JPH06252058A - グロー放電分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アモルファスシリコン層の剥離がない。 【構成】アモルファスシリコン成膜用ガスが導入される
反応室内部に、ガラス基板上に透光性導電層を形成して
成る被成膜用円筒状基板と、円筒状基板の端部が成膜さ
れないようにする金属製マスク体と、グロー放電用電極
とを配設するとともに、上記マスク体が透光性導電層の
温度に比べて３０℃以下の温度差で高くなるように円筒
状基板を加熱し且つグロー放電を発生して上記透光性導
電層上にアモルファスシリコン層を形成せしめるグロー
放電分解装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアモルファスシリコン層
などを生成するグロー放電分解装置に関し、特にガラス
基板上に透光性導電層を形成して成る被成膜用円筒状基
板に成膜形成するグロー放電分解装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術並びにその課題】アモルファスシリコン層
（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉと略記する）
から成る電子写真用感光体が市場にでているが、その感
光体はカールソンプロセスによりａ−Ｓｉ層側から照射
する方式であるので、その被成膜用基板には非透光性基
板、一般的にはアルミニウム基板を用いている。これに
対して、近時、その被成膜用基板にガラス基板を用い
て、その基板側から照射する方式、所謂、光背面露光方
式が提案されているが、通常、これに採用される被成膜
用基板は、ガラス基板上にＩＴＯ等を形成した構成であ
る。

【０００３】ところで、本出願人はカールソンプロセス
用のａ−Ｓｉ感光体を同時に複数個製造するために、既
に種々の構成のグロー放電分解装置を提案した（実開昭
６４−２２７７１号、実開昭６４−３７４６５号、実開
昭６４−５３７５８号、実開昭６４−５３７５９号、並
びに実願平４−８０４６３号参照）。

【０００４】例えば、実願平４−８０４６３号において
は、単一の反応室を用いて複数の円筒状基板の個々の外
周面に同時に成膜形成するグロー放電分解装置を提案し
ている。

【０００５】図４はこのグロー放電分解装置に採用した
アルミニウムから成るスペーサ１の円筒状基板間の配設
状態を示し、リング状マスク体２を具備したスペーサ１
の、２本のアルミニウム円筒状基板３（３ａ、３ｂ）と
円筒形状のアルミニウム導電性基板支持体４に対する設
置状態を示す断面図である。

【０００６】同図において、成膜用ガスが導入される反
応室（図示せず）の内部に、複数の円筒状基板３をその
中心軸が実質上同一になるように積み重ね、グロー放電
によりこれらの基板３の外周面に成膜する構成であっ
て、基板３の外周面の端部を覆うようなリング状マスク
体２を具備するスペーサ１を、個々の円筒状基板３の間
に設置し、更にその基板３の内部に導電性基板支持体４
を配置し、その基板支持体４の内部に設けたヒーター５
により、基板支持体４を介して円筒状基板３を加熱する
ようにしたグロー放電分解装置を提案した。

【０００７】そこで、本発明者が上記構成のグロー放電
分解装置を用いて、アルミニウム円筒状基板３に代え
て、外周面にＩＴＯ等の透光性導電層を被覆した円筒状
ガラス基板を装着し、その透光性導電層の上にａ−Ｓｉ
層を形成し、これにより、前記光背面露光方式に供する
感光体を作製した。この場合、リング状マスク体２を透
光性導電層と電気的に導電させることにより一方電極と
成し、この一方電極と他方のグロー放電用電極との間で
プラズマを発生させ、これにより、透光性導電層にうち
リング状マスク体２により被覆されない領域にａ−Ｓｉ
層を形成する。

【０００８】しかしながら、上記構成のグロー放電分解
装置においては、透光性導電層の上にａ−Ｓｉ層を形成
するに当たって、その被成膜領域の温度を約２５０℃に
設定する必要があるが、その下地に熱伝導率の低いガラ
ス基板を配置した構成であるので、導電性基板支持体４
を従来に比べて約４００〜４５０℃にまで高く加熱する
必要があり、これに伴ってスペーサ１が円筒状基板３に
比べて著しく加熱され、そのために円筒状基板３の端部
に成膜されたａ−Ｓｉ層に大きな応力が加わり、成膜後
に反応室より取り出された感光体においては、そのａ−
Ｓｉ層の密着性が劣化し、剥離するという問題点があっ
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のグロー放電分解
装置は、ａ−Ｓｉ成膜用ガスが導入される反応室内部
に、ガラス基板上に透光性導電層を形成して成る被成膜
用円筒状基板と、該円筒状基板の端部が成膜されないよ
うにする金属製マスク体と、グロー放電用電極とを配設
するとともに、上記マスク体が透光性導電層の温度に比
べて３０℃以下の温度差で高くなるように円筒状基板を
加熱し且つグロー放電を発生して上記透光性導電層上に
ａ−Ｓｉ層を成膜せしめるものである。

【００１０】

【作用】上記構成のグロー放電分解装置によれば、熱伝
導率の高い金属製マスク体と、熱伝導率の低い被成膜用
円筒状基板のガラス基板とを組み合わせ、その円筒状基
板の透光性導電層を所定の温度に加熱するに当たって、
このマスク体が透光性導電層の温度に比べて３０℃以下
の温度差で高くなるように円筒状基板を加熱し且つグロ
ー放電を発生する構成にすれば、円筒状基板の端部に成
膜されたａ−Ｓｉ層に大きな応力が生じなくなり、これ
により、そのａ−Ｓｉ層の密着性の劣化がなく、剥離し
なくなる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明のグロー放電分解装置の概略図
であり、図２は金属製マスク体の円筒状基板（外周面に
ＩＴＯ等の透光性導電層を被覆した円筒状ガラス基板）
に対する設置状態を示す断面図であり、図３はこの金属
製マスク体の斜視図である。

【００１２】図１のグロー放電分解装置６によれば、７
は円筒形状の反応容器、７ａはその蓋体、７ｂはその周
壁、７ｃはその底体であり、８は円筒形状のグロー放電
用電極板、９は円筒形状の導電性基板支持体、１０は被
成膜用円筒状基板である。この基板１０は２個の同一構
成の円筒状基板１０ａ、１０ｂである。これら積み重ね
られた基板１０は基板支持体９の下部に装着した金属製
マスク体１１の上に配置し、両基板１０ａ、１０ｂの間
にも金属製マスク体１２を配置し、更に基板１０ａの上
にダミーリング１３を配置し、これにより、両基板１０
ａ、１０ｂの外周面を均一な放電状態に設定する。尚、
マスク体１１、１２は同一の構成である。

【００１３】また、蓋体７ａの上に付設されたモーター
１４により回転軸１５を介して基板支持体９を回転駆動
させ、これに伴って基板１０が一体的に回転する。基板
支持体９、回転軸１５及び蓋体７ａは電気的に導通し、
また、基板支持体９、マスク体１１、１２、並びに両基
板１０ａ、１０ｂの各透光性導電層（図示せず）も電気
的に導通し、しかも、基板支持体９はアースしている。
更に周壁７ｂとグロー放電用電極板８とは電気的に導通
しており、周壁７ｂに付設された電力入力用端子１６は
高周波電源１６と接続し、このような電力印加系のもと
でグロー放電用電極板８と基板１０の両透光性導電層と
の間でグロー放電が発生する。尚、１８と１９は蓋体７
ａ及び底体７ｃと、グロー放電用電極板８との間をそれ
ぞれ電気的に絶縁するリング体である。

【００１４】２０はガス導入口、２１はガス排出口であ
り、ａ−Ｓｉ成膜用ガスがガス導入口２０を介して反応
容器６の内部へ導入され、次いでグロー放電用電極板８
に貫設された複数個のガス吹き出し口２２を介して基板
１０に向けて吹き出される。また、基板支持体９の内部
には、基板１０を所定の温度に加熱するためにヒーター
２３を設けている。

【００１５】また、図２は、基板１０ｂ上に図３に示す
マスク体１２を載置し、更にこのマスク体１２上に基板
１０ａを載置した状態を示す。これらの図によれば、マ
スク体１２の内周面上部には溝部１２ａを形成し、その
溝部１２ａに基板１０ａの一方端部を装着・載置する構
成である。そして、この構成において、基板１０ａの透
光性導電層がマスク体１２の溝部１２ａを電気的に接触
しているので、このマスク体１２を介して基板支持体９
と基板１０ａの透光性導電層とが電気的に導通し、これ
により、その透光性導電層が一方の電極になる。また、
このように基板１０の端部をマスクすることによりａ−
Ｓｉの非成膜領域を形成し、この領域の透光性導電層
が、製品化したａ−Ｓｉ成膜感光体の電気的な導通手段
となる。

【００１６】このような構成のマスク体１２について
は、その内径寸法を基板１０の内径寸法とほぼ同じにす
るとよく、これにより、基板１０の内面と基板支持体９
の外面との接触により、加熱された基板支持体９によっ
て基板１０を効果的に加熱することができる。

【００１７】しかも、円筒状基板１０の外径が１０〜５
００ｍｍ、長手寸法が３０〜５００ｍｍである場合、更
に溝部１２ａの寸法Ｘを１〜３０ｍｍ、好適には３〜１
０ｍｍの範囲内に設定すると、マスクとして残った透光
性導電層部分がａ−Ｓｉ感光体の電気的な導通手段とし
てａ−Ｓｉ膜の回り込みがなく、確実に導通できるとい
う点でよい。また、マスク体１１、１２については、そ
の中心軸方向の寸法を５〜５０ｍｍ、好適には１０〜２
０ｍｍの範囲内に設定すると、マスク体の温度がａ−Ｓ
ｉを成膜する支持体に対して大きな温度差（３０℃以
上）がないという点でよい。

【００１８】上記基板支持体９またはマスク体１１、１
２はアルミニウム合金、ステンレスなどの耐熱性を備え
た導電性材料により製作する。

【００１９】上記構成のグロー放電分解装置６によりａ
−Ｓｉ感光体を製作するには、上記の電力印加系並びに
ガス流系の下で両基板１０ａ、１０ｂが回転し、更に基
板１０ａ、１０ｂの内部に設けたヒーター２３により基
板１０の透光性導電層を約２００〜３００℃にまで高く
し、グロー放電により両透光性導電層面にａ−Ｓｉ層が
気相成長される。そして、この気相成長に伴って生じる
ガス分解残余ガスがガス排出口２１により排出される。
尚、図中の矢印はガス流を示す。

【００２０】また、上記構成のグロー放電分解装置６に
よりａ−Ｓｉ感光体を製作するに当たって、ヒーター２
３により基板支持体９を加熱することにより、それが約
３５０〜４５０℃にまで高められるが、これに対してマ
スク体１１、１２が円筒状基板１０の温度に比べて３０
℃以下の温度差で高くなるように加熱すれば、円筒状基
板１０の端部に成膜されたａ−Ｓｉ層に大きな応力が生
じなくなり、これにより、そのａ−Ｓｉ層の密着性の劣
化がなく、剥離しなくなる。このような温度差の設定
は、マスク体１１、１２や円筒状基板１０、また、基板
支持体９の各材質の選定、あるいは各々の部材の形状や
寸法、更に各々の部材の配置状態等々により可能であ
る。

【００２１】本発明者が繰り返し行った実験によれば、
上記温度差にするには、円筒状基板１０の外径が１０〜
５００ｍｍ、長手寸法が３０〜５００ｍｍである場合、
例えば、マスク体１１、１２と基板支持体９とが接触可
能な対向面積Ａを基板１０の外周面の被マスク領域の面
積Ｂに比べて２倍以下、好適１．５倍以下にはにすると
よい。このような接触可能な対向面積とは、両者の対向
面を完全に接触させるというものではなく、少なくと一
部の面が接触していれば、電気的な導通が得られ、しか
も、その両者の接触面もしくは近接面を介して良好な熱
伝導が可能となるというものである。

【００２２】以下、上記のグロー放電分解装置６を用い
た実験例を述べる。 （例１）外径３０ｍｍ、長手寸法２６０ｍｍ、肉厚１．
８ｍｍのガラス製円筒状基板の外周全面にわたって予め
真空蒸着法によりＩＴＯ層を約１０００Åの厚みで被覆
して上記円筒状基板１０とし、この基板１０をグロー放
電分解装置６に装着し、表１の成膜条件によりキャリア
注入阻止層と光導電層と表面層とを順次積層して成る感
光層を形成した。この装置６においては、アルミニウム
製マスク体１１、１２と基板支持体９とが接触可能な各
対向面積Ａは３cm² であり、これに対して各マスク体１
１、１２に対応するそれぞれの被マスク領域の面積Ｂは
1.5cm ²である（Ａ／Ｂ＝２）。更に溝部１２ａの寸法
Ｘを５ｍｍに設定した。

【００２３】

【表１】

【００２４】上記構成のグロー放電分解装置６を用いて
基板１０上にａ−Ｓｉ層を形成したところ、各マスク体
１１、１２の温度は２７５℃であり、基板１０の透光性
導電層の温度は２５０℃であり、両者間の温度差は２５
℃であった。

【００２５】かくして製作した２個のａ−Ｓｉ感光体ａ
−１、ａ−２を反応容器７より取り出したところ、それ
ぞれの端部のａ−Ｓｉ層は密着性に優れ、剥離しなかっ
た。また、これらのａ−Ｓｉ感光体ａ−１、ａ−２を水
中に１２時間浸漬しても、何ら剥離しなかった。

【００２６】更にまた、ａ−Ｓｉ感光体ａ−１、ａ−２
の明部と暗部の両表面電位を測定したところ、図５に示
す通りの結果が得られた。同図中、横軸は表面電位
（Ｖ）であり、縦軸は反応容器７内での各ａ−Ｓｉ感光
体ａ−１、ａ−２の配置（垂直方向）である。

【００２７】この表面電位は分光感度試験機を用いて
０．４５μＪ／cm² の光量で光照射し、表面電荷密度が
０．１μＣ／cm² となるような帯電条件の明部の表面電
位を測定した場合、あるいは同表面電荷密度による暗部
の表面電位を測定した場合の測定結果である。

【００２８】図５に示す結果から明らかなように、明部
と暗部の各表面電位ともに感光体の中心軸方向にわたっ
てほぼ同じであることが判る。

【００２９】（例２） （例１）と同様にａ−Ｓｉ感光体を製作するに当たっ
て、アルミニウム製マスク体１１、１２と基板支持体９
とが接触可能な各対向面積Ａを７．５cm² にして、これ
に対して各マスク体１１、１２に対応するそれぞれの被
マスク領域の面積Ｂを１．５cm² とし（Ａ／Ｂ＝５）、
その他は（例１）と同じ構成にして基板１０上にａ−Ｓ
ｉ層を形成したところ、各マスク体１１、１２の温度は
２９０℃であり、基板１０の透光性導電層の温度は２５
０℃であり、両者間の温度差は４０℃であった。

【００３０】かくして製作した２個のａ−Ｓｉ感光体ｂ
−１、ｂ−２を反応容器７より取り出したところ、それ
ぞれの端部のａ−Ｓｉ層は密着性に劣り、一部剥離が発
生した。また、（例１）と同様に水中テストによる密着
性試験を行うと、その端部より徐々に剥離が進行した。

【００３１】更にまた、（例１）と同様にａ−Ｓｉ感光
体ｂ−１、ｂ−２の明部と暗部の両表面電位を測定した
ところ、図６に示す通りの結果が得られた。同図に示す
結果から明らかなように、明部と暗部の各表面電位とも
に端部の表面電位が大きくなっており、感光体の中心軸
方向にわたってムラができていることが判る。

【００３２】（例３） （例１）と同様にａ−Ｓｉ感光体を製作するに当たっ
て、マスク体１１、１２を装着せず、その他は（例１）
と同じ構成にして基板１０上にａ−Ｓｉ層を形成した。

【００３３】かくして製作した２個のａ−Ｓｉ感光体ｃ
−１、ｃ−２を反応容器７より取り出し、（例１）と同
様にａ−Ｓｉ感光体ｃ−１、ｃ−２の明部と暗部の両表
面電位を測定したところ、図７に示す通りの結果が得ら
れた。同図に示す結果から明らかなように、明部と暗部
の各表面電位ともに感光体の中心軸方向にわたってムラ
ができ、しかも、明部電位と暗部電位とのコントラスト
が得られないことが判る。

【００３４】（例４） （例１）〜（例３）においては、上記のグロー放電分解
装置６を用いて同時に２個の感光体を作製したが、これ
に対して、本例においては、同装置６と同じ構成のグロ
ー放電分解装置を用いるが、マスク体１２を用いない
で、マスク体１１の上に１個の基板１０を載置するだけ
にし、その他の構成は（例１）と同様にしてａ−Ｓｉ感
光体ｄを作製した。

【００３５】かくして製作した１個のａ−Ｓｉ感光体ｄ
を反応容器より取り出したところ、それぞれの端部のａ
−Ｓｉ層は密着性に優れ、剥離しなかった。また、（例
１）と同様に水中に１２時間浸漬しても、何ら剥離しな
かった。

【００３６】更にまた、ａ−Ｓｉ感光体ｄの明部と暗部
の両表面電位を測定したところ、図８に示す通りの結果
が得られ、明部と暗部の各表面電位ともに感光体の中心
軸方向にわたってほぼ同じであることが判る。

【００３７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変
更、改良等は何ら差し支えない。例えば、マスク体の材
料及び形状を変更させた場合においても、マスク体１
１、１２と基板支持体９とが接触可能な各対向面積Ａと
各マスク体１１、１２に対応するそれぞれの被マスク領
域の面積ＢをＡ／Ｂ≦２とし、基板温度を２００〜３０
０℃に設定すると、透光性導電層とマスク体との温度差
が３０℃以上にならず、密着性のよいａ−Ｓｉ感光体が
得られた。

【００３８】

【発明の効果】以上の通り、本発明のグロー放電分解装
置によれば、熱伝導率の高い金属製マスク体と、熱伝導
率の低い被成膜用円筒状基板のガラス基板とを組み合わ
せ、その円筒状基板の透光性導電層を所定の温度に加熱
するに当たって、このマスク体が透光性導電層の温度に
比べて３０℃以下の温度差で高くなるように円筒状基板
を加熱し且つグロー放電を発生する構成にすれば、円筒
状基板の端部に成膜されたａ−Ｓｉ層に大きな応力が生
じなくなり、これにより、そのａ−Ｓｉ層の密着性の劣
化がなく、剥離しなくなり、その結果、高信頼性且つ高
品質なａ−Ｓｉ感光体が提供できた。

【００３９】また、本発明のグロー放電分解装置によれ
ば、ガラス基板上にＩＴＯ等の透光性導電層を形成した
透光性基板に何ら電気的導通不良が生じることもなくａ
−Ｓｉ層を形成することができ、これにより、光背面露
光方式に適した高性能なａ−Ｓｉ感光体が提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のグロー放電分解装置の概略図である。

【図２】実施例におけるスペーサの配設状態を示す断面
図である。

【図３】スペーサの斜視図である。

【図４】先行技術におけるスペーサの配設状態を示す断
面図である。

【図５】アモルファスシリコン感光体の表面電位を表す
線図である。

【図６】アモルファスシリコン感光体の表面電位を表す
線図である。

【図７】アモルファスシリコン感光体の表面電位を表す
線図である。

【図８】アモルファスシリコン感光体の表面電位を表す
線図である。

【符号の説明】

１、１１、１２・・・・・スペーサ ３、１０・・円筒状基板 ４、９・・・基板支持体 ８・・・・・グロー放電用電極板 １２ａ・・・溝部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アモルファスシリコン成膜用ガスが導入
   される反応室内部に、ガラス基板上に透光性導電層を形
   成して成る被成膜用円筒状基板と、該円筒状基板の端部
   が成膜されないようにする金属製マスク体と、グロー放
   電用電極とを配設するとともに、上記マスク体が透光性
   導電層の温度に比べて３０℃以下の温度差で高くなるよ
   うに円筒状基板を加熱し且つグロー放電を発生して上記
   透光性導電層上にアモルファスシリコン層を形成せしめ
   るグロー放電分解装置。