JPH0491555A

JPH0491555A - 密着型イメージセンサーユニット

Info

Publication number: JPH0491555A
Application number: JP2207664A
Authority: JP
Inventors: Takehito Watanabe; 勇仁渡辺
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1992-03-25

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、密着型イメージセンサ−ユニットに関するも
のである。

［従来の技術］ファクシミリやハンディコピー機などに用いられる密着
型イメージセンサ−ユニットの原稿と接する面にはガラ
スが用いられている。それは、原稿の読み取りが光学的
に行なわれるため、読取部は可視領域の波長の光に対す
る透過率が高（なければないこと、また、原稿に強（擦
られたり押されたりするため、読取部は硬く疵つきに＜
（シなければならないことなどの理由による。通常、フ
ロートガラスが用いられるが、超薄板ガラスが用いられ
ていることもある。

読取られる原稿はこれらのガラスと接して送られるか、
密着型イメージセンサ−が原稿面上を接して動くため、
密着型イメージセンサ−のガラスと原稿紙との間に静電
気が発生し、原稿紙が密着型イメージセンサ−と（つつ
いて紙送りがうま（いかなかったり、静電気ノイズを発
生させることがあった。このためＩＴＯなどの透明コー
ティングによりガラス表面に導電性を与え、静電気を逃
がすことが試みられたが、ＩＴＯは耐擦傷性が低い。こ
のためＩＴＯの上に更にチタニア（ＴｉＯ□）、酸化ス
ズ（ＳｎＯ□）などの被膜のコーティングが施すことも
考えられる。

［発明の解決しようとする課題］しかしながら、先に述べたＴｉＯ□、ＳｎＯ□などの膜
の耐擦傷性はあまり十分ではなく、従来用いられている
上記膜を用いたものではキズかつ（ことがあり、読取り
を阻害することがあった。

このため除電用のブラシ等で原稿面に帯電した電荷を逃
がしている。特にファイバアレイプレートを用いた密着
型イメージセンサ−はファイバアレイプレートと原稿面
とを密着して使用するのが解像度を向上させる上で好ま
しいので、耐擦傷性の向上した保護膜が望まれていた。

［課題を解決するための手段］本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、イメージセンサ−ユニットの原稿面と接する透明基体
の原稿面側に透明導電膜が形成され、更にその上に原稿
と接する膜として、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｉ
ｎのうち少な（とも１種と、Ｂ（ホウ素）とＳｉ（ケイ
素）のうち少なくとも１種とを含む酸化物を主成分とす
る非晶質酸化物膜からなる耐擦傷性保護膜が形成されて
なることを特徴とする密着型イメージセンサ−ユニット
を提供するものである。

第１図及び第２図に本発明の密着型イメージセンサ−の
−例の概略断面図を示す。

本発明で用いる透明基体２はソーダ石灰ガラス、ホウケ
イ酸ガラス、鉛ケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、
アルミノホウ酸ガラス、石英ガラス、バリウムホウ酸ガ
ラスなどであるが、その他国体のガラスであればいかな
る成分を持つものでも良い。又、プラスチック基板やフ
ィルムを用いることもできる。更に光学ファイバーを複
数体配列したファイバアレイ−プレート（第２図８）を
用いることもできる。基体の形状は平板ばかりではな（
、曲げ形状、その他いかなる形状をもつものでも良い。

安全性の点から、ガラス基板の場合は風冷強化、化学強
化により強度アップしたもの、また、合せにより破壊時
のガラス破片の飛散防止がなされたものが好ましい。

本発明は、Ｚｒ、Ｔｉ、）Ｉｆ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｉｎのう
ち少な（とも１種と、Ｂ、Ｓｉのうち少なくとも１種を
含む酸化物を主成分とする非晶質酸化物膜が耐擦傷性、
耐摩耗性、化学的耐久性に優れた薄膜であることを見出
して成されたものであり、かかる膜を耐擦傷性保護膜１
として用いることを特徴とするものである。

表１は、本発明における耐擦傷性保護膜１として好適な
各種非晶質酸化物膜の性質を示したものである。それぞ
れ表に挙げた組成のターゲットを用いて、反応性スパッ
タリングにより製膜したものである。同じターゲットを
用いても、膜組成や屈折率は成膜条件により若干変動す
ることがあるので、表１ばあ（までも−例を示したもの
である。

結晶性は、薄膜Ｘ線回折により観測した。

又、耐擦傷性は、砂消しゴムによる擦り試験の結果で、
○は傷が殆どつかなかったもの、Ｘは容易に傷が生じた
ものである。

耐摩耗性は、テーパー試験（摩耗輪Ｃ５−１０Ｆ、加重
５００　ｇ＋　１０００回転）の結果、ヘイズ４％以内
のものを○、ヘイ１４％超のものを×とした。耐酸性は
０．１Ｎ　　Ｈ２ＳＯ，中に２４０時間浸漬した結果、
ＴＶ　（可視光透過率）、Ｒｖ　（可視光反射率）の浸
漬前に対する変化率が１％以内のものを○、１〜４％の
ものを△、膜が溶解して消滅してしまったものをＸとし
た。耐アルカリ性は０．ＩＮ　ＮａＯＨ中に２４０時間
浸漬した結果、ＴＶ、Ｒｖの浸漬前に対する変化率が１
％以内のものをｏ、ｉが溶解してしまったものを×とし
た。煮沸テストは、１気圧下、１００℃の水に２時間浸
漬した後、Ｔ、、Ｒｖの浸漬前に対する変化率が１％以
内であるとき０，１％超のときＸとした。

本発明の耐擦傷性保護膜１において、ホウ素やケイ素の
含有割合は特に限定されるものではないが、以下のよう
な範囲が好ましい。

ＺｒＢ＋＋Ｏｙ膜に関しては、表１から明らかなように
、膜中のＢが少ないと結晶性の膜ができ、Ｂが多いと非
晶質の膜ができる傾向があることがわかる。そして、結
晶性の膜は耐擦傷性及び耐摩耗性が劣るのに対して非晶
質の膜は優れていることかわかる。これは非晶質の膜は
、表面が平滑である為であると考えられる。従って、１
ｒＢｘｏｙ膜（膜中のＺｒに対するＢの原子比Ｘが０．
１０＜　ｘ　）の膜は耐擦傷性、耐摩耗性に優れている
。Ｂ２Ｏ３は吸湿性で空気中の水分を吸収して溶けてし
まうので、ＺｒＢｘＯｙ膜においてＸ≦３程度が好まし
い。

ＺｒＢｘＯｙ膜中のＺｒに対する０（酸素）の原子比は
特に限定されないが、多すぎると膜構造が粗になりボッ
ボッの膜になってしまうこと、又、あまり少ないと膜が
金属的になり透過率が低下したり膜の耐擦傷性が低下す
る傾向があることなどの理由によりＺｒ０ｉとＢ２０．
の複合系となる量程度であることが好ましい。即ち、複
合酸化物をＺｒ０ｇ＋　ｘ　ＢＯ＋、　ｓと表すと、Ｂ
がＺｒに対して原子比でＸ含まれる時に、ｙ＝２＋１．
５Ｘ程度であることが好ましい。

又、表１より、ＺｒＢｘＯｙ膜中のＢの量が増えるにつ
れ、膜の屈折率が低下する傾向があることがわかる。膜
中のＢを増やすことにより、屈折率ｎは２．０ぐらいか
ら１．５程度まで低下する。

従って０．１０＜ｘ＜４．２＜ｙ＜８のＺｒＢｘＯｙ膜
は良好な耐擦傷性及び耐摩耗性を有し、かつ、Ｂの量に
よって自由に屈折率を選択できる本発明の目的に好適な
耐擦傷性保護膜である。

さらに、表１に示したように、膜中のＢの含有量が増え
るにつれ、耐酸性、耐アルカリ性が劣化する傾向がある
。Ｘ≧２．３で耐酸性が悪くなり、ｘ＞４で耐アルカリ
性の低下及び煮沸テストで劣化を示すようになる。従っ
て、高化学的耐久性が要求される場合には、ＺｒＢｘＯ
ｙ　（ｘ　＜２．３）の非晶質酸化物膜が好ましい。

以上のように、ＺｒＯ□膜にＢを加えたことにより、膜
が非晶質化し、表面が平滑化し、これが耐摩耗性及び耐
擦傷性の向上に寄与していると考えられる。又、Ｂの量
で屈折率の調節が可能となり、さらに、ＺｒＯ□膜と比
べて、内部応力が小さいため、基体（ガラス、プラスチ
ックｅｔｃ）や基体上の下地膜との密着性の点で有利で
ある。これは特に厚い膜を形成する場合に有利である。

次に、ＺｒＳｉ、Ｏ，膜に関しては、やはりアモルファ
スであり、耐擦傷性、耐摩耗性の高い膜が得られる。

屈折率については、Ｚｒ０ｉ　（ｎ　＝　２．１５）と
５ｉＯｚ（ｎ　＝　１．４６）の間でその組成割合によ
って上下する。

ｚｒＳｉ２０ｙ膜において、０．０５≦Ｚ（膜中のＺｒ
に対するＳＬの原子比）＜１９であることが好ましい。

ｚ＜０．０５だと、膜が非晶質化せず、十分な物理的耐
久性が得られない。又、ｚ＞１９だと、耐アルカリ性が
悪くなる。又、ｙ　（ＺｒＳｉｚＯｙ膜中のＺｒに対す
るＯの原子比）は、ＺｒＢｘＯｙ膜について述べたのと
同様の理由により、ＳｉがＺｒに対して原子比で２含ま
れる時に、ｙ＝２＋２ｚ程度であることが好ましい。

従って高耐久性が要求される場合には、０．０５≦ｚ＜
１９．２．１≦ｙ＜４０のＺｒ５ｚｚＯｙ膜が好ましい
。

又、ＺｒＢ、ＳＬ、Ｏｙ膜も本発明の耐擦傷性保護膜と
して好適な膜である。かかる膜中のＺｒに対するＢの原
子比ｘ、Ｓｉの原子比ｚ、Ｏの原子比ｙは、Ｘ＋Ｚ≧０
．０５であれば膜が非晶質化し、耐擦傷性及び耐摩耗性
の高い膜となるので好ましい。又、ｘ＋ｚ＜１９であれ
ば耐アルカリ性も良好であるので、ＺｒＢヨ５ｘｚＯｙ
膜においては、０．０５≦ｘ＋ｚ＜１９であるのが好ま
しい。ただし、上述のように、Ｂ２０．は吸湿性で空気
中の水分を吸収して溶けてしまうため、ＺｒＢｘＳｘｔ
Ｏｙ膜中にあまり多く含有されない方がよい。具体的に
は、膜中において、０（酸素）以外のＢ。

Ｓｉ、　Ｚｒの合計に対してＺｒ＜　２５原子％、かつ
ＳＬ＜２５原子％で残りがＢとなる程Ｂが含まれている
と化学的耐久性が不十分となる。即ち、ＺｒＢｘＳｉｚ
Ｏ，膜中のＺｒ：Ｂ：Ｓｉ（原子比）を１：Ｘ：２とす
ると、１／　（１＋ｘ＋ｚ）　＜０．２５゜かつｚ／　
（１＋Ｘ＋Ｚ）　＜０．２５、即ち、Ｘ＋Ｚ−３〉０、
かつｘ−３ｚ＋ｌ＞Ｏの組成は化学的耐久性が好ましく
ない。

ｙは、ＺｒＢｘＯｙの場合に述べたのと同様の理由によ
りこの膜をＺｒＬ　＋　ＢｚＯｘ　＋　５１０２の複合
系と考久て、ｙは２＋１．５　ｘ＋２ｚ程度であること
が好ましい。よってほぼ２＜ｙ＜４０程度であることが
好ましい。ＢやＳｉの含有量が多い程ＺｒＢｘＳｉｍＯ
，膜の屈折率は低下する。

Ｚｒ以外の金属、即ち、Ｔｉ、　Ｈｆ、　Ｓｎ、　Ｔａ
、　Ｉｎ　　と。

ＢとＳｉのうち少なくとも１種とを含む駿化物も同様に
非晶質となり、十分な耐擦傷性、及び耐摩耗性が得られ
る。Ｔｉ５ｉｘＯ，膜を表１のサンプル２８に一例とし
て示した。

本発明の非晶質酸化物からなる耐擦傷性保護膜ｌは、Ｚ
ｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｔａ、　Ｉｎ、Ｂ、ＳＬ、Ｏ以
外の元素、例えばＢ、　Ｓｉと同様にガラス構成元素で
あるＰ、Ａｓ等を、耐久性向上、光−字足数調整、成膜
時の安定性、あるいは成膜速度の向上等のために、微量
に含んでいてもよい。

本発明のイメージセンサユニットにおいて、耐擦傷性保
護膜ｌの膜厚は１００〜５ＱＯＯＡであることが好まし
い。あまり薄すぎるとイメージセンサユニットの原稿と
接する面としての十分な耐擦傷性が得られず、又、あま
り厚すぎると膜の剥離が生じやすく、又、生産性も悪い
からである。

本発明の耐擦傷性保護膜ｌの製法として、蒸着法、スパ
ッタ法、イオンブレーティング法などの成膜法を用いる
ことができ、特に製法を限るものではない。しかし、ス
パッタ法はこれらのうちでも原料を熔融させることがな
（、膜組成のコントロールや再現性が良好であり、基体
に到達する粒子のエネルギーが高く、密着性の良い膜が
得られるなど、容易に本発明の非晶質膜からなる耐擦傷
性保護膜１を得ることができる。また、膜の基体との密
着性を高める手段としてイオン注入法を併用してもよい
。即ち、ガラス基板上に形成された耐擦傷性保護ＩＩ　
ｌ上から数１０ｋｅＶ程度の高エネルギーのアルゴンイ
オン、酸素イオン等を照射して、該耐擦傷性保護膜とガ
ラス基板との間に混合層を形成することによって、ガラ
ス基板への密着性を高めることもできる。さらに、耐擦
傷性保護膜ｌ上に薄い有様系の潤滑膜を塗布して、より
摩擦係数を低減することも用途によって有効である。

本発明で用いる透明導電膜３としては、シート抵抗で１
０５Ω／□以下、好ましくは１０６Ω／ロ以下であれば
、ファクシミリやハンディコピー機等の密着型イメージ
センサユニットとして十分な帯電防止性能が得られるの
で好ましい。その材料としては、特に限定されないが、
錫を含む酸化インジウム、フッ素又はアンチモンを含む
酸化錫、アルミニウム等を含む酸化亜鉛等の金属酸化物
を主成分とするものや、窒化チタン等の金属窒化物を主
成分とするもの等を用いることができる。

［作　用］保護膜の耐擦傷性を左右する要因として膜の潤滑性、膜
の硬度、膜の基体との密着性が考えられる。本発明にお
いては上記の要因のうち、特に膜の潤滑性を従来の膜に
比べて向上せしめていると考えられる。Ｔｉ０ａやＳｎ
Ｏ□のような従来の膜においては、Ｘ線的には非晶質で
あるとされている膜でも、電子顕微鏡によるミクロな観
察によると非常に細かな微結晶の集合であると考えられ
ている。この様な報告は例えば、Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ
　１９７９年１８巻１９３７ページに掲載されている。

本発明の特徴はジルコニウムの酸化膜にホウ素（Ｂ）や
ケイ素（Ｓｉ）を添加することであるが、ホウ素の原子
半径は０．４１人、ケイ素の原子半径は０．５４人で、
ジルコニウム、酸素のそれぞれ０９８人、１．２６人に
比べて小さく、ホウ素又はケイ素は酸化ジルコニウム（
ＺｒＯ□）の格子の間隔に入りこむと考えられる。この
ことは酸化ジルコニウムの格子を破壊し、酸化ジルコニ
ウムの結晶粒の成長を妨げ、膜をより非晶質に近いもの
とすると考えられる。膜表面の凹凸は微結晶の集合であ
る膜よりも非晶質の膜の方が少ないと考えられ、その結
果、本発明の非晶質膜は摩擦係数を低減されているもの
と考えられる。このため、本発明の非晶質膜は非常に潤
滑性に優れ、引っかかりが少ないため、摩擦により疵つ
きに（く、高耐擦傷性能が得られるものと考えられる。

［実施例コ本発明のイメージセンサ−ユニットの透明基体として厚
さ３ｍｍのソーダ石灰ガラスを用い、以下の方法でＤＣ
スパッタ法により作成した。

ターゲットにはホウ素（Ｂ）の割合（原子％）が６７％
である、ジルコニウム（Ｚｒ）とホウ素（Ｂ）の焼結像
を用いた。導入ガスは酸素（０□）の流量比が３０％で
ある酸素（０□）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガスを用い
、真空槽内の真空度が３．５ｍＴｏｒｒになるようにし
た。ターゲットにＤＣ電源を接続し、−６００Ｖを印加
し、グロー放電を生じさせた。このときの放電電流密度
は２０ｍＡ／ｃ＋ｎ２であった。このような状態でシャ
ッターを３７．５秒間あけ、厚さ５ｍｍのソーダ石灰ガ
ラス板上にＺｒＢｘＯｖ非晶質膜を成膜した（サンプル
１とする）。

基体に成膜された膜の厚さは５００人であり、膜は無色
透明で屈折率は１．８であった。膜におけるホウ素の含
有量をＥＳＣＡで調べたところ、ジルコニウムに対する
ホウ素の原子比Ｘは２．０であった。

別に、ターゲットにケイ素（Ｓｉ）の割合（原子％）が
６７％である、ジルコニウム（Ｚｒ）とケイ素（Ｓｌ）
の焼結体を用いて、上記と同様の条件でスパッタリング
を行い、厚さ３ＩＩ１ｍのソーダ石灰ガラス板上にＺｒ
５ｉｘＯｙ非晶質膜を形成して原稿載置板を形成した（
サンプル２とする）。

膜厚は９００人であり、膜は無色透明で屈折率は１．７
であった。膜中のＺｒに対するＳｉの原子比２は２．０
であった。

荷重５０ｇ、基体の移動速度１５０ｍ＋ｎ／分で直径６
ｍｍのステンレス球による動摩擦係数を、従来より使用
されている５ｐｒａｙによりコーティングされたＴｌＯ
２および５ｎＯａ、ソーダ石灰ガラス表面、本発明によ
る　ＺｒＢｘＯｙ　（サンプル１）。

ＺｒＳｉ工ｏｙ（サンプル２）非晶質膜からなる耐擦傷
性保護膜について表面をアセトンにひたした布で拭きと
ってから新東化学社製Ｈｅ１ｄｏｎ　１４型表面性測定
器を用いて測定したところ、上記５種類のサンプルにつ
いてそれぞれ０．２０４．０．２８２゜０．１４５．０
．１４２（サンプル１　）　、　０．１３８（サンプル
２）という値を得た。このように本発明の耐擦傷性保護
膜は非常に潤滑性に優れており、引っかかりが少ないた
め、摩擦により疵つきにくいと考えられる。実際、荷重
５００ｇをかけ、直径５ｍｍの砂消しゴムを３０＋ｎｍ
のストロークでＩＯ往復させる試験をしたところ、目視
によれば、上記５種類のサンプルのうち本発明によるｚ
ｒＢｘＯｙ。

ＺｒＳｉ、０．からなる耐擦傷性保護膜は疵の数が最も
少なかった。

［発明の効果］本発明のイメージセンサ−ユニットの透明基体における
耐擦傷性保護膜１は従来用いられていたＴｉＯ□、　Ｓ
ｎＯ□などの保護膜に比べて潤滑性が向上している。従
って、本発明においては透明導電膜上に、かかる耐擦傷
性保護膜が設けられているので、帯電防止性能に優れ、
かつ高透過率で高潤滑性のイメージセンサ−ユニットを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の密着型イメージセンサ−の−例の断面
図である。■は耐擦傷性保護膜、２はガラス板、３は透
明電極、４はロッドレンズアレイ、５は光電変換素子、
６はＬＥＤ照明、７はシャーシである。第２図は本発明
の密着型イメージセンサ−ユニットの他の一例の断面図
である。８はファイバーアレイプレートである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イメージセンサーユニットの原稿面と接する透明
基体の原稿面側に透明導電膜が形成され、更にその上に
原稿と接する膜として、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｔａ
、Ｉｎのうち少なくとも１種と、Ｂ（ホウ素）とＳｉ（
ケイ素）のうち少なくとも１種とを含む酸化物を主成分
とする非晶質酸化物膜からなる耐擦傷性保護膜が形成さ
れてなることを特徴とする密着型イメージセンサーユニ
ット。
（２）透明基体がプラスチック板、ガラス板、光学ファ
イバを複数本配列したファイバアレイプレートのうち１
種であることを特徴とする請求第１項記載の密着型イメ
ージセンサーユニット。
（３）耐擦傷性保護膜が、Ｚｒ（ジルコニウム）とＢ（
ホウ素）を含む酸化物（ＺｒＢ＿ｘＯ＿ｙ）を主成分と
し、膜中のホウ素のジルコニウムに対する原子比ｘが、
０．１０＜ｘ＜４であり、酸素のジルコニウムに対する
原子比ｙが２＜ｙ＜８である非晶質酸化物膜であること
を特徴とする請求項１記載の密着型イメージセンサーユニット。
（４）耐擦傷性保護膜が、Ｚｒ（ジルコニウム）とＳｉ
（ケイ素）とを含む酸化物（ＺｒＳｉ＿ｚＯ＿ｙ）を主
成分とし、ＳｉのＺｒに対する原子比ｚが０．０５≦ｚ
＜１９であり、ＯのＺｒに対する原子比ｙが２．１≦ｙ
＜４０である非晶質酸化物膜であることを特徴とする請
求項１記載の密着型イメージセンサーユニット。
（５）耐擦傷性保護膜が、Ｚｒ（ジルコニウム）とＢ（
ホウ素）とＳｉ（ケイ素）とを含む酸化物（ＺｒＢ＿ｘ
Ｓｉ＿ｚＯ＿ｙ）を主成分とし、膜中のホウ素のジルコ
ニウムに対する原子比をｘ、Ｓｉのジルコニウムに対す
る原子比をｚ、酸素のＺｒに対する原子比をｙとすると
、０．０５≦ｘ＋ｚ＜１９（ただしｘ＋ｚ−３＞０かつ
ｘ−３ｚ＋１＞０の組成は除く）であり、２＜ｙ＜４０
である非晶質酸化物膜であることを特徴とする請求項１
記載の密着型イメージセンサーユニット。
（６）透明導電膜のシート抵抗が１０＾５Ω／□以下で
あることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の
密着型イメージセンサーユニット。