JPH024975A - プラズマ堆積膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プラズマＣＶＤ技術を用いてドラム等の円筒
状基体上に有機プラズマ重合保護膜を生産効率良く形成
可能なプラズマ堆積膜形成方法に関する。

従来技術 種々の有機化合物が、プラズマ状態を経て成膜すること
が知られるに到り、あらゆる分野に有機プラズマ重合膜
が応用されている。

所謂、プラズマ重合は気相状態の分子を減圧下で放電分
解し、発生したプラズマ雰囲気中に含まれる活性中性種
あるいは荷電極を基板上に拡散、電気力、あるいは磁気
力等により誘導し、基板上での再結合反応により固相と
して堆積させることにより行なう。

その際、プラズマ重合膜を堆積させる基板は、プラズマ
反応槽内に輸送設置され、該プラズマ反応槽内を減圧に
すると共に、通常基板上での再結合反応を促進し膜形成
を効率よく行なうために、所定の温度（４０〜３００°
Ｃ）に加熱される。

プラズマＣＶＤ法を応用して、種々の有機化合物の膜形
成性、得られた膜特性、プラズマ重合条件またはそれら
の改良等を検討する場合は、得られる実験データの正確
性を保証するために、時間的制約は受けない。従って、
プラズマ重合膜を被覆基体上に形成する場合は、該基体
を実験室的に慎重に１本１本反応槽内に設置、加熱し、
プラズマ重合膜を形成し、以後そのサイクルが繰り返さ
れる。

しかし、−旦所望する特性のプラズマ重合膜の重合条件
が決定され、係る重合膜を応用し、多量の製品にプラズ
マ重合膜を形成する場合は、いかにプラズマ重合工程を
短縮するかが問題となり、従来は製造工程の短縮化のた
めに、被プラズマ堆積基体を反応槽に設置後反応槽内を
所定の減圧度にするために要する時間が、製造効率改良
のための律速要件であると考えられ、その時間を短縮す
るために種々の装置が提案されている。

例えば、プラズマ反応槽上に、被プラズマ堆積基体を出
し入れできる連結手段を介して、被プラズマ堆積基体を
真空下に複数本包含可能な手段（以下「予備槽」という
）を有する装置が提案されている。係る装置によると反
応槽と予備槽両槽内が一定の減圧度に保たれており、予
備層内の被プラズマ堆積基体を反応槽に入れ代えるごと
に反応槽内を減圧真空にする必要がなくなるため、その
分の時間が短縮できる。

しかしながら、以上のような構成のプラズマＣＶＤ装置
は以下のような欠点がある。

反応槽内に設置された被プラズマ堆積基体は所定の温度
に加熱されるが、反応槽内は加熱媒体がないかあるいは
少ないので、加熱に時間がかかり、しかも基体全体を均
一に加熱することは困難である。本発明者によると、該
基体の加熱昇温時間が生産効率を高める上で大きな障害
となっていることが判明している。

被プラズマ堆積基体の加熱に関しては、予備槽内に予備
加熱手段を設は予め加熱しておくことも可能であるが、
基体温度の均一性、再現性に問題があり、また真空中で
の加熱であるので、時間がかかり、さらにその加熱手段
が複雑になる。

また予備槽は生産効率を上げるためできるだけ多くの被
プラズマ堆積基体をストックしなければならないので、
大容積のものが必要である。そのため、装置が大型にな
り、設置スペース等の確保が困難となる。

さらに、予備槽は、予備槽内の被プラズマ堆積基体と反
応槽内の被プラズマ堆積基体の入れ替えをスムーズに行
なう必要があるため、減圧にする必要があるが、そのた
め、減圧度は、反応槽内の減圧度と同程度（ｌ　Ｏ−’
−１０−’Ｔｏｒｒ）にする必要がある。しかしその調
整が困難であり、予備槽が犬きくなればなる程減圧に長
時間を要し減圧装置自体も大型になる。

また、予備槽内にストックした被プラズマ堆積基体のす
べてにプラズマ重合膜を形成した後は、予備槽内を常圧
にもどし、感光体基体を取り出し、所定数の被プラズマ
堆積基体を設置し、再び予備槽内を減圧にしなければな
らず、時間がかかるとともに製造工程の連続性がさまた
けられる。

予備槽内は高度に減圧に保つ必要があるため、それらに
付属する種々の手段とその密閉手段、例えば予備槽内で
の被プラズマ堆積基体の移動手段または反応槽および予
備槽内への被プラズマ堆積基体の移動装置等も特別の搬
送機構が必要になる等、予備槽に付属する装置も複雑に
なる。

発明が解決口ようとする課題 反応槽内を所定の減圧度にする時間を短縮するという観
点から生産効率を上げる方法は、以上述べたごとく種々
の問題がある。

本発明は、被プラズマ堆積基体の加熱に要する時間を短
縮するという観点から、連続してスムズに均一に効率よ
く被プラズマ堆積基体の表面に有機プラズマ重合膜を形
成することのできるプラズマ堆積膜形成方法を提供する
ことを目的とする。

課題を解決するための手段 すなわち、本発明は被プラズマ堆積基体を加熱した後、
該被プラズマ堆積基体上にプラズマ重合膜を堆積形成す
るプラズマ堆積膜形成方法において、該被プラズマ堆積
基体を大気圧下に熱媒体ガス雰囲気下で加熱することを
特徴とするプラズマ堆積膜形成方法に関する。

本発明のプラズマ堆積膜形成方法を具体的手段を挙げな
がら以下に説明する。

本発明は、被プラズマ堆積基体を加熱して膜形成するプ
ラズマ重合方法であれば、いかなるプラズマＣＶＤ装置
にも適用し実施可能であるが、例えば被プラズマ堆積基
体を大気圧下のガス雰囲気中で加熱する手段（以下「加
熱手段」と略称する）該加熱された被プラズマ堆積基体
を輸送する手段（以下「輸送手段」と略称する）、およ
びプラズマ堆積膜を形成する手段（以下「プラズマ重合
膜形成手段」という）を有するプラズマＣＶＤ装置で実
施可能である。

上記手段を有するプラズマＣＶＤ装置例を第１図に示し
、本発明を説明する。

第１図中、（１）は気相状態にある原料化合物およびキ
ャリアガスの混合気体の流量コントローラである。この
流量コントローラー（１）で流量制御された混合気体は
、混合気体導入口（３）を経て反応槽（２）に導入され
る。

反応槽（２）内には、被プラズマ堆積基体（４）と円筒
形の電力印加電極（５）が対向して設置され、円筒形被
プラズマ堆積基体（４）は基体ホルダー（１７）に保持
され、基体ボルダ−（１７）はヒーター（６）により所
望の温度に加熱することが可能である。

被プラズマ堆積基体（４）は、外部より駆動モーター（
７）を用いて回転可能とされている。

反応槽（２）内の圧力は自動圧力制御機（８）によフ ルゴン、水素、ヘリウム、フレオンガス、窒素等の取り
扱いが容易でかつ安全な気体が好ましい。

さらに好ましくはプラズマ重合基体（４）への酸素、水
分の化学吸着等を防止するため乾燥ガスで酸素を含まな
い窒素、アルゴン、水素、ヘリウムあるいはフレオンガ
スを使用することがより好ましい。

係る熱媒体の加熱は、熱媒体を予備槽外で適当な手段で
加熱したものを、適当な循環装置により、予備槽内へ供
給、排出して連続的に循環して行なってもよいし、予備
槽内部あるいは周囲に配した適当な加熱手段により行な
ってもよい。前者の場合、熱媒体は、例えば熱媒体供給
口（１４）および熱媒体排出口（１５）を通じて行なう
。被プラズマ堆積基体が均一に素早く加熱されるように
、熱媒体供給口、および排出口は予備室の大きさ、設定
した被プラズマ堆積基体の数等を勘案して適宜の形状、
大きさ、位置にもうけ、熱媒体の種類流量等を適宜選定
する。

熱媒体は、予備槽の外部で公知の手段、たとえば、エア
コン等の装置で加熱することができ、予り調整可能であ
り、反応室内の減圧は、減圧用排管（９）を通じ、真空
ポンプ（図示せず）により行なわれる。

（ｌＯ）はプラズマ重合膜が形成される被プラズマ堆積
基体（４）を複数本ストックしておく予備槽で、ゲート
バルブ（ｌ　ｌ）を介して、反応槽と連結されている。

被プラズマ堆積基体は、基体取換装置（１２）により、
予備槽（ｌＯ）から反応槽（２）へ、あるいは反応槽（
２）から予備槽（１０）へ移動入替え、予備槽（１０）
内の被プラズマ堆積基体は移動装置（１３）により移動
させながら順次繰り上げ処理される。

第１図中に示されたプラズマＣＶＤ装置においては、予
備槽（１０）は所定温度に維持されたガス等の熱媒体雰
囲気を提供し、被プラズマ堆積基体はその雰囲気中で加
熱される。

本発明においては予備槽（１０）内は従来のように、真
空にする必要はなく、適当な熱媒体で大気圧の所定温度
雰囲気を提供する。

熱媒体としては、特に制限はないが、空気、ア＝８ 備槽（ｌＯ）内へ供給する前に、清浄フィルター（図示
せず）を少なくとも一回通すことが好ましい。

熱媒体供給口あるいは排出口を設けずに、予備槽内部ま
たは予備槽周囲に配した加熱手段により基体を加熱する
場合は、予備層内部の熱媒体を循環することが望ましい
。予備槽内に加熱手段を設ける場合でも、従来のように
真空にするする必要がないので、減圧下に作用するのに
必要とされる特別な機構も不要となる。

予備槽の大きさは、反応槽内でのプラズマ重合反応時間
および基体が所定の温度に達するに要する時間を考慮す
れば、予備槽内に設置すべき基体の数（例えば、基体加
熱所要時間／プラズマ重合時間）に適合させればよく、
それ以上の数の基体を設置すべきスペースが不要となり
、結果、予備槽の小型化が可能となる。

予備槽構成に使用される材料は、特に制限されるもので
はないが、保温性のあるものが望ましい。

本発明によると、被プラズマ堆積基体は熱媒体を通じて
加熱されるため効率よく、シかも基体全体を均一に、加
熱することができる。この均一加熱は、製造工程の大幅
短縮に効果かあり、以後のプラズマ重合膜を基体表面上
に均一な品質で均一な膜厚形成等にも有効である。

また、予備槽内は反応槽内でプラズマ重合反応中でも大
気圧下にあるので、基体の予備槽内への出し入れを容易
にすばやく行なうことができ、製造工程は中断すること
なく連続的に効率よいものとすることができる。

次に、予備槽（１０）内で均一に所定の温度に加熱され
た被プラズマ堆積基体は、取換装置（Ｊ２）によりゲー
トバルブ（１１）を通して反応槽（２）内に設置される
。この時、反応槽（２）内は常圧であり、基体加熱ヒー
ター（６）を有することが基体温度維持の点で好ましい
。

取換装置およびゲートバルブは公知の手段を使用するこ
とができるが、本発明の目的により、取換等に要する時
間等ができるだけ短く、生産効率を高めることができる
ものが好ましい。

基体（４）を反応槽（２）内に設置後、反応槽（２）は
、真空ポンプにより減圧され、１０−’〜１Ｏ−６Ｔ　
ｏｒｒ程度にまで減圧し、真空度の確認と基体表面、反
応槽内部に吸着したガスの脱着を行なう。

次いで、流量コントローラー（１）で流量を制御し、気
体導入口（３）より有機化合物の原料ガスの導入を行な
い、自動圧力制御機（８）により反応槽（２）内を一定
の減圧状態に保つ。

基体は予備槽（ｌ　Ｏ）内ですでに所定の温度に達し、
ヒーター（６）によりその温度を維持するのみでよいの
で、従来に比べ製造時間の大幅短縮が可能となる。原料
ガス流量が安定した後に、すぐに反応開始可能で、例え
ば高周波電源（１８）により電力印加電極（５）に高周
波電力を投入する。

両電極間には放電が開始され基体（４）上には固相の有
機プラズマ重合膜が形成される。

所望の膜厚に達したところで、放電を停止し、反応槽内
に適当なガス、好ましくは予備槽内循環ガスと同一のガ
スを気体導入口（３）より導入し、反応槽内を常圧にも
どす。

以上のプラズマ堆積膜を形成する手段は既に種々知られ
ており、本発明はそれらを使用することができる。

さらに続けて別の被プラズマ堆積基体表面にプラズマ重
合膜を形成する場合は、ケートバルブを開き、予備槽内
に予め所定の温度に加熱された基体を取換装置により取
りかえて以後、以上の工程を繰り返す。

本発明のプラズマ堆積膜形成方法は、種々のプラズマＣ
ＶＤ装置および種々の基体に適用することができるが、
例えば円筒上に有機感光層を堆積した感光体を被プラズ
マ堆積基体として、その表面に有機プラズマ重合膜を保
護層として設ける場合にも有効である。

衷奪餞 第１図に示したプラズマＣＶＤ装置において、予備槽お
よび反応槽を以下に示した条件に設定することにより直
径８０ｍｍ、長さ５５０ｍ　ｍのアルミニウム製ドラム
上に形成した有機系感光層（ジスアゾ）上にプラズマ重
合により厚さ０．１μｍの表面保護層を形成した。

（予備層） 暖気機構；　熱温風送風機構（ファン）熱媒体：　　５
０℃乾燥空気雰囲気 熱媒体供給口（１４）の大きさ； 直径；１５０ｍｍ 排出口（１５）の大きさ 直径；１５０ｍ＋１１ （反応槽） 真空度；　　　０．５Ｔｏｒｒ 反応中自動圧力制御機（８）により保持される。原料ガ
スおよびその供給速度； ブタジェンガス：　　１５ｓｅｃｍ 水素ガス；　　　　３００　ｓｅｃｍ 基体加熱温度；５０°Ｃ 高周波電源；　電カニ　　１５０Ｗ 周波数：　　８０ＫＨ’ｚ 基体自転速度；２回転／分 成膜時間：　　２分 反応後は反応槽（２）を真空ポンプにより１Ｏ−３Ｔｏ
ｒｒ程度に減圧した後、基体導入口（３）より加熱乾燥
空気を導入し、反応槽（２）を大気圧としＩこ。

なお基体ホルダー（１７）はヒーター（６）により５０
°Ｃにあらかじめ加熱しておく。

本実施例における製造工程のタイムチャートは以下のと
おりであった。

基体輸送設置；　　　　　　　１分 排気；　　　　　　　　　　　３分 ガス導入調圧　　　　　　　　２分 成膜　　　　　　　　　　　　３分 排気　　　　　　　　　　　　１分 空気導入、基体輸送取り外し；　２分 タクトタイム　　　　　　　　１２分 （製品−製品間の時間） 坦秋坏 空気中で予備加熱することなく反応槽内のヒーター（６
）のみにより基体の加熱をおこなったところ成膜工程に
要した時間は２０分であった。

発明の効果 本発明に従うと被プラズマ堆積基体に時間的に１５　熱
媒体排出口 １６　電源 １７　基体ホルダー 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代　理　人　弁理士　青　山　葆　はか１名効率よく、
有機化合物のプラズマ重合膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である
。 図中の記号は以下の通りである。 １　流量コントローラー ２　反応槽 ３　気体導入口 ４　被プラズマ堆積基体 ５　電力印加電極 ６　ヒーター ７　駆動モータ ８　自動圧力制御機 ９　減圧用排管 １０　　予備槽 １１　ゲートバルブ １２　取換装置 １３　移動装置 １４　熱媒体供給ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被プラズマ堆積基体を加熱した後、該被プラズマ堆
   積基体上にプラズマ重合膜を堆積形成するプラズマ堆積
   膜形成方法において、該被プラズマ堆積基体を大気圧下
   に熱媒体ガス雰囲気下で加熱することを特徴とするプラ
   ズマ堆積膜形成方法。