JPS5919539A - 容量結合型グロ−放電分解装置 - 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】 本発明は容量結合型グロー放電分解装置の改良に関する
ものである。

近年、アモルファス材料が注目される中で、アモルファ
スシリコン（以下、ａ　−８１〕カ３１ｆＡ材料として
実用化されており、電子写真の分野ではａ−８ｉ　　感
光層から成る導電性ドラムか開発されている。

前記導電性ドラムは主に容量結合型グロー放電分解装置
を用いて製造されているが、従来の容量結合型グロー放
電分解装置では長期間使用すると電極板表面等の反応室
内部部材の汚染が目立ってきた。その汚染の実体は成膜
するシリコンに対して過剰の水素を含有したもので、（
８ｉ膜ｇ　）Ｈの鎖状構造を主体とする、粒径約０．１
μｍ程度の重合状シリコンである（以下、この汚染物を
粉末状シリコンと呼ぶ）。成膜中、電極板表面に堆積し
た粉末状シリコンは、ガスの流れ番こ乗って導電性ドラ
ム表面に吹き付けられ、旧著するため膜質の低下を来た
していた。

すなわち、成膜中に粉末状シリコンが付着するとその上
に成膜したａ−８ｉ膜は単に該粉末をカバーする状態で
成膜したものではなく、該粉末を核としてａ−８ｉ膜本
来の特性を欠いた欠陥領域が成長していくためである。

かかる欠陥領域は、所望の高抵抗・高光感度という特性
を欠いており、コピー画像を出すと該欠陥領域だけが帯
電しないのでトナーが付着せず、白抜けのスポットとし
て現われる。更に、帯電・露光という耐久試験を繰り返
すと、該欠陥領域が耐久性に劣るため、次第に周辺まで
ダメージを受け、スポットが太きくなる現象が見られる
。本発明者らは前記の欠陥が、ａ−８４感光体の初期画
像特性・耐久性を低下させている一番大きな原因だと考
える。

この粉末状シリコンはシランガスの分解が充分起きない
、例えば低い基板温度、低電力、高いガス圧等によって
発生ずるが、本発明者らはガスの流通状態も大きな影響
を及ぼすことを知見し、スリット状のガス噴出部・ガス
吸引部を有した電極板にすることで、電極板の汚染問題
は一時的な解決が見られた。

ところが、長期間使用すると、電極板が徐々に汚染され
てくるため根本的な解決には末だ至っていない。

本発明は上記の事情に鑑み、主１こ電極板表面での粉末
状シリコンの発生を長期間防止し、ｎ−８ｉの膜質の向
上を図ることができ、しかも、装置の維持管理が容易な
容量結合型グロー放電分解装置を提供することを目的と
している。

本発明の要旨は容置結合型グロー放電分解装置において
、反応室内の電極板を加熱するだめの加熱源を付設する
ことにより、電極板を加熱し、これ（こより粉末状シリ
コンにょる電極板表面の汚染を防止することにある。

加えて、この加熱源は導電性基板を同時に加熱すること
がてき、導電性基板を）ヌｒ定温度１こ保っことになる
。その結果、この基板からの熱エネルギが８１とＨの結
合状態を決め、電子写真感光体として高抵抗・高光感度
という望ましい電気特性を示すことになる。

以下、実施例を具体的に説Ｉす］する。

この説明においては、導電性ドラムの周面上にａ　−８
ｉ悪感光を生成してなる感光体ドラムを製造するものと
して示されているが、不発明番こ係る容量結合型グロー
放電分解装置は、他の種類の感光層を生成してなる感光
体ドラムを製造するの１こも使用され得るものである。

第１図は本発明に係る容量結合型グロー放電分解装置の
概略構成を示す図面であり、図中、第１〜４タンク（υ
、（２１、（３）、（４）の各々には、１１１２．８ｉ
１１４．１３９１Ｊ、＋３、（ＪＢガスが封入されてい
る。尚、Ｈ２ガスは８ｉＨ＋ガスのキャリア、及びＢｓ
１Ｊａガスのキャリアとして機能する。ところで、これ
らのガスは、その各々に対応して設けられている第１〜
４調整弁（５）、（６）、（７）、（８）を開放するこ
と−によって放出され、その流量がマスフローコントロ
ーラ（１５＋　（１６！　ｕ７１（１＆　ｉこよって規
制されつつ、第１〜３タンク（１）、（２）、（３）か
らのガスは混合されつつ第１主管ｕ３へと、一方、第４
タンク（４）からのガスは第２生管（１４１へと送られ
るようになっている。なお、図中（９）０（ｊ（１］Ｊ
ｕＨＨＯは止め弁である。

反応室（２υは、減圧可能であると共に、その内部にお
いて導電性ドラムＯ２の周面に対して感光層生成ガスを
吹き伺けること番こより、容量結合型グロー放電分解法
に基づき、導電性ドラムＣ２の周面上（こ感光層を生成
するためのものである。そして、この反応室（２１）内
において、導電性ドラムのはドラム支持台（２４）ｌこ
よって回転可能１こ支持されるようになっている。前記
導電性ドラム（２７Ｊは、アルミニウム、ステンレス、
あるいはＮＥ８Ａガラス等の導電材を円筒状に形成した
ものであり、この容量結合型グロー放電分解装置によっ
てその周面上ｌこＢ−８ｉ悪感光か生成される。一方、
前記ドラム支持台（２４１は、その台上に導電性ドラム
のが嵌装載置されるものであり、電気的に接地されてい
る。このため、このドラム支持台１２４）上（こ導電性
ドラム支持台を嵌装載置した場合、導電性ドラム器はド
ラム支持台はを介して接地される。また、前記ドラム支
持台０４）は、駆動モータｉｌこ対して駆動連結されて
おり、感光層生成時において回転駆動され、導電性ドラ
ムＣ２Ｚを第２図中矢印（＆）方向に、そのドラム軸を
中心に回転する様になっている。

前記反応室回内の感光層生成ガス噴出側、即ち第１図中
左側には、第１電極板４’ｌｌｌが、また、ガス吸引側
、即ち第１図中右側には、第２電極板ｐｚが各々対向し
て設けられている。これらｆｆ１ｌ、　　２ｆｆｌ極板
如）い２は、第２図（こ図示される如く、ドラム支持台
Ｃ！（イ）上に嵌装載置される導電性ドラムｃ！ｚの周
面に沿った形状をしており、具体的には、前記導電性ド
ラム（２２１の局面に対して同心円状の円弧形状をして
いる。そして、前記第１電極板翰）の外面には、前記、
第１．２主管（１３１（１４１に接続されている第１゜
２ガス噴出管Ｑ７１（２８１が導電性ドラムＣ！２の醐
１方向に沿って取り付けられている。また、同様に前記
第２電極板９ｚの外面には、後記の第３主管Ｃ則に接続
されているガス吸引管−が取り付けられている。

ところで、第３図に図示される如く、第１主管θ３を通
じて第１ガス噴出管０７）内に導かれる感光層生成ガス
を導電性ドラム支持台の周面に対して吹き付けるために
、第１電極板ｐＨｌこ対しではスリット状ガス噴出部（
３４８）が穿設さねている。このスリット幅は０．５乃
至５朋、長さは導電性ドラムの高さよりも大きく、ドラ
ム支持台は上１こ嵌装載置される導電性ドラムＣ２１の
軸方向に沿って設けられている。なお、このガス噴出部
（３１１ｍ）から噴出される感光層生成ガスは、第２図
中矢印（１）Ｉ）（ｂ２）方向と導電性ドラムのの局面
接線方向か第２図に図示される如く一致するようにした
うえで、矢印（ｂ＋）　（ｂ２）方向の間を一様に噴出
される。

望ましくは、前記噴出部（３１Ｂ　）が導電性ドラムＣ
２側に末広がり状：こ形成されるとよい。又、第１電極
板ｐ＋＋の厚さは１乃至３闘であることが望ましい。

また、第２主管Ｉを通じて導かれる酸素ガスについては
第１電極板（３１１の両端に付設されたガスｒｒＪ（小
管（２８）から導電性ドラム支持台の局面に対して吹き
伺けられる。尚、この酸素ガス噴出部の形状として、通
常０８ガス量がＦ３ｉＨ＋ガスに比べ極めて少なく、粉
末状シリコンの発生番こ対しはとんと影響を与えないの
で、スリット状や、直列状Ｉこ並んた丸孔状等に限らず
、特にその形状は限定されるものではない。

一方、第４図に図示される如く、８電性ドラムｃ！ｚの
周面（こ吹き刊けられた後の感光層生成ガスをガス吸引
管（２鵠、第３主管（３！を通じて反応室ＣｆＪ外へと
排出させるために、第２電極板（社）に対してはスリッ
ト状ガス吸引部（３２Ｂ　）が穿設されている。

この幅は１乃至１０闘、長さは導電性ドラム臣ｚの高さ
よりも大きく、ドラム支持台（２（イ）上に嵌装載置さ
れる導電性ドラムｃ２２１の軸方向に沿って設置すられ
ている。尚、このガス吸引部（３２１％）は第２図１こ
おいて前記ガス噴出部（３Ｍ）と導電性ドラＪ！ｈ（２
２１の軸とを結ぶ直線上に位置するように設けられてい
る。

前記第１．２電極板（３１）（支）は電路０６）を介じ
そ各々ｆｆ１ｉ気的に短絡されていると共に１．高周波
電源Ｑ５）によって０．０５〜１．５ＫＷの高周波電力
が印加されるようになっている。この際、その周波数は
１〜５０■ｈであることが好ましい。このため、感光層
生成時において導電性ドラム（２２）が接地されている
関係上、第１．２電極板賄）（３ｚと導電性ドラムＣ２
ｚの周面との間１こ高周波電界が形成される。ところで
、前記容量結合型グロー放電分解装置においては、第１
．２電極板の１）（９）が導電性ドラムｃ！２の局面に
対して同心円状の円弧形状をしているため、第１．２電
極板（３ＩＩ　（３２１の内面と導電性ドラムＣ２の周
面との間の間隙は一定であり、前記の如く形成される高
周波電界の強度は全体的に等しい。このため、反応室ｃ
！Ｄ内においてガス噴出部（３１１１１）から噴出され
る感光層生成ガスはこの均−電界下で良好にグロー放電
分解され、導電性ドラムＣ２１の周面上に均一な膜厚の
感光層を生成する。

また、反応室（２Ｄの内部は、感光層生成時（こ高度の
真空状態、具体的には、０．５〜２．　Ｏｉ’Ｏｒ　ｒ
程度の真空状態を必要とすることにより回転ポンプ酸、
拡散ポンプ＠引が反応室（２１）ｌこ対して連結されて
いる。

なお、ガス吸引部（３２１からガス吸引管Ｃ２！］）内
へと吸引されたガスは、第３主管Ｃ１ｏｔを通じて回転
ポンプ酸へと導かれるようになっている。

本発明（こおいては、」ニ記のような客月結合型グロー
放電分解装置（こおいて、電極板Ｃ’３１ｔ３２１を加
熱するための加熱源を設けることが重要である。

このため、例えば第５図に示すように、電極板０１）（
社）の外側に、絶縁板０ωを介在してシーズ線ヒーター
が貼り伺けられ、この加熱源（３７）により電極板いＩ
ＩＫ２が加熱されると共に、電極板賄１倣が熱輻躬する
ことによって導電性ドラムのが加熱される。

以上の椅成の客員結合型グロー放電分解装置において、
Ｒ−８ｉ悪感光を導電性ドラムＣ！ｚの周面上に生成す
る番こ際しては、第１．２調整弁（５１（６１を開放し
て適当な流量比で第１．２タンク（１バ２Ｉより、ｆｌ
ｐ、８ｉＨ４ガスを、また必要に応じて第４調整弁（８
）を開放して第４タンク（４）より０２ガスを、更に硼
素を含有するときは第３調整弁ｆｆｉ’４…」放して第
３タンク（３）よりＢ２１１６ガ゛スを放出する。放出
がはマスフローコントローラＱ５１（１Ｇ＋（１７１（
ｌｆｕにより規制され、１８をキャリアーガスとする８
ｉｕ４ガス、あるいはそれにＪ３ｐ＋ｌｌａガスが混合
されたガスが！８１主％’（１３１を介して、一方、５
ｉｌＪ４１こ対し一定のモル比にある０２ガスが第２主
繁０４）を介して送られ、感光層生成ガスが構成される
。このような感光層生成ガスは第１．２ガス噴出管（２
７１Ｇ！８）へと送られ、９Ｉ″Ｊ１ガス；大小’１に
’　（２７＋から吹き出されるガスについては第１電極
板賄）に設けられているガス噴出部（３１Ｂ）より導電
性ドラム０力の周面に対して吹き付けられることとなる
。この際、ガス噴出部（３１８）から噴出される感光層
生成ガスの噴出方向と導電性ドラム（２２１の周面の接
線方向とが一致されていることにより、導電性ドラムＯ
２の周面（こ対して感光層生成ガスが直接勢いよく吹き
付けられることはない。

一方、反応室（２１）の内部が０．５−２．０　’１．
’Ｔｌ　ｒ　ｒ程度の真空状態に、導電性ドラム膿の表
ａｊ１温度が１００〜４００℃に、第１．２電極板賄）
（１加こ印加されている高周波電力が０．０５〜１．５
ＫＪこ、また周波数か１〜５〇八但Ｚに設定されると共
に、　梼電性゛、ドラムＣカか矢印（ｎ１方向に回転さ
れていることにより、第１．２電極板賄）（ハ）と導電
性ドラム１２２１の周面との間でグロー放電が生じ、感
光層生成ガスが分解されることとなる。そして、導電性
ドラムのの周面上に、少なくとも、水素を含有したｎ−
）ｉｉ感光層が約０５〜５μｍ　／　ｈｏｕｒの速さで
生成される。この際、第１．２Ｎ極板（３１）い２が導
電性ドラム器の周面に治った形状をしているので、前記
グロー放電は安定した状態で生じ、１．７１性ドラムの
の周面上には均一な膜厚の８−８１感光層が生成される
。

しかも、ガス噴出部（３１Ｆｋ）、カース吸引部（３２
ａ）がスリット状をしているため、電極板イ１）（３ｉ
刊近でガスの滞留がなくなり、成膜中、粉末状シリコン
の生成が著しく抑えられることになる。

更に、加熱源１；１７＋は電極板（３１１嗅を約２００
〜５００℃まで高めるため、電極板（３１１（３２１表
面番こ飼猫ずべき、粉末状シリコンの中間生成物が加熱
分解し、過剰水素が除かれる。そのため、粉末状シリコ
ンに至らず、ｒ＋−８ｉ膜となって、電極板頭１い力表
面に形成される。従って、粉末状シリコンの飛散がなく
なり、均質なａ−８ｉ感光層が生成される。

更に、導電性ドラムＣ！ｚを加熱すること１こ関して、
従来、基板加熱源として導電性ドラム０４２１の内側に
第６図のようなドラムボルダ（３８）か設けられており
、ドラムボルダ贈の内２面にシーズ線上−タイ９）が巻
きつけられて、導電性ドラムＣ２が加熱される。

ところがドラムホルダの＆が熱伝導の媒体となるため、
導電性ドラム（２２１の周面温度を均一にするには、加
熱源としてのドラムホルダ（３８）を導電性ドラム（２
力の形状に適合させる必要があった。従って、導電性ド
ラムｔ２ｚの内径がわずかでも異なれば、相応した形状
のドラムホルダの８）と交換したり、シーズ線ヒータ（
３！１１を巻き直さねばならず、多様なドラム形状に速
やかに対応できないという欠点があった。本発明では導
電性ドラムシ２）を回転させながら、熱輻射をするので
、導電性ドラムＣ４カ周面の温度は均一になる。しかも
、ドラムボルダ贈は導電性ドラムｃ！力内面と均等に接
触している必要が゛なく、円筒状番こ限定されないし、
ドラム形状が変更しても、前述のような繁雑な工程が省
略できる。

次に、本発明の変形態様Ｉこついて説明する。

第７図Ｉこおいては、両電極板＠　ＩＩ　ｐＺのそれぞ
れの両端刊近に、加熱源として棒状の赤外線ランプ１４
０）を設けである。これにより導電性ドラム膿が加熱さ
れ、同時１こ電極板頭）姫も熱輻射（こより加熱され、
粉末状シリコンの発生を長期的に防止することが可能ｆ
こなる。

第８図は複数個の導電性ドラム器の周面上（こ同時に感
光層を生成するのに適した展開例を示すものであり、第
１．２電極板１４１１（６）は処理する導電性ドラムｃ
！２１の数（こ対応した波形状とする。第１．２電極板
（４１）ｕ力の外面には、第５図と同様な加熱源３７）
として、シーズ線ヒータ（３６）と絶縁板の５）が設り
られている。勿論、前記導電性ドラム（２力の数に対応
して分割された第１．２．３主督Ｑ３（＋４１ｃ力や、
第１゜２ガス噴出管（２７１（２ξ虹ガス吸引管ｃ！■
も設けられている。

第９図は本発明を更番こ展開した実施例であり、ａ−８
ｉ太陽電池等に使われている平板状基板にａ−８ｉ薄膜
を生成するだめの、反応室内概略構成図を示している。

同図中、旧は反応室、Ｈは電極板、ケ５１は平板状基板
、１４６ｊは絶縁板、１４７１はシーズ線ヒータから成
る加熱源、１４１１９１４！Ｑ＋はガス配管である。

その他、反応室ｌ外の装置構成は第１図表同様である。

上記構成１こより、電極板部のガス噴出部からガスが噴
出され、グロー放電によって平板状基板１４５Ｈにａ−
１：ｌｉ膜が生成される。その際、シーズ線ヒータｔ４
７１は電極板部を加熱するため粉末状シリコンの発生を
長期間防止することが可能となった。

更に熱輻射によって平板状基板Ｉ４６１を加熱するため
、所定の基板温度に保たれ、高抵抗・高光感度という望
ましい電気特性が得られる。

尚、第５図、第７図、第８図及び第９図に示された加熱
源は、シーズ線ヒータ、赤外線ランプの他、ニクロム、
モリブデン、タングステン及びタンタル等の抵抗加熱体
、熱媒流体などでもよい。

以上の実施例から明らかなように、型枠板と導電性基板
を同一の加熱源によって加熱することで、電極板の粉末
状シリコン発生を、長期間防止することが可能となり、
第５図に示す装置で約５００時間のテストをおこなって
も、電極板には何ら汚染が認められなかった。尚、比較
テストとし−Ｃ１従来通りのドラムホルダを加熱源とし
た場合、電極板のガス噴出部・ガス吸引部がスリット状
のため、初期には何ら電極板に汚染が認められなかった
が、１００〜１５０時間も経過すると汚染が確認で　き
　ブこ。

更に、導電性ドラムの場合、所望形状のドラム１こ対し
てドラム外側から加熱されるため、維持管理が容易とな
り、且つ猷産に好適となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る容量結合型グロー放電分解装置の
概略構成図、第２〜７図はその装置の各要部を示す図面
である。ここで、第２図は反応室内の構成を示す平面図
、第３図はｆｆ１ｌ電極板の内面を示す図面、第４図は
第２Ｎ極板の内面を示す図面、５８５図はシーズ線ヒー
タが電極板外面に付設された状態を示す斜視図、第６図
は従来のドラムホルダを示す破断面図、第７図は赤外線
ランプが電極刊近に付設された状態を示す斜視図である
。 また、第８図は他の実施例を示す斜視図であり、第９図
も他の実施例を示す反応室内の概略断面図である。 ２２・・・導電性ドラム、３１．３２・・・電極板、３
５・・・絶縁板、３６・・・シーズ線ヒータ、３７・・
・加熱源、４０・・・赤外線ランプ 出願人　京都セラミック株式会社 同　　　　河　　村　　　孝　　夫 第２図 第３図　　　第４・図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 減圧可能な反応室内で、表面上にアモルファス薄膜が生
   成される基板と、グロー放重用電極板が対向しているグ
   ロー放電分解装置において、該電極板を加熱するための
   加熱源を付設したことを特徴とする容量結合型グロー放
   電分解装置。