(57)【要約】【課題】補助基体を押圧手段により前記円筒状基体の長手方向へ押圧する際に摺動に起因する発塵を抑制し、基体への異物の付着を抑制する。【解決手段】減圧可能な反応容器と、円筒状基体および補助基体を順に設置した基体ホルダと、前記基体ホルダを保持する受け台と、前記反応容器の中に原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記原料ガスを分解する電力印加手段を有する堆積膜形成装置であって、前記堆積膜形成装置は支持部と押圧部よりなる押圧部材を有し、前記支持部が基体ホルダの内部を通って前記基体ホルダの長手方向に動作することによって前記支持部の端部に設けられた押圧部が前記基体ホルダの内部から外部に移動し、前記押圧部材が押圧位置にセットされたのちに、前記支持部が前記基体ホルダの長手方向であってかつ前記押圧部が前記基体ホルダの外部から内部に向かう方向に動作することによって前記押圧部が前記補助基体を前記円筒状基体へ押圧するように構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能な反応容器と、円筒状基体および補助基体を順に設置した基体ホルダと、前記基体ホルダを保持する受け台と、前記反応容器の中に堆積膜形成用の原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記原料ガスを分解する電力印加手段を有する堆積膜形成装置であって、
前記堆積膜形成装置は支持部と押圧部よりなる押圧部材を有し、
前記支持部が基体ホルダの内部を通って前記基体ホルダの長手方向に動作することによって、前記支持部の端部に設けられた前記押圧部が前記基体ホルダの内部から外部に移動し、
前記押圧部が押圧位置にセットされたのちに、
前記支持部が前記基体ホルダの長手方向であってかつ前記押圧部が前記基体ホルダの外部から内部に向かう方向に動作することによって、前記押圧部が前記補助基体を前記円筒状基体へ押圧するように構成されていることを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項２】
前記押圧部を前記補助基体の接触部に設けられた切り欠き部を通って前記基体ホルダの内部から外部に移動させ、前記押圧部を回転させたのち、前記押圧部が前記接触部に接触して前記補助基体を前記円筒状基体へ押圧するように前記支持部を動作させることを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成装置。
【請求項３】
前記押圧部を前記基体ホルダの内部から外部に移動させ、前記押圧部の折りたたまれていた爪部材を展開して外径を拡大させたのち、前記爪部材が前記補助基体の接触部に接触して前記補助基体を前記円筒状基体へ押圧するように前記支持部を動作させることを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成装置。
【請求項４】
前記押圧部が前記補助基体を前記円筒状基体へ押圧する状態となったのちに、前記押圧部が前記補助基体とともに回転しながら前記補助基体を前記円筒状基体へ押圧し続けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項５】
前記支持部を長手方向へ動作させるための駆動手段と前記支持部との間に、弾性部材を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項６】
円筒状基体の上に堆積膜を形成する堆積膜形成工程を有する電子写真感光体の製造方法において、
前記堆積膜形成工程が、請求項１〜５のいずれか１項に記載の堆積膜形成装置を用いて前記円筒状基体の上に前記堆積膜を形成する工程であることを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積膜形成装置および電子写真感光体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応容器の中に導入された堆積膜形成用の原料ガスに電磁波を印加して励起させ、基体の上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置、いわゆるプラズマＣＶＤ装置が半導体膜や絶縁膜の形成に広く用いられている。
このような堆積膜形成装置を用いてアモルファスシリコンなどからなる堆積膜を有する電子写真感光体を製造する方法が知られている。具体的には、基体ホルダに円筒状基体、補助基体を順に設置し、基体ホルダを減圧可能な反応容器の中の受け台に設置し、円筒状基体の上に堆積膜の形成を行う方法が知られている。
特許文献１には膜特性の均一性に優れた電子写真感光体を製造するために、補助基体を押圧手段により円筒状基体の長手方向へ押圧し、補助基体を円筒状基体へ押圧した状態で堆積膜の形成を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５７６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている従来の電子写真感光体の形成装置において、補助基体を円筒状基体の長手方向へ押圧するための押圧手段を図５に示す。補助基体８にバネ６０を介してネジ６１が設けられている。ネジ６１を基体ホルダ９に締めこむことによってバネ６０の反発力により補助基体８が円筒状基体７に押しつけられる構成になっている。
このような構成においてネジ６１を基体ホルダ９に締めこむ際にネジ６１とバネ６０あるいはネジ６１と基体ホルダ９が摺動して発塵し、円筒状基体７に異物が付着することがある。異物の付着は堆積膜形成時に異常成長を生起するため、電子写真感光体として使用すると異常成長部で局所的な電位低下が発生し画像欠陥の原因となる。近年の電子写真装置の出力画像の高精細化・高品質化に伴い、従来は問題とならなかったごく微小な画像欠陥が顕在化するようになってきている。そのため堆積膜形成前に基体の表面を清浄に保つことは大きな課題となっている。
【０００５】
また補助基体８を円筒状基体７の長手方向へ押圧するための押圧手段としてバネ６０を用いる場合、堆積膜形成工程で受ける熱の影響により一回の堆積膜形成でバネ性が失われてしまう。そのためバネ６０は使い捨てとされており製造コスト増大の一因となっている。
そこで、本発明は、補助基体を押圧手段により前記円筒状基体の長手方向へ押圧する際に摺動に起因する発塵を抑制し、基体への異物の付着を抑制することが可能な堆積膜形成装置を提供することを目的とする。また、本発明は、前記堆積膜形成装置を用いた電子写真感光体の製造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】
【０００６】
本発明によれば、減圧可能な反応容器と、円筒状基体および補助基体を順に設置した基体ホルダと、前記基体ホルダを保持する受け台と、前記反応容器の中に堆積膜形成用の原料ガスを導入する原料ガス導入手段と、前記原料ガスを分解する電力印加手段を有する堆積膜形成装置であって、前記堆積膜形成装置は支持部と押圧部よりなる押圧部材を有し、前記支持部が基体ホルダの内部を通って前記基体ホルダの長手方向に動作することによって前記支持部の端部に設けられた前記押圧部が前記基体ホルダの内部から外部に移動し、前記押圧部材が押圧位置にセットされたのちに、前記支持部が前記基体ホルダの長手方向であってかつ前記押圧部が前記基体ホルダの外部から内部に向かう方向に動作することによって前記押圧部が前記補助基体を前記円筒状基体へ押圧するように構成されていることを特徴とする堆積膜形成装置が提供される。
また、本発明によれば、円筒状基体の上に堆積膜を形成する堆積膜形成工程を有する電子写真感光体の製造方法において、前記堆積膜形成工程が、前記堆積膜形成装置を用いて前記円筒状基体の上に前記堆積膜を形成する工程であることを特徴とする電子写真感光体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、補助基体を押圧手段により円筒状基体の長手方向へ押圧する際に摺動に起因する発塵がほとんど発生しないため、基体への異物の付着が抑制される。その結果、画像欠陥の無い電子写真感光体を得ることができる。また使い捨てとなる部材を用いないため製造コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の堆積膜形成装置の一例を示す模式的な断面図。
【図２】図１の支持部４１と駆動手段４３との接続の一例を示す模式的な断面図。
【図３】図１の補助基体８および押圧部４２の一例を示す図。
【図４】図１の補助基体８および押圧部材４０の一例を示す図。
【図５】従来の堆積膜形成装置において補助基体を円筒状基体の長手方向へ押圧するための押圧手段の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の堆積膜形成装置の一例を示す模式的な断面図である。同図に示すように、堆積膜形成装置１は、減圧可能な反応容器６と、円筒状基体７および補助基体８を順に設置した基体ホルダ９と、基体ホルダ９を保持する受け台１０と、原料ガス導入手段と、電力印加手段とを有する。原料ガス導入手段は、後述するように、原料ガス導入管２６を介して反応容器６の中に堆積膜形成用の原料ガスを導入する。電力印加手段は、反応容器６の中に導入された原料ガスを分解する。
【００１０】
支持部４１が基体ホルダ９の内部を通って基体ホルダ９の長手方向に動作することによって、支持部４１の端部に設けられた押圧部４２が基体ホルダ９の内部から外部に移動する。
押圧部４２が押圧位置にセットされたのちに、支持部４１が基体ホルダ９の長手方向であってかつ押圧部４２が基体ホルダ９の外部から内部に向かう方向に動作することによって、押圧部４２が補助基体８を円筒状基体７へ押圧する。
【００１１】
反応容器６は、底部材２、蓋部材３、壁部材４、および絶縁部材５で構成される。底部材２、および蓋部材３は接地電位とされている。壁部材４には高周波マッチングボックス２１を介して高周波電源２２が接続されている。反応容器６には、ミキシング装置２３、原料ガス流入バルブ２４、接続配管２５および原料ガス導入管２６を介してガスが導入される。
【００１２】
ミキシング装置２３は、不図示のガス供給部から供給される複数のガスの流量を個別に調整したのち混合することができる。反応容器６は排気口２７から排気配管２８を通じて真空ポンプユニット２９により排気することができる。本実施形態においては高周波電源２２を用いているが、高周波に限らず原料ガスを分解できるエネルギーを有するマイクロ波、ＶＨＦ波、ＤＣ、ＤＣパルスなどの電力を印加してもよい。
【００１３】
反応容器６の内部には円筒状基体７および補助基体８を順に設置した基体ホルダ９が受け台１０に保持されている。補助基体８はその下端で円筒状基体７に接触しており、基体ホルダ９の上端との間には空隙を有している。受け台１０は不図示の回転機構により回転可能になっている。堆積膜形成装置１は支持部４１および押圧部４２よりなる押圧部材４０を有している。
【００１４】
支持部４１は、基体ホルダ９の内部を通り反応容器６の外部まで延在し、底部材２に固定された駆動手段４３に接続されている。駆動手段４３はエアシリンダ、油圧シリンダ、ボールネジなどの手段により、支持部４１を基体ホルダ９の長手方向に動作することができる。支持部４１の上端には補助基体８と接触する押圧部４２が設けられている。
【００１５】
図２（ａ）は支持部４１と駆動手段４３の接続部分の一例を示す模式的な断面図である。駆動手段４３により基体の長手方向動作が可能な駆動軸４４の上端には接続部材４５が設けられている。支持部４１の下端には受け部材４６が設けられている。接続部材４５と受け部材４６はたがいに嵌合するように組み立てられており、駆動軸４４の基体の長手方向動作を支持部４１に伝達する。
【００１６】
支持部４１が基体ホルダの内部を通って基体ホルダ９の長手方向に動作すると支持部４１の端部に設けられた押圧部４２が基体ホルダ９の内部から外部に移動する。このとき、傘歯車４８が噛み合い、支持部４１はモーター４９により回動可能となる。接続部材４５と受け部材４６とが接触する面にはスラストベアリング４７が設けられている。受け台１０が回転すると円筒状基体７および補助基体８を順に設置した基体ホルダ９が回転し、補助基体８に接触した押圧部４２、支持部４１および受け部材４６が共廻りする。
一方、接続部材４５、駆動軸４４および駆動手段４３は回転しない。スラストベアリング４７は反応容器の外部に配置されているため、当該部分から発塵したとしても円筒状基体７に異物が付着することはほとんどないと考えられる。
【００１７】
図３に、補助基体８および押圧部４２の構成の一例を示す。補助基体８はその上面に接触部５０と、十字形状の切り欠き部５１を有している。押圧部４２はほぼ十字形状をなしており、補助基体の切り欠き部を通じて基体の長手方向に動作が可能でかつ回動可能になっている。
このような構成で補助基体８を円筒状基体７へ押圧する方法は以下のように実施することができる。円筒状基体７および補助基体８を順に設置した基体ホルダ９を受け台１０に設置する。
【００１８】
このとき図３（ａ）に示すように押圧部４２は補助基体８の内部に位置している。また押圧部４２が切り欠き部５１を通過できる位置になるように基体ホルダ９を設置する。
次に図３（ｂ）に示すように駆動手段４３を動作させて支持部４１を上昇させ押圧部４２が補助基体８の切り欠き部５１を通って上方に位置するようにする。
次に図３（ｃ）に示すように支持部４１をモーター４９を動作させて４５度回転させ、補助基体８の接触部５０と押圧部４２とが重なる状態とすることにより押圧部材が押圧位置にセットされる。
次に図３（ｄ）に示すように駆動手段４３を動作させて支持部４１を下降させ、押圧部４２が補助基体８の接触部５０に接触して補助基体８を円筒状基体７へ押圧する。
【００１９】
図４に押圧部材４０の構成の別の例を示す。図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は上面図である。リンク機構５２、爪部材５３および軸５４が押圧部４２に相当する。爪部材５３はリンク機構５２の動作によって開閉可能に構成されている。このような構成で補助基体８を円筒状基体７へ押圧する方法は以下のように実施することができる。
円筒状基体７および補助基体８を順に設置した基体ホルダ９を受け台１０に設置する。駆動手段４３を動作させて支持部４１を上昇させ爪部材５３が補助基体８の上方に位置するようにする。次にリンク機構５２を動作させると折りたたまれていた爪部材５３が軸５４を支点にして展開して外径が拡大される。このとき押圧部材が押圧位置にセットされる。
【００２０】
次に図２に示した駆動手段４３を動作させて、支持部４１とともにリンク機構５２、爪部材５３および軸５４を下降させ、図４（ｃ）に示すように、爪部材５３が補助基体８の接触部５０に接触した状態とする。さらに、支持部４１とともに爪部材５３などを下降させる方向に力を加えることによって、補助基体８を円筒状基体７へ押圧する。ここで爪部材５３の外径とは、爪部材５３を展開した時の最大幅Ｄのことを言う。図４の形態の押圧部は図３の形態と異なり、基体ホルダ９を受け台１０に設置する際に位置合わせをする必要がない。
【００２１】
補助基体を押圧する押圧力が強すぎると補助基体によって円筒状基体に歪みを生じてしまう場合がある。逆に押圧力が弱すぎると補助基体と円筒状基体との周方向の接触面が微視的に見ても十分には密着されない場合がある。このため、堆積膜の均一性が十分に得られない場合がある。
上記理由により、補助基体８によって円筒状基体７が押圧されている押圧力、つまり円筒状基体７と補助基体８が接触する部分において単位面積あたりにかかる力を５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、９００ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることが好ましい。より好ましくは、円筒状基体７と補助基体８が接触する部分において、単位面積あたりにかかる力を１００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、５００ｋｇｆ／ｃｍ２以下とする。
【００２２】
補助基体８によって円筒状基体７が押圧されている圧力は駆動手段４３の駆動力により印加される。円筒状基体７をヒーター１１で加熱するとき一般的に基体ホルダ９も熱膨張するため上記押圧力は変化する。基体ホルダ９の熱膨張率に対して円筒状基体７および補助基体８の熱膨張率が大きくなるような材料を用いることにより押圧力が一定以下にならないように保持することができる。例えば基体ホルダ９としてステンレス、円筒状基体７および補助基体８としてアルミニウムを選択することができる。
一方、加熱により押圧力が漸増して押圧力が過大になることを防ぐために、堆積膜を形成する工程において駆動手段４３の駆動力を減少させるように制御してもよい。
【００２３】
図２（ｂ）は支持部４１と駆動手段４３の間にバネ５５を介して駆動力を伝達するようにした例である。弾性部材を用いることにより押圧力の変化を緩和することができる。
堆積膜の形成は以下のように行うことができる。円筒状基体７および補助基体８が装着された基体ホルダ９を反応容器６内のホルダ受け部材１０に配置し、蓋部材３を閉じる。前述のように駆動手段４３を動作させて支持部４１を移動させ、押圧部４２が補助基体８の接触部５０に接触し補助基体８を円筒状基体７へ押圧する。
【００２４】
真空ポンプユニット２９により、反応容器６内を排気し、基体加熱用ガスを導入する。基体加熱用ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）などが挙げられる。
反応容器６内を所定の圧力になるように、真空計３０を確認しながら真空ポンプユニット２９の排気速度を調整する。この調整は、例えば、真空ポンプユニット２９のメカニカルブースターポンプの回転周波数を調整することによって行うことができる。反応容器６内が所定の圧力になった後、加熱用ヒーター１１により、円筒状基体７の温度を例えば２００〜４５０℃に制御する。
【００２５】
ミキシング装置２３により、堆積膜形成用のケイ素原子含有ガスと必要に応じて希釈ガスとを混合して、原料ガス導入管２６を介して、混合したガスを反応容器６内に導入する。反応容器６内が所定の圧力（例えば１３．３ｍＰａ〜１３３０Ｐａ）になるように、真空計３０を確認しながら、真空ポンプユニット２９の排気速度を調整する。
反応容器６内の圧力が安定した後、高周波マッチングボックス２１を介して、高周波電源２２から所定の高周波電力を壁部材４に供給する。すると、壁部材４と円筒状基体７および補助基体８との間にグロー放電が生起する。供給電力は、例えば、ＲＦ帯、ＶＨＦ帯の周波数の電力が挙げられる。高周波グロー放電の放電エネルギーによって反応容器６内に導入された堆積膜形成用ガスが励起され励起種が生成し、円筒状基体７上にケイ素原子を主成分とするアモルファス材料（アモルファスシリコン）で構成された堆積膜が形成される。
【００２６】
ケイ素原子含有ガスとしては、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）、六フッ化二ケイ素（Ｓｉ２Ｆ６）などが挙げられる。
ケイ素原子含有ガスと混合して用いられる希釈ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などが挙げられる。また、形成する堆積膜に求める機能に応じて、種々のガスをさらに混合して用いてもよい。
【００２７】
堆積膜が形成された後、堆積膜形成用の原料ガスおよび高周波電力の供給および基体の加熱を停止し、反応容器６内を排気する。駆動手段４３を動作させて支持部４１を移動させ補助基体８から円筒状基体７へ押圧を解除する。その後、反応容器６および原料ガス導入管２６内を、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ２）などの不活性なガスを用いてパージ処理する。パージ処理が完了した後円筒状基体７が所定の温度まで下がったら、基体ホルダ９を反応容器６内から搬出する。
【実施例】
【００２８】
〔実施例１〕
図１に示す堆積膜形成装置を用いて、Ａｌ−Ｍｇ系合金５０５２よりなる外径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、肉厚３ｍｍの円筒状基体７の上に、表１に示す条件でアモルファスシリコンからなる電子写真感光体の製造を行った。押圧部４２は図３に示す形態のものを用いた。また図２（ｂ）に示すように押圧部が補助基体とともに回転しながら補助基体を押圧する形態とした。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
製造した感光体を用いて出力した画像の評価を以下のように行った。キヤノン（株）製の電子写真装置（商品名：ｉＲＣ６８８０Ｎ）の帯電装置を負帯電用の帯電装置に改造した装置（評価用の電子写真装置）に感光体を装着して、感光体の表面の全面を−５００Ｖの帯電電位（暗部電位）に帯電した。次に、感光体の表面への像露光光の照射は行わずベタ白画像を出力した。５０μｍより大きい黒い点状に観察される画像欠陥の有無を調べたところ、画像欠陥は見られなかった。
【００３１】
〔実施例２〕
押圧部材４０として図４に示す形態のものを用いたほかは実施例１と同様に電子写真感光体の製造を行い画像欠陥の有無を調べたところ、実施例１と同じく画像欠陥は見られなかった。
【００３２】
〔実施例３〕
図２（ｂ）に示すように支持部４１と駆動手段４３の間に弾性部材としてバネ５５を設けたほかは実施例１と同様に電子写真感光体の製造を行い画像欠陥の有無を調べたところ、実施例１と同じく画像欠陥は見られなかった。
【００３３】
〔比較例〕
図５に、従来の堆積膜形成装置において補助基体を円筒状基体の長手方向へ押圧するための押圧手段の一例を示す。補助基体８を円筒状基体７の長手方向へ押圧するための押圧手段として図５に示す従来の方法を用いて、実施例１と同じ条件でアモルファスシリコンからなる電子写真感光体の製造を行った。製造した感光体を用いて出力した画像の評価を実施例１と同様に行った。５０μｍより大きい黒い点状に観察される画像欠陥の有無を調べたところ、５０μｍから１００μｍの大きさの画像欠陥が１０個見られた。
画像欠陥に対応する位置の電子写真感光体の表面を光学顕微鏡で観察したところ、堆積膜の異常成長が見られた。当該異常成長部の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ円筒状基体と下部阻止層の間に１μｍから５μｍの大きさの異物が見られた。この異物をエネルギー分散型Ｘ線分析装置により元素分析したところ、アルミニウム、鉄、クロムおよびニッケルが検出された。異物は基体ホルダ、ネジまたはバネから発生したダストと推定された。
また電子写真感光体の製造後、バネ６０はバネ性が失われており複数回の使用に耐えられないと判断された。
【符号の説明】
【００３４】
１    堆積膜形成装置
６    反応容器
７    円筒状基体
８    補助基体
９    基体ホルダ
１０  受け台
４０  押圧部材
４１  支持部
４２  押圧部
４３  駆動手段
６０  バネ
６１  ネジ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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