート21のガス吹き出し孔23を介して円筒状基体3に向けて吹き出される。ガス吹き出しプレート21は、複数のガス吹き出し孔23は円筒状基体3の軸方向に等間隔で配置されていることから、円筒状基体3に対しては不活性ガスが軸方向に均一に吹き付けされる。
The source gas introduced into the preheating
ここで、原料ガスは、円筒状基体3に形成すべき膜の種類に応じて適宜選択される。たとえば、電荷注入阻止層60を成膜する場合には、たとえば原料ガスとしてSiH4、NOおよびB2H6の混合ガスをH2で希釈したものが使用され、光導電層61を成膜する場合には、たとえば原料ガスとしてSiH4、およびB2H6の混合ガスをH2で希釈したものが使用され、表面保護層62を成膜する場合には、たとえば原料ガスとしてSiH4、およびCH4の混合ガスをH2で希釈したものが使用される。もちろん、原料ガス組成については、適宜選択すればよく、例示した組成には限定されない。また、原料ガスの流量および供給圧力についても、形成すべき膜の組成や膜厚などに応じて適宜選択すればよい。
Here, the source gas is appropriately selected according to the type of film to be formed on the
一方、ガス吹き出しプレート21と基体支持体22との間に高周波電圧を印加した場合には、ガス吹き出しプレート21と基体支持体22との間にグロー放電が起こり、原料ガス成分が分解されてプラズマ化される。原料ガスの分解成分は、円筒状基体3の表面に堆積される。そして、原料ガスを適宜切り替えることにより、円筒状基体3の表面には、電荷注入阻止層60、光導電層61および表面保護層62が順次積層形成される。
On the other hand, when a high frequency voltage is applied between the
プラズマCVD装置1では、予備加熱室4において円筒状基体3が線材によって加熱されることにより、軸方向に温度ムラが生じることが抑制されている。その一方で、円筒状基体3が成膜室5に搬入された場合であっても、円筒状基体3における温度ムラは抑制されたまま維持される。そのため、円筒状基体3の表面に形成される膜は、円筒状基体3の軸方向において膜質が均質化される。その結果、プラズマCVD装置1において作成される電子写真感光体6では、目的温度よりも低い温度で成膜される部分が生じることを抑制できるため、局所的に残存電位が増大するような事態も生じにくく、画像イメージのムラが生じるのを抑制することが可能となる。したがって。プラズマCVD装置1では、均一な画像イメージを形成することが可能な電子写真感光体6を作成することができ、カラー化および高画質化の要求が応えることが可能となる。
In the
また、プラズマCVD装置1では、予備加熱室4における複数の発熱体42は、複数の円筒状基体3に対して均一に輻射熱を与えることができるように配置されている。そのため、複数の円筒状基体3に対して同時に成膜する場合でも、円筒状基体3相互において同等の条件で予備加熱を行なうことができる。その結果、同一ロットの円筒状基体3の相互において、膜質にバラツキが生じるのを抑制することが可能となる。
In the
プラズマCVD装置1ではさらに、架台2に対して基体支持体22およびガス吹き出しプレート21を固定しているために、ガス吹き出し孔23と円筒状基体3の位置関係が画一化される。そのため、ロットの異なる円筒状基体3相互についても、予備加熱(不活性ガスの吹き出し)および成膜(原料ガスの吹き出し)を同等の条件に行なえるために、ロットの異なる電子写真感光体6相互においても膜質にバラツキが生じることを抑制できるようになる。
Further, in the
次に、本発明の第2の実施の形態について、図7および図8を参照しつつ説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図7に示したプラズマCVD装置1′は、図1ないし図5を参照して先に説明したプラズマCVD装置1とは、ガス吹き出しプレート7の構成が異なっている。
The
ガス吹き出しプレート7は、図8に示すように、円筒状基体3の中央部に対応する中央領域E1のガス吹き出し孔71の分布密度に比べて、円筒状基体3の端部に対応する端部領域E2でのガス吹き出し孔72の分布密度が小さくされたものである。中央領域E1におけるガス吹き出し孔71の間隔P1aは3〜15mmとされ、端部領域E2におけるガス吹き出し孔72の間隔P2aは20〜30mmとされる。ガス吹き出し孔71,72の分布密度は、ガス吹き出し孔71,72の占有面積を基準として、中央領域E1の分布密度を1としたときに、端部領域E2での分布密度は、0.04〜0.64とされる。
As shown in FIG. 8, the
このようなガス吹き出しプレート7では、予備加熱時において、端部領域E2での不活性ガスの吹き出し量が中央領域E1での不活性ガスの吹き出し量に比べて小さくなる。そのため、円筒状基体3の端部に照射される不活性ガス量は円筒状基体3の中央部に照射される不活性ガス量に比べて少なくなる。その結果、円筒状基体3の端部では、中央部に比べて不活性ガスでの冷却効果が小さくなる。その一方で、円筒状基体3の端部は、中央部に比べて温度が低くなる傾向がある部分である。したがって、温度が低くなりがちな円筒状基体の端部での冷却効果を小さくすることにより、円筒状基体3の中央部と端部との間の温度差を小さくすることができる。これにより、予備加熱時において円筒状基体3の軸方向での温度ムラの発生を適切に抑制できるようになる。
In such a
また、ガス吹き出しプレートとしては、たとえば図9ないし図11を示したものを採用することもでき、その場合にも、図8に示したガス吹き出しプレート8A,8B,8Cを採用した場合と同様な効果を奏することができる。図9に示したガス吹き出しプレート8Aは、中央から端部に向うほど、徐々にガス吹き出し孔80Aの分布密度が疎になるものであり、図10に示したガス吹き出しプレート8Bは、中央領域E1のガス吹き出し孔81Bの孔径D1が端部領域E2のガス吹き出し孔82Bの孔径D2よりも小さくされたものであり、図11に示したガス吹き出しプレート8Cは、中央から端部に向うほど、徐々にガス吹き出し孔80Cの孔径が小さくなるようになされたものである。
Further, as the gas blowing plate, for example, the one shown in FIGS. 9 to 11 can be adopted, and in this case, the same as the case where the
なお、ガス吹き出し孔は、必ずしもガス吹き出しプレートの形態として設ける必要はなく、また架台2に対して固定化する必要はない。たとえば、ガス吹き出し孔は、予備加熱室および成膜室に個別に設けてもよい。
The gas blowing holes do not necessarily have to be provided in the form of a gas blowing plate and do not need to be fixed to the
本実施例では、図1ないし図5を参照して先に説明した本発明の第1の実施の形態に係るプラズマCVD装置1を用いて、図6に示した電子写真感光体6を形成し、その過程において各種の評価を行なうとともに、得られた電子写真感光体6について評価を行なった。
In this example, the electrophotographic photosensitive member 6 shown in FIG. 6 is formed using the
プラズマCVD装置1においては、発熱体42として、線径が0.5mmで一様であり、長さ500mmである純度99.99%のタンタルワイヤーを用いた。本実施例において使用したワイヤーは、両端部を巻回させていない直線ワイヤーであり、発熱体42と円筒状基体3との距離が50mmとなるように6本を配置した。
In the
円筒状基体3としては、表面を鏡面仕上げした直径30mm、長さ359mmのAl製のものを使用した。円筒状基体3は、予備加熱室4に16本セットした。
As the
予備加熱室4は、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプにより1×10-3Paの真空度まで真空排気を行なった後、マスフローコントローラーによって制御された100sccmのArガスを、ガス導入孔40を介して導入し、6.65Paのガス圧で予備加熱室内を一定に保った。
The preheating
予備加熱は、発熱体42に通電して発熱体42を1900℃に加熱した状態において1時間行なった。
The preheating was performed for 1 hour in a state where the
このようにして予備加熱された円筒状基体3のうち、端部および中央に配置された円筒状基体3のそれぞれについて、中央および上下端部(端面からの距離が30mmの部分)の温度を測定した。円筒状基体3の温度の測定は、円筒状基体3の表面に熱電対を取り付けて測定した。温度測定の結果については、表1に示した。表1においては、比較のため、カートリッジヒーターで円筒状基体3を予備加熱した場合の温度測定結果についても同時に示した。
Of the
表1の結果から明らかなように、直線ワイヤーを用いて予備加熱を行なった場合には、加熱手段として一般的な手法であるカートリッジヒーターを用いる場合に比べて、円筒状基体3の軸方向での温度ムラが改善されている。特に、円筒状基体3の下部での温度ムラの改善が著しく、円筒状基体3の軸方向での温度のムラは、直線ワイヤーを用いた場合にはカートリッジヒーターを用いた場合の1/2程度にまで改善していることがわかる。
As is apparent from the results in Table 1, when preheating is performed using a straight wire, the axial direction of the
次に、予備加熱した円筒状基体3を、成膜室5に搬送して表2に示すような成膜条件で、図6に示した電子写真感光体6を作製した。
Next, the preliminarily heated
このようにして得られたa−Si感光体ついて、電子写真特性測定機にて各部分の明部電位を測定した。明部電位の測定結果については、表3に示した。 With respect to the a-Si photoreceptor thus obtained, the light portion potential of each part was measured with an electrophotographic characteristic measuring machine. The results of measuring the bright part potential are shown in Table 3.
表3の結果から明らかなように、ワイヤーにより予備加熱を行なった円筒状基体3では、明部電位のムラが、カートリッジヒーターにより予備加熱を行なった場合に比べて1/2程度となり、電位ムラの少ない良好なドラムが得られた。また、ワイヤーにより予備加熱して得られた感光体を京セラミタ製フルカラープリンターKMC−2630にて画像評価を行ったところ、かぶり、濃度ムラのない良好な画像が得られた。
As is apparent from the results in Table 3, in the
また、予備加熱で使用したワイヤーおよびカートリッジヒーターで消費された電力量について表4に示したが、ワイヤーにより予備加熱した場合の消費電力は、カートリッジヒーターにより予備加熱した場合の1/2程度であり、省電力で高効率という予想外の効果があることも明らかになった。 Table 4 shows the amount of power consumed by the wire heater and cartridge heater used in the preheating. The power consumption when preheated by the wire is about half that when preheated by the cartridge heater. It was also revealed that there was an unexpected effect of power saving and high efficiency.
次に、予備加熱室4のガス圧を変更して同様に予備加熱を行い、円筒状基体3の表面温度を測定した。不活性ガスとしてはArガスを用いた。ガス流量は、ガス圧が0.06Paの場合のみ0(不活性ガスなし)とし、その他のガス圧の場合には100sccmで一定とした。温度測定の結果については表5に示した。
Next, preheating was similarly performed by changing the gas pressure in the preheating
予備加熱後の円筒状基体を観察したところ、ガス圧を0.06Paとし、不活性ガスを供給せずに予備加熱した場合のみ、表面に薄いくもりが見られた。これは、発熱体42の成分が蒸発して付着しているものと思われる。この事実を踏まえ、表5の結果を考察すると、予備加熱時における良好なガス圧範囲は0.1〜100Paであることが分かる。
When the cylindrical substrate after the preheating was observed, a thin cloud was observed on the surface only when the gas pressure was 0.06 Pa and the preheating was performed without supplying an inert gas. This is considered that the component of the
本実施例おいては、発熱体として図4(a)に示した巻回ワイヤー42を用いた以外は実施例1と同様にして評価を行なった。
In this example, evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the winding
本実施例において用いる発熱体42は、ワイヤーの端から15〜40mmの範囲にらせん状の巻回部分42aを設けた構成とした。巻回部分42aは、巻き径Dwを4mm、ピッチPwを6mm(巻数4回)に設定した。
The
この発熱体42を用いて加熱された円筒状基体3のうち、移動方向Aの端部および中央に配置された円筒状基体3のそれぞれについて、中央および上下端部(端面からの距離が30mmの部分)の温度を測定した。円筒状基体3の温度の測定は、円筒状基体3の表面に熱電対を取り付けて測定した。温度測定の結果については、表6に示した。表6においては、比較のため、実施例1で用いた発熱体42(直線ワイヤー)によって円筒状基体3を予備加熱した場合の温度測定結果についても同時に示した。
Of the
表6の結果から明らかなように、両端部に巻回部を設けて両端部での発熱量を大きくした発熱体42(巻回ワイヤー)を用いた場合には、直線ワイヤーの発熱体42に比べて、円筒状基体3における軸方向の温度のムラが1/3前後に改善していることがわかる。
As is apparent from the results in Table 6, when a heating element 42 (winding wire) having winding portions at both ends to increase the amount of heat generated at both ends is used, In comparison, it can be seen that the temperature unevenness in the axial direction of the
次に、予備加熱した円筒状基体3を、実施例1と同様に、成膜室5に搬送して上記表2に示すような成膜条件で、図6に示した電子写真感光体6を作製した。
Next, the pre-heated
このようにして得られたa−Si感光体ついて、電子写真特性測定機にて各部分の明部電位を測定した。明部電位の測定結果については、表7に示した。 With respect to the a-Si photoreceptor thus obtained, the light portion potential of each part was measured with an electrophotographic characteristic measuring machine. The measurement results of the bright part potential are shown in Table 7.
表7の結果から明らかなように、巻回ワイヤーの発熱体42により予備加熱を行なった円筒状基体3では、明部電位のムラが、直線ワイヤーの発熱体42により予備加熱を行なった場合に比べて1/2程度なり、電位ムラの少ない良好なドラムが得られた。また、巻回ワイヤーの発熱体42により予備加熱して得られた感光体を京セラミタ製フルカラープリンターKMC−2630にて画像評価を行ったところ、かぶり、濃度ムラのない良好な画像が得られた。
As is apparent from the results in Table 7, in the
本実施例においては、図8に示したガス吹き出しプレート7を備えた図7のプラズマCVD装置1′を用いた以外は実施例1と同様にして、タングステン製の直線ワイヤーを用いて予備加熱を行なった場合について評価を行なった。
In this example, preheating was performed using a straight wire made of tungsten in the same manner as in Example 1 except that the
ガス吹き出しプレート7としては、ガス吹き出し孔71,72が円筒状基体3(図8の仮想線)における両端部に対応する端部領域E1(端から100mmまでの領域)については軸方向の間隔P1aが50mmとなるように配置され、円筒状基体3の中央部に対応する中央領域E2(端部領域の間に存在する軸方向に250mmの領域)については軸方向の間隔P2aが25mmとなるように配置されたものを用いた。
As the
先のガス吹き出しプレート7を用いて予備加熱された円筒状基体3のうち、端部および中央に配置された円筒状基体3のそれぞれについて、中央および上下端部(端面からの距離が30mmの部分)の温度を測定した。円筒状基体3の温度の測定は、円筒状基体3の表面に熱電対を取り付け測定した。温度測定の結果については、表8に示した。表8においては、比較のため、実施例1と同様な複数の吹き出し孔23が軸方向に等間隔で配置されたガス吹き出しプレート23(図3参照)を用いて円筒状基体3を予備加熱した場合の温度測定結果についても同時に示した。
Of the
表8の結果から明らかなように、端部領域E2における吹き出し孔72の分布密度を小さくしたガス吹き出しプレート7(図8参照)を用いて予備加熱を行なった場合には、吹き出し孔23の分布密度を一様(軸方向に等間隔)としたガス吹き出しプレート21(図3参照)を用いて予備加熱を行なった場合に比べて、円筒状基体3における軸方向の温度のムラが1/2程度もしくはそれ以下に改善していることがわかる。
As is apparent from the results of Table 8, when preheating is performed using the gas blowing plate 7 (see FIG. 8) in which the distribution density of the blowing holes 72 in the end region E2 is reduced, the distribution of the blowing holes 23 is obtained. Compared with the case where the preheating is performed using the gas blowing plate 21 (see FIG. 3) having a uniform density (equally spaced in the axial direction), the temperature unevenness in the axial direction in the
次に、予備加熱した円筒状基体3を、実施例1と同様に、成膜室5に搬送して上記表2に示すような成膜条件で、図6に示した電子写真感光体6を作製した。
Next, the pre-heated
このようにして得られたa−Si感光体ついて、電子写真特性測定機にて各部分の明部電位を測定した。明部電位の測定結果については、表9に示した。 With respect to the a-Si photoreceptor thus obtained, the light portion potential of each part was measured with an electrophotographic characteristic measuring machine. Table 9 shows the measurement results of the light portion potential.
表9の結果から明らかなように、端部領域E2における吹き出し孔72の分布密度を小さくしたガス吹き出しプレート7(図8参照)を用いて予備加熱を行なった円筒状基体3では、複数の吹き出し孔23の分布密度を一様(軸方向に等間隔)としたガス吹き出しプレート21(図3参照)を用いて予備加熱を行なった場合に比べて、明部電位のムラが1/2程度なり、電位ムラの少ない良好なドラムが得られた。また、図8のガス吹き出しプレート7により予備加熱して得られた感光体を京セラミタ製フルカラープリンターKMC−2630にて画像評価を行ったところ、かぶり、濃度ムラのない良好な画像が得られた。
As is clear from the results in Table 9, in the
次に、予備加熱室4のガス流量を変更して同様に予備加熱を行い、円筒状基体3の表面温度を測定した。不活性ガスとしてはArガスを用いた。ガス流量は、下記表10に示す値において予備加熱中一定に維持した。温度測定の結果については表10に示した。
Next, preheating was similarly performed by changing the gas flow rate in the preheating
表10から明らかなように、1つのガス吹き出し孔71,72あたりのガス吹き出し量が0.1sccm程度では十分な冷却効果を発揮しているものの、それ以下の場合には、冷却効果が十分でなく温度ムラが改善されていない。その一方で、1つのガス吹き出し孔71,72あたりのガス吹き出し量が30sccm程度では十分な冷却効果を発揮しているものの、それ以上の場合には、中央領域で温度低下が発生するとともに、全体の温度も低下し昇温効率が悪くなった。
As is clear from Table 10, a sufficient cooling effect is exhibited when the gas blowing amount per
したがって、1つのガス吹き出し孔71,72あたりのガス流量は、0.1〜30sccmに設定するのが好ましいことが分かった。
Therefore, it was found that the gas flow rate per
1,1′ プラズマCVD装置
2 架台
21 ガス吹き出しプレート
23 ガス吹き出し孔
3 円筒状基体
4 予備加熱室
42,42′ 発熱体
5 (真空)成膜室
7,8A,8B,8C ガス吹き出しプレート
71,72,80A,81B,82B,80C ガス吹き出し孔
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記真空成膜室とは区画され、かつ前記円筒状基体を予備加熱するための予備加熱室と、
前記円筒状基体の外周面に対向して前記円筒状基体の軸方向に沿って延びる直線状に配置された線材からなる1または複数の発熱体と、
をさらに備え、
前記発熱体は、両端部の発熱量が中央部よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする、プラズマCVD装置。 In a plasma CVD apparatus that forms a thin film by depositing decomposition components when a source gas is decomposed by glow discharge on a cylindrical substrate held in a vacuum film formation chamber,
A preheating chamber partitioned from the vacuum film forming chamber and preheating the cylindrical substrate;
One or a plurality of heating elements made of a linearly arranged wire extending in the axial direction of the cylindrical base so as to face the outer peripheral surface of the cylindrical base;
Further comprising a,
The said heat generating body is formed so that the emitted-heat amount of both ends may be larger than a center part , The plasma CVD apparatus characterized by the above-mentioned.
前記複数のガス吹き出し孔は、前記円筒状基体における前記軸方向の中央部に対向する中央領域での占有面積が、前記円筒状基体における前記軸方向の両端部に対向する端部領域での占有面積よりも大きくなされていることを特徴とする、請求項1または2に記載のプラズマCVD装置。 The preheating chamber further includes a plurality of gas blowing holes for blowing an inert gas to the cylindrical base body,
The plurality of gas blowout holes occupy an end area of the cylindrical substrate facing an axial center of the cylindrical substrate, and an occupied area of the cylindrical substrate at an end region of the cylindrical substrate facing the axial ends. characterized in that it is made larger than the area, the plasma CVD apparatus according to claim 1 or 2.
基体を保持した状態で、前記予備加熱室から前記真空成膜室に移動可能な架台をさらに備えている、請求項3ないし6のいずれかに記載のプラズマCVD装置。 Wherein the plurality of gas blow gas having a hole blowout plate is fixed, and the while holding the cylindrical substrate further comprises a moveable platform from said preheating chamber to said vacuum deposition chamber, according to claim 3 7. The plasma CVD apparatus according to any one of items 6 to 6 .
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