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Abstract
Description
本発明は、PPC複写機やスキャナー等に搭載される読み取り用透明部材に関する。 The present invention relates to a reading transparent member mounted on a PPC copying machine, a scanner, or the like.
一般に、原稿を光学的に読み取る画像読取装置(スキャナー等)において、原稿を焦点位置に正しく規制、配置させることを目的にガラス等の透明部材が用いられている。 In general, in an image reading apparatus (scanner or the like) that optically reads a document, a transparent member such as glass is used for the purpose of correctly regulating and arranging the document at a focal position.
自動原稿搬送方式の複写機の原稿台の透明部材としては、高表面滑性と低帯電性を兼ね備えたガラス部材が採用されるようになってきている。 As a transparent member of a document table of an automatic document conveyance type copying machine, a glass member having both high surface slipperiness and low charging property has been adopted.
例えば、原稿を自動供給する際に、摩擦により発生する静電気による給紙不良を防止するため、読み取りガラスの表面に帯電防止膜としてITO膜(錫をドープした酸化インジウムからなる導電性膜)や酸化錫膜などの透明導電膜を被覆して静電気が発生しないようにする技術が開示されている。 For example, when automatically feeding a document, an ITO film (a conductive film made of indium oxide doped with tin) or an oxidation film is used as an antistatic film on the surface of the reading glass in order to prevent paper feeding failure due to static electricity generated by friction. A technique for covering a transparent conductive film such as a tin film so as not to generate static electricity is disclosed.
しかし、繰り返し紙で擦られるような場合、透明導電膜は比較的膜強度が弱く、更に磨耗に強い帯電防止膜が求められていた。 However, when rubbed repeatedly with paper, the transparent conductive film has a relatively weak film strength, and an antistatic film that is more resistant to wear has been demanded.
かかる要求に対しては、平面性(Ra=3nm以下)を上げて摩擦係数を低減し、潤滑層を塗布する方法(例えば、特許文献1参照。)また、透明導電膜の接着力をアップさせる技術(例えば、特許文献2参照。)が開示されているが、より強い膜強度が要求されており、未だ不十分であった。 In response to such a demand, a method of applying a lubricating layer (see, for example, Patent Document 1) by increasing the flatness (Ra = 3 nm or less) to reduce the friction coefficient, and increasing the adhesive strength of the transparent conductive film. Although a technique (for example, refer to Patent Document 2) is disclosed, a stronger film strength is required and it is still insufficient.
また、磨耗される面とは逆に帯電防止膜を形成すると、確かに帯電防止膜は直接は磨耗されないのでより高耐久になるが、帯電防止機能が著しく劣るという欠点があった。
本発明の目的は、静電気によるトナーや紙粉等のほこりが付着し難くく、且つ高耐久性の搬送原稿読み取り用の透明部材を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a transparent member for reading a transported original that is difficult to adhere to dust such as toner and paper dust due to static electricity and that is highly durable.
上記課題は、以下の構成により解決することができた。 The above problem could be solved by the following configuration.
1.搬送原稿を光学的に読み取る画像読取装置の、光源と原稿との間に位置する透明部材であって、透明部材の原稿と接する面(通紙面)と反対の面に透明導電膜が形成されており、かつ、透明導電膜に表面抵抗が異なる領域が存在することを特徴とする透明部材。 1. A transparent member that is positioned between a light source and an original of an image reading apparatus that optically reads a conveyed original, and has a transparent conductive film formed on a surface of the transparent member that is opposite to the surface that contacts the original (sheet passing surface). And a transparent member having a region with different surface resistance in the transparent conductive film.
2.表面抵抗が異なる領域が、透明部材の中央部に形成された領域(Sa)と、その外周を形成する領域(Sb)とに分けられることを特徴とする前記1に記載の透明部材。 2. 2. The transparent member according to 1 above, wherein the regions having different surface resistances are divided into a region (Sa) formed in the central portion of the transparent member and a region (Sb) forming the outer periphery thereof.
3.透明部材がフロートガラスであり、かつフロートガラスのボトム面に透明導電膜が形成されていることを特徴とする前記1又2に記載の透明部材。 3. 3. The transparent member according to 1 or 2, wherein the transparent member is float glass, and a transparent conductive film is formed on the bottom surface of the float glass.
4.透明部材の原稿と接する面(通紙面)がフロートガラスのトップ面であることを特徴とする前記3に記載の透明部材。 4). 4. The transparent member as described in 3 above, wherein the surface of the transparent member that contacts the document (sheet passing surface) is the top surface of the float glass.
5.フロートガラスのトップ面、ボトム面の少なくとも一方の面に低摩擦防汚層が形成されていることを特徴とする前記3又4に記載の透明部材。 5. 5. The transparent member as described in 3 or 4 above, wherein a low friction antifouling layer is formed on at least one of the top surface and the bottom surface of the float glass.
本発明により、耐久性が高く、帯電防止性能が高い、搬送原稿読み取り用の透明部材を提供することができた。 According to the present invention, it is possible to provide a transparent member for reading a conveyed document that has high durability and high antistatic performance.
以下、本発明を更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明は、複写機やスキャナー等、紙状の原稿画像を搬送し、スキャンニングすることにより画像を読み取る画像読取装置の、光源と原稿との間にあって焦点を合わせるための画像読み取り用の透明部材に関するものであって、原稿に付着したゴミや搬送時に発生する紙粉等が該透明部材に付着して複写画質の低下を引き起こすことから、透明部材の原稿と接する面(通紙面)とは反対の面に透明導電膜を形成し、形成された透明導電膜の形状を特定の形状とすることにより、帯電防止性能が高く、ゴミの付着を防止し、且つ長期に亘りその性能を維持する読み取り用透明部材を提供するものである。 The present invention relates to an image reading transparent member for focusing between a light source and an original of an image reading apparatus that conveys and scans a paper-like original image such as a copying machine or a scanner. Since the dust adhering to the document or paper dust generated during conveyance adheres to the transparent member and causes a reduction in copy image quality, it is opposite to the surface of the transparent member in contact with the document (paper passing surface). By forming a transparent conductive film on the surface and making the shape of the formed transparent conductive film into a specific shape, the reading has high antistatic performance, prevents adhesion of dust, and maintains its performance for a long time A transparent member is provided.
図1は、本発明の透明部材が用いられる複写機の一例を示す構成断面図を示す。 FIG. 1 is a structural sectional view showing an example of a copying machine in which the transparent member of the present invention is used.
図1において、複写機100内には裏側枠体(図示せず)と左右の枠体101A、101Bが設けられており、複写機100の骨格を形成している。枠体101A、101Bには、自動原稿搬送手段Aと、自動原稿搬送手段Aにより搬送される原稿の画像を読み取るための読取部Bと、読み取った原稿画像を処理する画像制御手段Cと、感光体110、露光装置Dと帯電電極114とからなる静電潜像形成部、現像装置116、クリーニング装置121等を含む画像形成手段Eと、記録紙Pを収納する給紙手段Fとが設けられている。 In FIG. 1, a copier 100 is provided with a back frame (not shown) and left and right frames 101 </ b> A and 101 </ b> B, which form a skeleton of the copier 100. The frames 101A and 101B include an automatic document conveying unit A, a reading unit B for reading an image of a document conveyed by the automatic document conveying unit A, an image control unit C for processing the read document image, and a photosensitive member. An image forming means E including an electrostatic latent image forming unit comprising a body 110, an exposure device D and a charging electrode 114, a developing device 116, a cleaning device 121 and the like, and a paper feeding means F for storing recording paper P are provided. ing.
自動原稿搬送手段Aは、原稿載置台126と、ローラR1を含むローラ群および原稿の移動通路を切り替えるための切換手段等(参照記号なし)を含む原稿搬送処理部28とを主要素とする。 The automatic document conveying means A has a document placing table 126 and a document conveying processing unit 28 including a roller group including a roller R1 and a switching means for switching a document moving path (no reference symbol).
読取部Bは、本発明に係る透明部材G1及びプラテンガラスG2が設けられており、その下には光路長を一定に保つように往復移動できる2つのミラーユニット130、131、結像レンズ133、ライン状のCCD135から構成されるている。 The reading unit B is provided with the transparent member G1 and the platen glass G2 according to the present invention, and below the two mirror units 130 and 131, the imaging lens 133, which can reciprocate so as to keep the optical path length constant. It is composed of a linear CCD 135.
プラテンガラスG2上に置かれた原稿の読取には、露光手段L、ミラーユニット30、31が相対移動することにより、固定された原稿を走査読取りすることができる。 When reading the original placed on the platen glass G2, the fixed original can be scanned and read by the relative movement of the exposure means L and the mirror units 30 and 31.
一方、自動原稿搬送手段Aの原稿載置台26上に載置された原稿は、原稿搬送処理部128によって1枚目が搬送され、ローラR1と透明部材G1との間を通過中に、露光手段Lにより露光が行われ、原稿からの反射光は、固定されたミラーユニット130、131及び結像レンズ133を経て固定されたCCD135上に入射する。1枚目が読み取られた後、順次原稿が搬送され読取りが行われる。 On the other hand, the original placed on the document placing table 26 of the automatic document conveying means A is conveyed by the original conveying processing section 128 and is exposed between the roller R1 and the transparent member G1 while being exposed. Exposure is performed by L, and the reflected light from the original enters the fixed CCD 135 through the fixed mirror units 130 and 131 and the imaging lens 133. After the first sheet is read, the document is sequentially conveyed and read.
読取部Bで読み取られた画像情報は、画像制御手段Cにより処理され、符号化されて画像制御手段C上に設けてあるメモリーに格納される。 Image information read by the reading unit B is processed by the image control unit C, encoded, and stored in a memory provided on the image control unit C.
画像データに従って、画像書き込み手段Dにおける半導体レーザが駆動され、回転多面鏡の回転で感光体110上に走査露光が行われる。 The semiconductor laser in the image writing means D is driven according to the image data, and scanning exposure is performed on the photosensitive member 110 by the rotation of the rotary polygon mirror.
画像形成において、矢印方向(反時計方向)に回転する感光体110は、帯電電極114のコロナ放電作用により所定の表面電位を付与され、画像書き込み手段Dにより露光され、感光体110上に静電潜像が形成される。感光体110上の静電潜像は現像装置116により反転現像され、トナー像が形成される。 In image formation, the photoconductor 110 rotating in the direction of the arrow (counterclockwise) is given a predetermined surface potential by the corona discharge action of the charging electrode 114, is exposed by the image writing means D, and is electrostatically applied on the photoconductor 110. A latent image is formed. The electrostatic latent image on the photoconductor 110 is reversely developed by the developing device 116 to form a toner image.
記録紙Pは感光体110上のトナー像形成と同期を取って回転するレジストローラR10により搬送される。 The recording paper P is conveyed by a registration roller R10 that rotates in synchronization with toner image formation on the photoconductor 110.
転写領域において、感光体110上のトナー像は転写電極により静電的に記録紙P上に転写され、次いで、当該記録紙Pは分離電極により除電されて感光体110から分離される。 In the transfer region, the toner image on the photoconductor 110 is electrostatically transferred onto the recording paper P by the transfer electrode, and then the recording paper P is discharged by the separation electrode and separated from the photoconductor 110.
定着手段Hは加熱ローラ、加圧ローラ及びクリーニング手段Zを有し、定着手段の加圧、加熱により、トナー像は記録紙P上に溶融定着され、当該記録紙Pは、排紙ローラを経て排紙トレイT上に排紙される。 The fixing unit H includes a heating roller, a pressure roller, and a cleaning unit Z. By pressing and heating the fixing unit, the toner image is melted and fixed on the recording paper P, and the recording paper P passes through a discharge roller. The paper is discharged onto the paper discharge tray T.
図2は、本発明に係る透明部材G1近傍の拡大断面図である。ローラR1は原稿を透明部材G1に圧接しながら搬送し、露光手段Lにより露光され、反射光がミラーユニット130.131を通り、不図示の結像レンズを経てCCDに入射する。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the transparent member G1 according to the present invention. The roller R1 conveys the original while being pressed against the transparent member G1, is exposed by the exposure means L, and the reflected light passes through the mirror unit 130.131 and enters the CCD through an imaging lens (not shown).
本発明の透明部材は、少なくとも複写機やスキャナーにおける搬送原稿読取部の透明部材に適用することを要件とし、通紙面(原稿と接触する面)は原稿との接触摩擦が繰り返し行われることから、摩擦帯電が起り易く、透明部材の光源側(通紙面とは反対の面)に本発明の透明導電膜を形成することにより、通紙面の帯電を効果的に防止し、紙粉、ゴミの付着を防止し、長期に亘り帯電防止性能を維持することができることを見いだしたものである。 The transparent member of the present invention is required to be applied to at least the transparent member of a transported document reading unit in a copying machine or a scanner, and the sheet passing surface (the surface that contacts the document) is repeatedly subjected to contact friction with the document. Frictional charging is likely to occur, and by forming the transparent conductive film of the present invention on the light source side of the transparent member (the surface opposite to the paper passing surface), charging of the paper passing surface is effectively prevented, and paper dust and dust are adhered. It has been found that the antistatic performance can be maintained over a long period of time.
また、本発明の透明部材においては、通紙面に低摩擦防汚層を形成することにより、摩擦抵抗を低減し、紙粉等の汚れの発生を防止すると共に、低付着性とすることにより、粘着物等の付着を防止し、汚れの低減を図り、且つこの性能を長期に維持できることを見いだした。 Further, in the transparent member of the present invention, by forming a low friction antifouling layer on the paper passing surface, reducing frictional resistance, preventing the occurrence of dirt such as paper dust, and low adhesion, It has been found that adhesion of adhesives and the like can be prevented, dirt can be reduced, and this performance can be maintained for a long time.
また、本発明の透明部材はプラテンガラスG2にも適用することが好ましい。 The transparent member of the present invention is also preferably applied to the platen glass G2.
図3は、本発明の透明部材の主要構成を示す図である。図3(a)は、透明部材1aの平面図であり、図3(b)は、透明部材1aの側断面図である。透明部材1aは、ガラス基材1bの一方の面に透明導電膜1cが形成されており、透明導電膜1cは導電性の高い中心領域Saと比較的導電性の低い周辺領域Sbに区分される。 FIG. 3 is a diagram showing a main configuration of the transparent member of the present invention. Fig.3 (a) is a top view of the transparent member 1a, FIG.3 (b) is a sectional side view of the transparent member 1a. The transparent member 1a has a transparent conductive film 1c formed on one surface of a glass substrate 1b, and the transparent conductive film 1c is divided into a central region Sa having high conductivity and a peripheral region Sb having relatively low conductivity. .
また、図3(c)は、ガラス基材1bの一方の面に透明導電膜1cが形成されており、かつ、両面に低摩擦防汚層1dが形成された透明部材1aを示す。図3(c)で示される透明部材1aの透明導電膜のある面を光源側に、低摩擦防汚層のみがある面を通紙面として用いる形態が本発明の透明部材の最も好ましい形態である。 Moreover, FIG.3 (c) shows the transparent member 1a by which the transparent conductive film 1c was formed in the one surface of the glass base material 1b, and the low friction antifouling layer 1d was formed in both surfaces. The most preferable embodiment of the transparent member of the present invention is a mode in which the surface having the transparent conductive film of the transparent member 1a shown in FIG. .
〈透明部材〉
本発明における透明部材はガラス基材などの無機質の透明基板や、プラスチック基材などの有機質の透明基板があげられる。前記ガラス基材としては、ソーダライムシリケートガラス基板などのアルカリ含有ガラス基板や、ホウケイ酸ガラス基板などの無アルカリガラス基板などがあげられる。
<Transparent material>
Examples of the transparent member in the present invention include an inorganic transparent substrate such as a glass substrate and an organic transparent substrate such as a plastic substrate. Examples of the glass substrate include alkali-containing glass substrates such as soda lime silicate glass substrates and alkali-free glass substrates such as borosilicate glass substrates.
また、樹脂基板としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン類、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、あるいはこれらの樹脂とシリカなどとの有機無機ハイブリッド樹脂等をあげることが出来る。 In addition, as the resin substrate, polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate, etc. Cellulose esters or their derivatives, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide, polyether sulfone, polysulfones, polyether ketone imide , Polyamide, fluorine resin, nylon, polymethyl methacrylate It can be mentioned organic-inorganic hybrid resins such as acrylic or polyarylates, or these resins and silica.
後述する方法により上記基材上に帯電防止層として透明導電膜が形成されるが、基材面内で表面抵抗が異なる領域が存在することを要件とする。 A transparent conductive film is formed as an antistatic layer on the substrate by the method described below, but it is a requirement that there be a region having a different surface resistance in the substrate surface.
この表面抵抗が異なる領域は、2種類以上の異なる領域からなり、投影面において、辺に接しない領域と辺に接する領域に区分されて形成されることが好ましい。 The regions having different surface resistances are preferably composed of two or more different regions, and are divided into a region that does not contact the side and a region that contacts the side on the projection plane.
図3(a)において、辺に接しない領域(Sa:内側)と辺に接する領域(Sb:外周)は以下の形態が好ましい。 In FIG. 3A, the following forms are preferable for a region not in contact with the side (Sa: inner side) and a region in contact with the side (Sb: outer periphery).
Saは全投影面積において、好ましくは40%以上、さらに好ましくは70%以上であり、多くても90%以下であることが好ましい。 Sa is preferably 40% or more, more preferably 70% or more, and at most 90% or less in the total projected area.
Sbは全投影面積において、好ましくは60%以下、さらに好ましくは30%以下であり、少なくても10%以上であることが好ましい。 Sb is preferably 60% or less, more preferably 30% or less, and at least 10% or more in the total projected area.
Saの抵抗値は、10MΩ以下が好ましく、より好ましくは3MΩ以下、さらに好ましくは1MΩ以下であることが好ましい。 The resistance value of Sa is preferably 10 MΩ or less, more preferably 3 MΩ or less, and further preferably 1 MΩ or less.
Sbの抵抗値は、Saより高いことが好ましく、3MΩ以上が好ましく、SaとSbとの比(Sb/Sa)は、2以上であることが好ましい。 The resistance value of Sb is preferably higher than Sa, preferably 3 MΩ or more, and the ratio of Sa to Sb (Sb / Sa) is preferably 2 or more.
膜厚;Saの好ましい膜厚は、表面抵抗が上記の値とするためには、透明導電膜としては5nm以上であること好ましく、上限は特にないが、30nmを超えると透過性が劣化するのでこの範囲内であることが好ましい。Sbは、Saと同じ膜厚かもしくは薄いほうが好ましく、好ましい膜厚は0.3nm以上5nm以下である。 Film thickness: The preferable film thickness of Sa is preferably 5 nm or more for the transparent conductive film in order for the surface resistance to be the above value, and there is no particular upper limit, but if it exceeds 30 nm, the transparency deteriorates. It is preferable to be within this range. Sb is preferably the same or thinner than Sa, and a preferred thickness is 0.3 nm or more and 5 nm or less.
表面抵抗の測定方法及びSaとSbの領域の検出法としては、測定する基材の領域を2端子テスター法にて3mm刻みで抵抗値を測定する。全領域を3mm間隔に分割し、3mm四方領域の4辺のうち、少なくとも3辺以上が3M以上の領域を領域Sbとする。 As a method for measuring the surface resistance and a method for detecting the areas of Sa and Sb, the resistance value is measured in increments of 3 mm for the area of the substrate to be measured by the two-terminal tester method. The entire region is divided into 3 mm intervals, and a region where at least three sides are 3M or more among the four sides of the 3 mm square region is defined as a region Sb.
抵抗値の異なる領域が隣接することで、ガラス基材の原稿と接する面とは逆の面に透明導電層があっても帯電防止効果が十分に得られることを本発明者らは見出した。特に、紙面を繰り返し擦った後の帯電量を測定した結果、抵抗値が面内で均一であるものよりも、面内に抵抗値が異なる領域があるほうが、著しく帯電量が少ないことを見いだした。 The inventors of the present invention have found that when regions having different resistance values are adjacent to each other, a sufficient antistatic effect can be obtained even if a transparent conductive layer is present on the surface opposite to the surface of the glass substrate that contacts the document. In particular, as a result of measuring the charge amount after repeatedly rubbing the paper surface, it was found that the charge amount is remarkably smaller when there is a region having a different resistance value in the surface than in the case where the resistance value is uniform in the surface. .
本発明の透明部材において、透明基材としてフロート法により形成されたガラス基材を用いる場合、特開2004−67394号公報に開示されているUVランプを使った判別法によりトップ面/ボトム面を判別し、ボトム面に透明導電膜が形成されることが好ましい。 In the transparent member of the present invention, when a glass substrate formed by a float method is used as the transparent substrate, the top surface / bottom surface is determined by a discrimination method using a UV lamp disclosed in JP-A-2004-67394. It is preferable that a transparent conductive film is formed on the bottom surface.
透明部材の表面抵抗を下げるには、透明導電膜の膜厚を厚くすることが必要であるが、あまり厚くすると光透過率が低下することから、最適な範囲を選択することが必要であり、本発明においては、光透過率は85%以上であることが好ましい。 In order to reduce the surface resistance of the transparent member, it is necessary to increase the film thickness of the transparent conductive film, but if it is too thick, the light transmittance decreases, so it is necessary to select the optimum range, In the present invention, the light transmittance is preferably 85% or more.
〈低摩擦防汚膜〉
本発明の透明導電膜が形成された透明部材は、透明導電膜が形成された面を光源側として用いても、十分に帯電防止効果を奏することを見いだしたものであるが、更に、通紙面に低摩擦防汚膜が形成されていることが好ましい。
<Low friction antifouling film>
The transparent member formed with the transparent conductive film of the present invention has been found to exhibit a sufficient antistatic effect even when the surface on which the transparent conductive film is formed is used as the light source side. It is preferable that a low-friction antifouling film is formed.
本発明に用いられる低摩擦防汚膜としては、ガラス表面をフッ素系シリコンカップリング剤で処理したものが好ましい。 The low friction antifouling film used in the present invention is preferably a glass surface treated with a fluorine-based silicon coupling agent.
本発明の透明部材は、低摩擦防汚膜が形成された面を原稿と接する面(通紙面)とし、透明導電膜が形成された面を光源側とし、膜物性の比較的弱い透明導電膜が直接原稿と接しない配置とすることにより、搬送原稿を読み取る画像読取用の透明部材として用いた場合、長期に亘り安定で、優れた汚れ、ゴミ付着防止効果を維持することができる。 The transparent member of the present invention has a surface on which a low friction antifouling film is formed as a surface in contact with a document (paper passing surface), and a surface on which a transparent conductive film is formed as a light source side. By using an arrangement that does not directly contact the original, when used as an image reading transparent member for reading a conveyed original, it can be stable for a long period of time and can maintain excellent dirt and dust adhesion prevention effects.
〈透明導電膜〉
本発明の透明部材は、基材表面の少なくとも一方には帯電防止膜として透明導電膜が形成されており、該透明導電膜としては、In2O3、Snをドープした酸化インジウム(ITO)、ZnO、In2O3−ZnO系アモルファス酸化物(IZO)、AlをドープしたZnO(AZO)、GaをドープしたZnO(GZO)、SnO2、F素をドープしたSnO2(FTO)及びTiO2から選ばれる透明導電膜形成素材の少なくとも1種を主成分とすることが好ましい。ITOおよびAZO膜は、非晶質構造や結晶質構造を有する。一方、IZO膜は、非晶質構造を有する。
<Transparent conductive film>
In the transparent member of the present invention, a transparent conductive film is formed as an antistatic film on at least one of the surface of the substrate, and as the transparent conductive film, In 2 O 3 , Sn-doped indium oxide (ITO), ZnO, In 2 O 3 —ZnO amorphous oxide (IZO), ZnO (AZO) doped with Al, ZnO (GZO) doped with Ga, SnO 2 , SnO 2 (FTO) doped with elemental F and TiO 2 It is preferable that at least one of the transparent conductive film-forming materials selected from ITO and AZO films have an amorphous structure or a crystalline structure. On the other hand, the IZO film has an amorphous structure.
本発明に係る透明導電膜の製造方法としては、原材料をスパッタリング法、塗布法、イオンアシスト法、プラズマCVD法、後述する大気圧または大気圧近傍の圧力下でのプラズマCVD法等が挙げられるが、本発明に係る透明導電膜の形成方法としては、後述する大気圧または大気圧近傍の圧力下でのプラズマCVD法を用いて形成することが好ましい。 Examples of the method for producing a transparent conductive film according to the present invention include a sputtering method, a coating method, an ion assist method, a plasma CVD method, a plasma CVD method under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure, which will be described later, and the like. As a method for forming a transparent conductive film according to the present invention, it is preferable to use a plasma CVD method under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure, which will be described later.
プラズマCVD法等により、透明導電膜の主成分である金属酸化物層の形成に用いられる反応性ガスとしては、分子内に酸素原子を有する有機金属化合物が好ましい。例えば、インジウムヘキサフルオロペンタンジオネート、インジウムメチル(トリメチル)アセチルアセテート、インジウムアセチルアセトナート、インジウムイソポロポキシド、インジウムトリフルオロペンタンジオネート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオネート)インジウム、ジ−n−ブチルビス(2,4−ペンタンジオネート)スズ、ジ−n−ブチルジアセトキシスズ、ジ−t−ブチルジアセトキシスズ、テトライソプロポキシスズ、テトラブトキシスズ、ジンクアセチルアセトナート等を挙げることが出来る。この中で特に、好ましいのはインジウムアセチルアセトナート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオネート)インジウム、ジンクアセチルアセトナート、ジ−n−ブチルジアセトキシスズである。 As the reactive gas used for forming the metal oxide layer that is the main component of the transparent conductive film by plasma CVD or the like, an organometallic compound having an oxygen atom in the molecule is preferable. For example, indium hexafluoropentanedionate, indiummethyl (trimethyl) acetylacetate, indium acetylacetonate, indium isoporopoxide, indium trifluoropentanedionate, tris (2,2,6,6-tetramethyl-3, 5-heptanedionate) indium, di-n-butylbis (2,4-pentanedionate) tin, di-n-butyldiacetoxytin, di-t-butyldiacetoxytin, tetraisopropoxytin, tetrabutoxytin And zinc acetylacetonate. Of these, indium acetylacetonate, tris (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate) indium, zinc acetylacetonate, and di-n-butyldiacetoxytin are particularly preferable. is there.
ドーピングに用いられる反応性ガスとしては、例えば、アルミニウムイソプロポキシド、ニッケルアセチルアセトナート、マンガンアセチルアセトナート、ボロンイソプロポキシド、n−ブトキシアンチモン、トリ−n−ブチルアンチモン、ジ−n−ブチルビス(2,4−ペンタンジオネート)スズ、ジ−n−ブチルジアセトキシスズ、ジ−t−ブチルジアセトキシスズ、テトライソプロポキシスズ、テトラブトキシスズ、テトラブチルスズ、ジンクアセチルアセトナート、6フッ化プロピレン、8フッ化シクロブタン、4フッ化メタン等を挙げることができる。 Examples of the reactive gas used for doping include aluminum isopropoxide, nickel acetylacetonate, manganese acetylacetonate, boron isopropoxide, n-butoxyantimony, tri-n-butylantimony, di-n-butylbis ( 2,4-pentanedionate) tin, di-n-butyldiacetoxytin, di-t-butyldiacetoxytin, tetraisopropoxytin, tetrabutoxytin, tetrabutyltin, zinc acetylacetonate, propylene hexafluoride, A cyclobutane octafluoride, methane tetrafluoride, etc. can be mentioned.
透明導電膜の抵抗値を調整する為に用いる反応性ガスとしては、例えば、チタントリイソプロポキシド、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン等を挙げることができる。 Examples of the reactive gas used for adjusting the resistance value of the transparent conductive film include titanium triisopropoxide, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and hexamethyldisiloxane.
以下に、本発明の透明導電膜の製造方法として好適に用いることのできる大気圧プラズマCVD法について、詳細に説明する。 Below, the atmospheric pressure plasma CVD method which can be used suitably as a manufacturing method of the transparent conductive film of this invention is demonstrated in detail.
プラズマCVD法は、プラズマ助成式化学的気相成長法、PECVD法とも称され、各種の無機物を、立体的な形状でも被覆性・密着性良く、且つ、基材温度をあまり高くすることなしに製膜することができる手法である。 The plasma CVD method is also called a plasma-assisted chemical vapor deposition method or PECVD method, and various inorganic substances can be applied in a three-dimensional form with good coverage and adhesion, and without increasing the substrate temperature too much. This is a technique capable of forming a film.
通常のCVD法(化学的気相成長法)では、揮発・昇華した有機金属化合物が高温の基材表面に付着し、熱により分解反応が起き、熱的に安定な無機物の薄膜が生成されるというものである。このような通常のCVD法(熱CVD法とも称する)では、通常500℃以上の基板温度が必要であるため、プラスチック基材への製膜には使用することができなかった。 In ordinary CVD (chemical vapor deposition), volatile and sublimated organometallic compounds adhere to the surface of a high-temperature substrate, causing a decomposition reaction due to heat, producing a thermally stable inorganic thin film. That's it. Such a normal CVD method (also referred to as a thermal CVD method) normally requires a substrate temperature of 500 ° C. or higher, and thus cannot be used for film formation on a plastic substrate.
一方、プラズマCVD法は、基材近傍の空間に電界を印加し、プラズマ状態となった気体が存在する空間(プラズマ空間)を発生させ、揮発・昇華した有機金属化合物がこのプラズマ空間に導入されて分解反応が起きた後に基材上に吹きつけられることにより、無機物の薄膜を形成するというものである。プラズマ空間内では、数%の高い割合の気体がイオンと電子に電離しており、ガスの温度は低く保たれるものの、電子温度は非常な高温のため、この高温の電子、あるいは低温ではあるがイオン・ラジカルなどの励起状態のガスと接するために無機膜の原料である有機金属化合物は低温でも分解することができる。したがって、無機物を製膜する基材についても低温化することができ、プラスチック基材上へも十分製膜することが可能な製膜方法である。 On the other hand, in the plasma CVD method, an electric field is applied to the space in the vicinity of the substrate to generate a space (plasma space) where a gas in a plasma state exists, and a volatilized / sublimated organometallic compound is introduced into the plasma space. The inorganic thin film is formed by spraying on the base material after the decomposition reaction occurs. In the plasma space, a high percentage of gas is ionized into ions and electrons, and although the temperature of the gas is kept low, the electron temperature is very high, so this high temperature electron or low temperature Is in contact with an excited state gas such as ions and radicals, so that the organometallic compound as the raw material of the inorganic film can be decomposed even at a low temperature. Therefore, it is a film forming method that can lower the temperature of a substrate on which an inorganic material is formed and can sufficiently form a film on a plastic substrate.
しかしながら、プラズマCVD法においては、ガスに電界を印加して電離させ、プラズマ状態とする必要があるため、通常は、0.101kPa〜10.1kPa程度の減圧空間で製膜していたため、大面積のフィルムを製膜する際には設備が大きく操作が複雑であり、生産性の課題を抱えている方法である。 However, in the plasma CVD method, it is necessary to ionize the gas by applying an electric field to the gas, and since the film is usually formed in a reduced pressure space of about 0.101 kPa to 10.1 kPa, a large area is required. When forming the film, the equipment is large and the operation is complicated, and this method has a problem of productivity.
これに対し、大気圧近傍でのプラズマCVD法では、真空下のプラズマCVD法に比べ、減圧にする必要がなく生産性が高いだけでなく、プラズマ密度が高密度であるために製膜速度が速く、更にはCVD法の通常の条件に比較して、大気圧下という高圧力条件では、ガスの平均自由工程が非常に短いため、極めて平坦な膜が得られ、そのような平坦な膜は、光学特性が良好である。以上のことから、本発明においては、大気圧プラズマCVD法を適用することが、真空下のプラズマCVD法よりも好ましい。 On the other hand, the plasma CVD method near atmospheric pressure does not need to be reduced in pressure and has higher productivity than the plasma CVD method under vacuum, and has a high film density because the plasma density is high. Faster, and even under high pressure conditions under atmospheric pressure, compared to the normal conditions of CVD, the mean free path of gas is very short, so that a very flat film is obtained. The optical properties are good. From the above, in the present invention, it is more preferable to apply the atmospheric pressure plasma CVD method than the plasma CVD method under vacuum.
本発明に係る透明導電膜の1つの形成方法として、該透明導電膜が、大気圧もしくはその近傍の圧力下で、高周波電界を発生させた第1の放電空間に透明導電膜形成ガスを含有するガス1を供給して励起し、基材を該励起したガス1に晒すことにより、該基材上に透明導電膜(還元体)を形成する第1の工程を行い、その後に、高周波電界を発生させた放電空間に酸化性ガスを含有するガス2を供給して励起し、該第1の工程で形成された該透明導電膜(還元体)を該励起したガス2に晒す第2の工程を行うことにより透明導電膜(酸化体)を形成するものである。 As one method for forming a transparent conductive film according to the present invention, the transparent conductive film contains a transparent conductive film-forming gas in a first discharge space in which a high-frequency electric field is generated under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. A first step of forming a transparent conductive film (reduced body) on the base material is performed by supplying and exciting the gas 1 and exposing the base material to the excited gas 1. A second step of supplying the excited gas 2 containing an oxidizing gas to the generated discharge space and exciting it to expose the transparent conductive film (reduced body) formed in the first step to the excited gas 2 A transparent conductive film (oxidized body) is formed by performing the above.
なお、本発明でいう励起したガスとは、エネルギーを得ることによって、ガス中の分子の少なくとも一部が、今ある状態からより高い状態へ移ることをいい、励起ガス分子、ラジカル化したガス分子、イオン化したガス分子を含むガスがこれに該当する。 In the present invention, the excited gas means that at least part of the molecules in the gas move from the existing state to a higher state by obtaining energy, and the excited gas molecules and radicalized gas molecules. A gas containing ionized gas molecules corresponds to this.
すなわち、対向電極間(放電空間)を、大気圧もしくはその近傍の圧力とし、放電ガス、還元性ガス及び金属酸化物ガスを含む金属酸化物形成ガスを対向電極間に導入し、高周波電圧を対向電極間に印加して金属酸化物形成ガスをプラズマ状態とし、続いてプラズマ状態になった金属酸化物形成ガスに基材を晒して、透明基材上に薄膜を形成し、ついで、透明基材上に形成した薄膜を放電ガス及び酸化性ガスをプラズマ状態に励起したガスに晒すことにより、透明導電膜を形成する。 That is, the space between the counter electrodes (discharge space) is at or near atmospheric pressure, a metal oxide forming gas including a discharge gas, a reducing gas and a metal oxide gas is introduced between the counter electrodes, and the high frequency voltage is opposed. A metal oxide forming gas is applied between the electrodes to form a plasma state, and then the substrate is exposed to the metal oxide forming gas in a plasma state to form a thin film on the transparent substrate. A transparent conductive film is formed by exposing the thin film formed above to a gas in which a discharge gas and an oxidizing gas are excited to a plasma state.
次に、本発明に係る透明導電膜を形成するガスについて説明する。使用するガスは、基本的に放電ガス及び透明導電膜形成ガスを構成成分とするガスである。 Next, the gas for forming the transparent conductive film according to the present invention will be described. The gas used is basically a gas containing a discharge gas and a transparent conductive film forming gas as constituent components.
放電ガスは、放電空間において励起状態またはプラズマ状態となり透明導電膜形成ガスにエネルギーを与えて励起またはプラズマ状態にする役割を行うもので、希ガスまたは窒素ガスである。希ガスとしては、周期表の第18属元素、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等を挙げることが出来る。放電ガスは、全ガス100体積%に対し、90.0〜99.9体積%含有されることが好ましい。 The discharge gas becomes a excited state or a plasma state in the discharge space and performs a role of applying energy to the transparent conductive film forming gas to bring it into an excited or plasma state, and is a rare gas or a nitrogen gas. Examples of the rare gas include Group 18 elements in the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, and the like. The discharge gas is preferably contained in an amount of 90.0 to 99.9% by volume with respect to 100% by volume of the total gas.
本発明に係る透明導電膜の形成において、透明導電膜形成ガスは、放電空間で放電ガスからエネルギーを受け励起状態またはプラズマ状態となり、透明導電性薄膜を形成するガスであり、または反応を制御したり、反応を促進したりするガスでもある。この透明導電膜形成ガスは全ガス中で0.01〜10体積%含有されることが好ましく、より好ましくは0.1〜3体積%である。 In the formation of the transparent conductive film according to the present invention, the transparent conductive film-forming gas is a gas that receives energy from the discharge gas in the discharge space and enters an excited state or a plasma state to form a transparent conductive thin film, or controls the reaction. It is also a gas that promotes the reaction. The transparent conductive film forming gas is preferably contained in an amount of 0.01 to 10% by volume, more preferably 0.1 to 3% by volume in the total gas.
本発明では、透明導電膜の形成において、透明導電膜形成ガスに水素、メタン等の炭化水素、水から選ばれる還元性ガスを含有させることにより、形成された透明導電性薄膜をより均一に緻密にすることができ、導電性、密着性、クラック耐性を向上させることができる。還元性ガスは全ガス100体積%に対して0.0001〜10体積%が好ましく、より好ましくは0.001〜5体積%である。 In the present invention, in forming the transparent conductive film, the transparent conductive thin film is more uniformly and densely formed by containing a reducing gas selected from hydrogen, hydrocarbons such as methane, and water in the transparent conductive film forming gas. It is possible to improve electrical conductivity, adhesion, and crack resistance. The reducing gas is preferably 0.0001 to 10% by volume, more preferably 0.001 to 5% by volume with respect to 100% by volume of the total gas.
また、本発明に係る透明導電膜の形成は、放電ガス及び酸化性ガスをプラズマ状態に励起したガスに晒すことにより形成するが、本発明に使用する酸化性ガスは、酸素、オゾン、過酸化水素、二酸化炭素等を挙げることができる。この時の放電ガスとしては窒素、ヘリウム、アルゴンから選ばれる気体を挙げることができる。酸化性ガスと放電ガスとからなる混合ガスにおける酸化性ガス成分の濃度は0.0001〜30体積%含有させることが好ましく、更に0.001〜15体積%、特に0.01〜10体積%含有させることが好ましい。酸化性ガス種及び窒素、ヘリウム、アルゴンから選ばれる放電ガスの各濃度の最適値は基材温度、酸化処理回数、処理時間によって適宜条件を選択することが出来る。酸化性ガスとしては、酸素、二酸化炭素が好ましく、更に好ましくは酸素とアルゴンの混合ガスが好ましい。 In addition, the transparent conductive film according to the present invention is formed by exposing a discharge gas and an oxidizing gas to a gas excited to a plasma state. The oxidizing gas used in the present invention is oxygen, ozone, peroxidation. Examples thereof include hydrogen and carbon dioxide. Examples of the discharge gas at this time include a gas selected from nitrogen, helium, and argon. The concentration of the oxidizing gas component in the mixed gas composed of the oxidizing gas and the discharge gas is preferably 0.0001 to 30% by volume, more preferably 0.001 to 15% by volume, particularly 0.01 to 10% by volume. It is preferable to make it. The optimum value of the concentration of each of the oxidizing gas species and the discharge gas selected from nitrogen, helium, and argon can be appropriately selected depending on the substrate temperature, the number of oxidation treatments, and the treatment time. As the oxidizing gas, oxygen and carbon dioxide are preferable, and a mixed gas of oxygen and argon is more preferable.
本発明は、大気圧もしくはその近傍下、放電空間に薄膜形成ガスを含有するガス1を供給し、前記放電空間に高周波電界を印加することにより前記ガス1を励起し、基材を励起した前記ガス1に晒すことにより基材上に薄膜を形成する工程1を少なくとも行う薄膜製造方法において、工程1の後に、大気圧もしくはその近傍の圧力下、放電空間に酸化性ガスを含有するガス2を供給し、前記放電空間に高周波電界を印加することにより前記ガス2を励起し、薄膜を有する基材を励起したガス2に晒す工程2を行う2ステップ法により、生産速度を速くしても良質の薄膜を形成することができ、本発明においては好ましい方法である。 The present invention supplies the gas 1 containing a thin film forming gas to the discharge space at or near atmospheric pressure, and excites the gas 1 by applying a high frequency electric field to the discharge space, thereby exciting the substrate. In the thin film manufacturing method in which at least step 1 of forming a thin film on a substrate by exposure to gas 1 is performed, after step 1, gas 2 containing an oxidizing gas in the discharge space under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. Even if the production rate is increased by the two-step method in which the gas 2 is excited by supplying and applying a high frequency electric field to the discharge space, and the substrate 2 having a thin film is exposed to the excited gas 2 This is a preferable method in the present invention.
本発明に好ましく用いられる2ステップ法において、透明導電膜の製造方法の工程1において、対向電極間(放電空間)に供給するガス1は、少なくとも、電界により励起する放電ガスと、そのエネルギーを受け取ってプラズマ状態あるいは励起状態になり薄膜を形成する薄膜形成ガスを含んでいる。 In the two-step method preferably used in the present invention, in step 1 of the method for producing a transparent conductive film, the gas 1 supplied between the counter electrodes (discharge space) receives at least a discharge gas excited by an electric field and its energy. A thin film forming gas for forming a thin film in a plasma state or an excited state.
本発明においては、工程1に続いて、大気圧もしくはその近傍の圧力下、放電空間に酸化性ガスを含有するガス2を供給し、前記放電空間に高周波電界を印加することにより前記ガス2を励起し、薄膜を有する基材を励起されたガス2に晒す工程2を行う。 In the present invention, following step 1, the gas 2 containing an oxidizing gas is supplied to the discharge space under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and the high-frequency electric field is applied to the discharge space to Step 2 of exciting and exposing the substrate having the thin film to the excited gas 2 is performed.
ガス2には、放電ガスを含有することが好ましく、放電ガスとして好ましくは窒素を50体積%以上含有することがコストの面から好ましい。 The gas 2 preferably contains a discharge gas, and preferably contains 50% by volume or more of nitrogen as the discharge gas from the viewpoint of cost.
工程1と工程2を交互に繰り返して処理することが好ましく、工程1と工程2間を基材が往復して処理される方法であっても、工程1と工程2が交互に連続して設置されており、基材がそれらを通過して連続処理されるものであってもよい。 It is preferable to perform the process by alternately repeating the process 1 and the process 2, and even if the substrate is reciprocated between the process 1 and the process 2, the process 1 and the process 2 are installed alternately and continuously. It is also possible that the substrate passes through them and is continuously processed.
以下、本発明を更に詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
先ず、工程1について説明する。 First, step 1 will be described.
工程1の高周波電界は、第1の高周波電界および第2の高周波電界を重畳したものであることが好ましく、放電空間が、対向する第1電極と第2電極で構成され、前記第1の高周波電界を前記第1電極に印加し、前記第2の高周波電界を前記第2電極に印加する方法が好ましい。 The high-frequency electric field in step 1 is preferably a superposition of the first high-frequency electric field and the second high-frequency electric field, and the discharge space is constituted by the first and second electrodes facing each other, and the first high-frequency electric field is formed. A method of applying an electric field to the first electrode and applying the second high-frequency electric field to the second electrode is preferable.
前記第1の高周波電界の周波数ω1より前記第2の高周波電界の周波数ω2が高く、前記第1の高周波電界の強さV1、前記第2の高周波電界の強さV2および放電開始電界の強さIV1との関係が、V1≧IV1>V2またはV1>IV1≧V2を満たし、前記第2の高周波電界の出力密度が、1W/cm2以上であることが好ましい。 The frequency ω2 of the second high-frequency electric field is higher than the frequency ω1 of the first high-frequency electric field, the strength V1 of the first high-frequency electric field, the strength V2 of the second high-frequency electric field, and the strength of the discharge start electric field. It is preferable that the relationship with IV1 satisfies V1 ≧ IV1> V2 or V1> IV1 ≧ V2, and the output density of the second high-frequency electric field is 1 W / cm 2 or more.
重畳する高周波電界が、ともにサイン波である場合は、第1の高周波電界の周波数ω1と該周波数ω1より高い第2の高周波電界の周波数ω2とを重ね合わせた成分となり、その波形は周波数ω1のサイン波上に、それより高い周波数ω2のサイン波が重なった鋸歯状の波形となる。 When the superimposed high-frequency electric field is both a sine wave, the frequency ω1 of the first high-frequency electric field and the frequency ω2 of the second high-frequency electric field higher than the frequency ω1 are superimposed, and the waveform has the frequency ω1. The sine wave has a sawtooth waveform in which a sine wave having a higher frequency ω2 is overlapped.
本発明において、放電開始電界の強さとは、実際の薄膜形成方法に使用される放電空間(電極の構成など)および反応条件(ガス条件など)において放電を開始することの出来る最低電界の強さのことを指す。放電開始電界の強さは、放電空間に供給されるガス種や電極の誘電体種または電極間距離などによって多少変動するが、同じ放電空間においては、放電ガスの放電開始電界の強さに支配される。 In the present invention, the strength of the discharge starting electric field refers to the strength of the lowest electric field at which discharge can be started in the discharge space (electrode configuration, etc.) and reaction conditions (gas conditions, etc.) used in the actual thin film formation method. Refers to that. The strength of the discharge start electric field varies somewhat depending on the gas type supplied to the discharge space, the dielectric type of the electrode, or the distance between the electrodes, but in the same discharge space, it is governed by the strength of the discharge start electric field of the discharge gas. Is done.
高周波電界を放電空間に印加することによって、薄膜形成可能な放電を起こし、薄膜形成に必要な高密度プラズマを発生することが出来ると推定される。 By applying a high frequency electric field to the discharge space, it is presumed that a discharge capable of forming a thin film is caused and high density plasma necessary for forming the thin film can be generated.
上記ではサイン波の連続波の重畳について説明したが、これに限られるものではなく、両方パルス波であっても、一方が連続波でもう一方がパルス波であってもよい。また、更に第3の電界を有していてもよい。 Although the superposition of the continuous wave of the sine wave has been described above, the present invention is not limited to this, and both pulse waves may be used, one may be a continuous wave and the other may be a pulse wave. Further, it may have a third electric field.
ここで、本発明でいう高周波電界の強さ(印加電界強度)と放電開始電界の強さは、下記の方法で測定されたものをいう。 Here, the strength of the high-frequency electric field (applied electric field strength) and the strength of the discharge starting electric field referred to in the present invention are those measured by the following method.
高周波電界の強さV1及びV2(単位:kV/mm)の測定方法:
各電極部に高周波電圧プローブ(P6015A)を設置し、該高周波電圧プローブの出力信号をオシロスコープ(Tektronix社製、TDS3012B)に接続し、電界の強さを測定する。
Measuring method of strength V1 and V2 (unit: kV / mm) of high frequency electric field:
A high-frequency voltage probe (P6015A) is installed in each electrode portion, and an output signal of the high-frequency voltage probe is connected to an oscilloscope (Tektronix, TDS3012B), and the electric field strength is measured.
放電開始電界の強さIV(単位:kV/mm)の測定方法:
電極間に放電ガスを供給し、この電極間の電界の強さを増大させていき、放電が始まる電界の強さを放電開始電界の強さIVと定義する。測定器は上記高周波電界の強さ測定と同じである。
Measuring method of intensity IV (unit: kV / mm) of electric field for starting discharge:
A discharge gas is supplied between the electrodes to increase the strength of the electric field between the electrodes, and the strength of the electric field at which discharge starts is defined as the strength IV of the discharge start electric field. The measuring instrument is the same as the measurement of the strength of the high-frequency electric field.
このような放電条件をとることにより、例え窒素ガスのように放電開始電界の強さが高い放電ガスでも、放電を開始し、高密度で安定なプラズマ状態を維持出来、高速に薄膜形成を行うことが出来るのである。 By adopting such a discharge condition, even a discharge gas having a high discharge start electric field strength, such as nitrogen gas, can start discharge, maintain a high density and stable plasma state, and form a thin film at high speed. It can be done.
上記の測定により放電ガスを窒素ガスとした場合、その放電開始電界の強さIV(1/2Vp−p)は3.7kV/mm程度であり、従って、上記の関係において、第1の高周波電界の強さを、V1≧3.7kV/mmとして印加することによって窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることが出来る。 When the discharge gas is nitrogen gas according to the above measurement, the intensity IV (1/2 Vp-p) of the discharge start electric field is about 3.7 kV / mm. Therefore, in the above relationship, the first high frequency electric field is Is applied as V1 ≧ 3.7 kV / mm, whereby the nitrogen gas can be excited to be in a plasma state.
ここで、第1電源の周波数としては、200kHz以下が好ましく用いられる。またこの電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。下限は1kHz程度が望ましい。 Here, the frequency of the first power supply is preferably 200 kHz or less. The electric field waveform may be a continuous wave or a pulse wave. The lower limit is preferably about 1 kHz.
一方、第2電源の周波数としては、800kHz以上が好ましく用いられる。この第2電源の周波数が高い程、プラズマ密度が高くなり、緻密で良質な薄膜が得られる。上限は200MHz程度が望ましい。 On the other hand, the frequency of the second power source is preferably 800 kHz or more. The higher the frequency of the second power source, the higher the plasma density, and a dense and high-quality thin film can be obtained. The upper limit is preferably about 200 MHz.
このような2つの電源から高周波電界を印加することは、第1の高周波電界によって高い放電開始電界の強さを有する放電ガスの放電を開始するのに必要であり、また第2の高周波電界の高い周波数および高い出力密度によりプラズマ密度を高くして緻密で良質な薄膜を形成することが本発明の重要な点である。 The application of a high frequency electric field from such two power sources is necessary for initiating discharge of a discharge gas having a high discharge start electric field strength by the first high frequency electric field, It is an important point of the present invention to form a dense and high-quality thin film by increasing the plasma density by high frequency and high power density.
また、第1の高周波電界の出力密度を高くすることで、放電の均一性を維持したまま、第2の高周波電界の出力密度を向上させることができる。これにより、更なる均一高密度プラズマが生成でき、更なる製膜速度の向上と、膜質の向上が両立出来る。 Also, by increasing the output density of the first high-frequency electric field, the output density of the second high-frequency electric field can be improved while maintaining the uniformity of discharge. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film formation speed and an improvement in film quality can be achieved.
上述のように、対向電極の間で放電させ、前記対向電極間に導入した薄膜形成ガスを含有するガス1をプラズマ状態とし、前記対向電極間に静置あるいは電極間を移送される基材を励起されたガス1に晒すことによって、該基材上に先ず薄膜を形成させるものである。 As described above, a gas 1 containing a thin film forming gas introduced between the counter electrodes is discharged into a plasma state, and the substrate which is left stationary between the counter electrodes or transferred between the electrodes A thin film is first formed on the substrate by exposure to the excited gas 1.
次に、工程2について説明する。 Next, step 2 will be described.
本発明においては、基材上に薄膜を形成する前記工程1に続いて、酸化性ガスを含有するガス2を大気圧プラズマにより励起し、励起された前記ガス2に前記薄膜を晒す工程2を行うことが必要である。これにより、生産速度を速くしても高性能な薄膜を形成することができる。 In the present invention, following the step 1 of forming a thin film on a substrate, a step 2 of exciting the gas 2 containing an oxidizing gas by atmospheric pressure plasma and exposing the thin film to the excited gas 2 is performed. It is necessary to do. Thereby, a high-performance thin film can be formed even if the production rate is increased.
工程2の高周波電界も、第3の高周波電界および第4の高周波電界を重畳したものであることが好ましく、放電空間が、対向する第3電極と第4電極で構成され、前記第3の高周波電界を前記第3電極に印加し、前記第4の高周波電界を前記第4電極に印加する方法が好ましい。これにより緻密で良質な薄膜が得られる。 The high-frequency electric field in step 2 is also preferably a superposition of the third high-frequency electric field and the fourth high-frequency electric field, and the discharge space is constituted by the third and fourth electrodes facing each other, and the third high-frequency electric field is formed. A method of applying an electric field to the third electrode and applying the fourth high-frequency electric field to the fourth electrode is preferable. Thereby, a dense and high-quality thin film can be obtained.
前記第3の高周波電界の周波数ω3より前記第4の高周波電界の周波数ω4が高く、前記第3の高周波電界の強さV3、前記第4の高周波電界の強さV4および放電開始電界の強さIV2との関係が、V3≧IV2>V4またはV3>IV2≧V4を満たし、前記第2の高周波電界の出力密度が、1W/cm2以上であることが良質な薄膜が得られる点で好ましい。 The frequency ω4 of the fourth high-frequency electric field is higher than the frequency ω3 of the third high-frequency electric field, the third high-frequency electric field strength V3, the fourth high-frequency electric field strength V4, and the discharge start electric field strength. The relationship with IV2 satisfies V3 ≧ IV2> V4 or V3> IV2 ≧ V4, and the output density of the second high-frequency electric field is preferably 1 W / cm 2 or more from the viewpoint of obtaining a high-quality thin film.
第3の高周波電界および第4の高周波電界を供給する第3電源、第4電源及び第3電極、第4電極、その他印加方法等は、前記工程1の第1の高周波電界、第2の高周波電界において用いたものと同様の方法が適用できる。 The third power supply for supplying the third high-frequency electric field and the fourth high-frequency electric field, the fourth power supply and the third electrode, the fourth electrode, and other application methods are the same as the first high-frequency electric field and the second high-frequency electric field in step 1 above. A method similar to that used in the electric field can be applied.
〈電極間ギャップ〉
対向する第1電極と第2電極及び第3電極と第4電極の電極間距離は、電極の一方に誘電体を設けた場合、該誘電体表面ともう一方の電極の導電性の金属質母材表面との最短距離のことを言い、双方の電極に誘電体を設けた場合、誘電体表面同士の距離の最短距離のことを言う。電極間距離は、導電性の金属質母材に設けた誘電体の厚さ、印加電界の強さ、プラズマを利用する目的等を考慮して決定されるが、いずれの場合も均一な放電を行う観点から0.1〜5mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。
<Gap between electrodes>
The distance between the first electrode, the second electrode, and the third electrode and the fourth electrode facing each other is such that when a dielectric is provided on one of the electrodes, the conductive metal matrix of the dielectric surface and the other electrode is provided. It means the shortest distance from the surface of the material, and when a dielectric is provided for both electrodes, it means the shortest distance between the dielectric surfaces. The distance between the electrodes is determined in consideration of the thickness of the dielectric provided on the conductive metallic base material, the strength of the applied electric field, the purpose of using the plasma, etc. From the viewpoint of performing, 0.1 to 5 mm is preferable, and 0.5 to 2 mm is particularly preferable.
〈容器〉
本発明に用いられる大気圧プラズマ処理装置は、外気の影響を避けるため、全体を1つの容器に納めるか、或いは工程1及び工程2を別々の容器に納めることが好ましい。容器としてはパイレックス(登録商標)ガラス製の処理容器等が好ましく用いられるが、電極との絶縁がとれれば金属製を用いることも可能である。例えば、アルミニウムまたは、ステンレススティールのフレームの内面にポリイミド樹脂等を張り付けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行い絶縁性をとってもよい。
<container>
In order to avoid the influence of outside air, it is preferable that the whole atmospheric pressure plasma processing apparatus used in the present invention is stored in one container, or the process 1 and the process 2 are stored in separate containers. As the container, a processing container made of Pyrex (registered trademark) glass or the like is preferably used, but it is also possible to use a metal as long as insulation from the electrode can be obtained. For example, polyimide resin or the like may be attached to the inner surface of an aluminum or stainless steel frame, and the metal frame may be thermally sprayed to obtain insulation.
〈電源〉
本発明に用いられる大気圧プラズマ処理装置に設置する第1電源(高周波電源)および第3電源(高周波電源)としては、
メーカー 周波数 製品名
神鋼電機 3kHz SPG3−4500
神鋼電機 5kHz SPG5−4500
春日電機 15kHz AGI−023
神鋼電機 50kHz SPG50−4500
ハイデン研究所 100kHz* PHF−6k
パール工業 200kHz CF−2000−200k
パール工業 400kHz CF−2000−400k
等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。
<Power supply>
As the first power source (high frequency power source) and the third power source (high frequency power source) installed in the atmospheric pressure plasma processing apparatus used in the present invention,
Manufacturer Frequency Product name Shinko Electric 3kHz SPG3-4500
Shinko Electric 5kHz SPG5-4500
Kasuga Electric 15kHz AGI-023
Shinko Electric 50kHz SPG50-4500
HEIDEN Laboratory 100kHz * PHF-6k
Pearl industry 200kHz CF-2000-200k
Pearl Industry 400kHz CF-2000-400k
And the like, and any of them can be used.
また、第2電源(高周波電源)及び第4電源(高周波電源)としては、
メーカー 周波数 製品名
パール工業 800kHz CF−2000−800k
パール工業 2MHz CF−2000−2M
パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
パール工業 27MHz CF−2000−27M
ノダRfテクノロジー 27MHz NR7N27M−01
パール工業 150MHz CF−2000−150M
等の市販のものを挙げることが出来、何れも好ましく使用出来る。
As the second power source (high frequency power source) and the fourth power source (high frequency power source),
Manufacturer Frequency Product name Pearl Industry 800kHz CF-2000-800k
Pearl industry 2MHz CF-2000-2M
Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
Pearl industry 27MHz CF-2000-27M
Noda Rf Technology 27MHz NR7N27M-01
Pearl Industry 150MHz CF-2000-150M
And the like, and any of them can be preferably used.
なお、上記電源のうち、*印はハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。 Of the above power supplies, * indicates a HEIDEN Laboratory impulse high-frequency power supply (100 kHz in continuous mode). Other than that, it is a high-frequency power source that can apply only a continuous sine wave.
〈電力〉
本発明において、対向する電極間に印加する電界の、第2電極(第2の高周波電界)および第4電極(第4の高周波電界)の出力密度は、1W/cm2以上を印加し、プラズマを発生させ、エネルギーをガス1又はガス2に与える。第2電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは20W/cm2、より好ましくは10W/cm2である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2である。なお、放電面積(cm2)は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。
<Power>
In the present invention, the electric field applied between opposing electrodes, the power density of the second electrode (the second high-frequency electric field) and a fourth electrode (fourth high frequency electric field) is applied to 1W / cm 2 or more, the plasma And energy is given to gas 1 or gas 2. The upper limit value of the power supplied to the second electrode is preferably 20 W / cm 2 , more preferably 10 W / cm 2 . The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 . The discharge area (cm 2 ) refers to an area in a range where discharge occurs in the electrode.
また、第1電極(第1の高周波電界)および第3電極(第3の高周波電界)にも、出力密度が1W/cm2以上の電界を印加することにより、第2の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることが出来る。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立出来る。好ましくは5W/cm2以上である。第1電極および第3電極に印加する出力密度の上限値は、好ましくは50W/cm2である。 Further, by applying an electric field having an output density of 1 W / cm 2 or more to the first electrode (first high-frequency electric field) and the third electrode (third high-frequency electric field), the uniformity of the second high-frequency electric field is achieved. The output density can be improved while maintaining the above. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film forming speed and an improvement in film quality can be achieved. Preferably it is 5 W / cm 2 or more. The upper limit value of the power density applied to the first electrode and the third electrode is preferably 50 W / cm 2 .
〈電流値〉
このとき、第1の高周波電界の電流I1と第2の高周波電界の電流I2との関係は、I1<I2となることが好ましい。I1は好ましくは0.3mA/cm2〜20mA/cm2、さらに好ましくは1.0mA/cm2〜20mA/cm2であり、I2は、好ましくは10mA/cm2〜1000mA/cm2、さらに好ましくは20mA/cm2〜500mA/cm2である。
<Current value>
At this time, the relationship between the current I1 of the first high-frequency electric field and the current I2 of the second high-frequency electric field is preferably I1 <I2. I1 is preferably 0.3mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , more preferably at 1.0mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , I2 is preferably 10mA / cm 2 ~1000mA / cm 2 , more preferably is 20mA / cm 2 ~500mA / cm 2 .
また、第3の高周波電界の電流I3と第4の高周波電界の電流I4との関係はI3<I4となることが好ましい。I3は、好ましくは0.3mA/cm2〜20mA/cm2、さらに好ましくは1.0mA/cm2〜20mA/cm2である。また、第4の高周波電界の電流I4は、好ましくは10mA/cm2〜1000mA/cm2、さらに好ましくは20mA/cm2〜500mA/cm2である。 The relationship between the current I3 of the third high-frequency electric field and the current I4 of the fourth high-frequency electric field is preferably I3 <I4. I3 is preferably 0.3mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , further preferably a 1.0mA / cm 2 ~20mA / cm 2 . The current I4 of the fourth high frequency electric field is preferably 10mA / cm 2 ~1000mA / cm 2 , more preferably 20mA / cm 2 ~500mA / cm 2 .
〈波形〉
ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第2電極側(第2の高周波電界)は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。
<Waveform>
Here, the waveform of the high-frequency electric field is not particularly limited. There are a continuous sine wave continuous oscillation mode called a continuous mode, an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called a pulse mode, and either of them may be adopted, but at least the second electrode side (second The high-frequency electric field is preferably a continuous sine wave because a denser and better quality film can be obtained.
〈電極〉
このような大気圧プラズマによる薄膜形成法に使用する電極は、構造的にも、性能的にも過酷な条件に耐えられるものでなければならない。このような電極としては、金属質母材上に誘電体を被覆したものであることが好ましい。
<electrode>
An electrode used in such a method for forming a thin film by atmospheric pressure plasma must be able to withstand severe conditions in terms of structure and performance. Such an electrode is preferably a metal base material coated with a dielectric.
本発明に使用する誘電体被覆電極においては、様々な金属質母材と誘電体との間に特性が合うものが好ましく、その一つの特性として、金属質母材と誘電体との線熱膨張係数の差が10×10-6/℃以下となる組み合わせのものである。好ましくは8×10-6/℃以下、更に好ましくは5×10-6/℃以下、更に好ましくは2×10-6/℃以下である。なお、線熱膨張係数とは、周知の材料特有の物性値である。 In the dielectric-coated electrode used in the present invention, it is preferable that the characteristics match between various metallic base materials and dielectrics. One of the characteristics is linear thermal expansion between the metallic base material and the dielectric. The combination is such that the difference in coefficient is 10 × 10 −6 / ° C. or less. It is preferably 8 × 10 −6 / ° C. or less, more preferably 5 × 10 −6 / ° C. or less, and further preferably 2 × 10 −6 / ° C. or less. The linear thermal expansion coefficient is a well-known physical property value of a material.
線熱膨張係数の差が、この範囲にある導電性の金属質母材と誘電体との組み合わせとしては、
1:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がセラミックス溶射被膜
2:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がガラスライニング
3:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がセラミックス溶射被膜
4:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がガラスライニング
5:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がセラミックス溶射被膜
6:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がガラスライニング
7:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がセラミックス溶射皮膜
8:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がガラスライニング等がある。線熱膨張係数の差という観点では、上記1項または2項および5〜8項が好ましく、特に1項が好ましい。
As a combination of a conductive metallic base material and a dielectric whose difference in linear thermal expansion coefficient is within this range,
1: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is ceramic spray coating 2: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is glass lining 3: Metal base material is stainless steel, Dielectric is ceramic spray coating 4: Metal base material is stainless steel, Dielectric is glass lining 5: Metal base material is a composite material of ceramics and iron, Dielectric is ceramic spray coating 6: Metal base material Ceramic and iron composite material, dielectric is glass lining 7: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric is ceramic sprayed coating 8: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric The body has glass lining. From the viewpoint of the difference in linear thermal expansion coefficient, the above 1 or 2 and 5 to 8 are preferable, and 1 is particularly preferable.
本発明において、金属質母材は、上記の特性からはチタンまたはチタン合金が特に有用である。金属質母材をチタンまたはチタン合金とすることにより、また誘電体を上記とすることにより、使用中の電極の劣化、特にひび割れ、剥がれ、脱落等がなく、過酷な条件での長時間の使用に耐えることが出来る。 In the present invention, titanium or a titanium alloy is particularly useful as the metallic base material from the above characteristics. By using titanium or titanium alloy as the metal base material and using the dielectric as above, there is no deterioration of the electrode in use, especially cracking, peeling, dropping off, etc., and long-term use under harsh conditions Can withstand.
本発明に有用な電極の金属質母材は、チタンを70質量%以上含有するチタン合金またはチタン金属である。本発明において、チタン合金またはチタン金属中のチタンの含有量は、70質量%以上であれば、問題なく使用出来るが、好ましくは80質量%以上のチタンを含有しているものが好ましい。本発明に有用なチタン合金またはチタン金属は、工業用純チタン、耐食性チタン、高力チタン等として一般に使用されているものを用いることが出来る。工業用純チタンとしては、TIA、TIB、TIC、TID等を挙げることが出来、何れも鉄原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、水素原子等を極僅か含有しているもので、チタンの含有量としては、99質量%以上を有している。耐食性チタン合金としては、T15PBを好ましく用いることが出来、上記含有原子の他に鉛を含有しており、チタン含有量としては、98質量%以上である。また、チタン合金としては、鉛を除く上記の原子の他に、アルミニウムを含有し、その他バナジウムや錫を含有しているT64、T325、T525、TA3等を好ましく用いることが出来、これらのチタン含有量としては、85質量%以上を含有しているものである。これらのチタン合金またはチタン金属はステンレススティール、例えばAISI316に比べて、熱膨張係数が1/2程度小さく、金属質母材としてチタン合金またはチタン金属の上に施された後述の誘電体との組み合わせがよく、高温、長時間での使用に耐えることが出来る。 The metallic base material of the electrode useful in the present invention is a titanium alloy or titanium metal containing 70% by mass or more of titanium. In the present invention, if the titanium content in the titanium alloy or titanium metal is 70% by mass or more, it can be used without any problem, but preferably contains 80% by mass or more of titanium. As the titanium alloy or titanium metal useful in the present invention, those generally used as industrial pure titanium, corrosion resistant titanium, high strength titanium and the like can be used. Examples of pure titanium for industrial use include TIA, TIB, TIC, TID, etc., all of which contain very little iron atom, carbon atom, nitrogen atom, oxygen atom, hydrogen atom, etc. As content, it has 99 mass% or more. As the corrosion-resistant titanium alloy, T15PB can be preferably used, and it contains lead in addition to the above-mentioned atoms, and the titanium content is 98% by mass or more. Further, as the titanium alloy, T64, T325, T525, TA3, etc. containing aluminum and vanadium or tin in addition to the above atoms except lead can be preferably used. As a quantity, it contains 85 mass% or more. These titanium alloys or titanium metals have a thermal expansion coefficient that is about 1/2 smaller than that of stainless steel, such as AISI 316, and are combined with a dielectric described later applied on the titanium alloy or titanium metal as a metallic base material. It can withstand the use at high temperature for a long time.
一方、誘電体の求められる特性としては、具体的には、比誘電率が6〜45の無機化合物であることが好ましく、また、このような誘電体としては、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス、あるいは、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス等のガラスライニング材等がある。この中では、後述のセラミックスを溶射したものやガラスライニングにより設けたものが好ましい。特にアルミナを溶射して設けた誘電体が好ましい。 On the other hand, as a required characteristic of the dielectric, specifically, an inorganic compound having a relative dielectric constant of 6 to 45 is preferable, and examples of such a dielectric include ceramics such as alumina and silicon nitride, Alternatively, there are glass lining materials such as silicate glass and borate glass. In this, what sprayed the ceramics mentioned later and the thing provided by glass lining are preferable. In particular, a dielectric provided by spraying alumina is preferable.
または、上述のような大電力に耐える仕様の一つとして、誘電体の空隙率が10体積%以下、好ましくは8体積%以下であることで、好ましくは0体積%を越えて5体積%以下である。なお、誘電体の空隙率は、BET吸着法や水銀ポロシメーターにより測定することが出来る。後述の実施例においては、島津製作所製の水銀ポロシメーターにより金属質母材に被覆された誘電体の破片を用い、空隙率を測定する。誘電体が、低い空隙率を有することにより、高耐久性が達成される。このような空隙を有しつつも空隙率が低い誘電体としては、後述の大気プラズマ溶射法等による高密度、高密着のセラミックス溶射被膜等を挙げることが出来る。更に空隙率を下げるためには、封孔処理を行うことが好ましい。 Alternatively, as one of the specifications that can withstand high power as described above, the porosity of the dielectric is 10% by volume or less, preferably 8% by volume or less, preferably more than 0% by volume and 5% by volume or less. It is. The porosity of the dielectric can be measured by a BET adsorption method or a mercury porosimeter. In the examples described later, the porosity is measured using a dielectric fragment covered with a metallic base material by a mercury porosimeter manufactured by Shimadzu Corporation. High durability is achieved because the dielectric has a low porosity. Examples of the dielectric having such a void and a low void ratio include a high-density, high-adhesion ceramic spray coating by an atmospheric plasma spraying method described later. In order to further reduce the porosity, it is preferable to perform sealing treatment.
上記、大気プラズマ溶射法は、セラミックス等の微粉末、ワイヤ等をプラズマ熱源中に投入し、溶融または半溶融状態の微粒子として被覆対象の金属質母材に吹き付け、皮膜を形成させる技術である。プラズマ熱源とは、分子ガスを高温にし、原子に解離させ、更にエネルギーを与えて電子を放出させた高温のプラズマガスである。このプラズマガスの噴射速度は大きく、従来のアーク溶射やフレーム溶射に比べて、溶射材料が高速で金属質母材に衝突するため、密着強度が高く、高密度な被膜を得ることが出来る。詳しくは、特開2000−301655号に記載の高温被曝部材に熱遮蔽皮膜を形成する溶射方法を参照することが出来る。この方法により、上記のような被覆する誘電体(セラミック溶射膜)の空隙率にすることが出来る。 The above-mentioned atmospheric plasma spraying method is a technique in which fine powder such as ceramics, wire, or the like is put into a plasma heat source and sprayed onto a metallic base material to be coated as fine particles in a molten or semi-molten state to form a film. A plasma heat source is a high-temperature plasma gas in which a molecular gas is heated to a high temperature, dissociated into atoms, and further given energy to release electrons. The plasma gas injection speed is high, and since the sprayed material collides with the metallic base material at a higher speed than conventional arc spraying or flame spraying, high adhesion strength and high density coating can be obtained. Specifically, reference can be made to a thermal spraying method for forming a heat shielding film on a high-temperature exposed member described in JP-A No. 2000-301655. By this method, the porosity of the dielectric (ceramic sprayed film) to be coated can be obtained.
また、大電力に耐える別の好ましい仕様としては、誘電体の厚みが0.5〜2mmであることである。この膜厚変動は、5%以下であることが望ましく、好ましくは3%以下、更に好ましくは1%以下である。 Another preferable specification that can withstand high power is that the dielectric thickness is 0.5 to 2 mm. The film thickness variation is desirably 5% or less, preferably 3% or less, and more preferably 1% or less.
誘電体の空隙率をより低減させるためには、上記のようにセラミックス等の溶射膜に、更に、無機化合物で封孔処理を行うことが好ましい。前記無機化合物としては、金属酸化物が好ましく、この中では特に酸化ケイ素(SiOx)を主成分として含有するものが好ましい。 In order to further reduce the porosity of the dielectric, it is preferable to further perform a sealing treatment with an inorganic compound on the sprayed film such as ceramics as described above. As the inorganic compound, a metal oxide is preferable, and among these, a compound containing silicon oxide (SiO x ) as a main component is particularly preferable.
封孔処理の無機化合物は、ゾルゲル反応により硬化して形成したものであることが好ましい。封孔処理の無機化合物が金属酸化物を主成分とするものである場合には、金属アルコキシド等を封孔液として前記セラミック溶射膜上に塗布し、ゾルゲル反応により硬化する。無機化合物がシリカを主成分とするものの場合には、アルコキシシランを封孔液として用いることが好ましい。 The inorganic compound for sealing treatment is preferably formed by curing by a sol-gel reaction. In the case where the inorganic compound for sealing treatment contains a metal oxide as a main component, a metal alkoxide or the like is applied as a sealing liquid on the ceramic sprayed film and cured by a sol-gel reaction. When the inorganic compound is mainly composed of silica, it is preferable to use alkoxysilane as the sealing liquid.
ここでゾルゲル反応の促進には、エネルギー処理を用いることが好ましい。エネルギー処理としては、熱硬化(好ましくは200℃以下)や、紫外線照射などがある。更に封孔処理の仕方として、封孔液を希釈し、コーティングと硬化を逐次で数回繰り返すと、よりいっそう無機質化が向上し、劣化の無い緻密な電極が出来る。 Here, it is preferable to use energy treatment for promoting the sol-gel reaction. Examples of the energy treatment include thermal curing (preferably 200 ° C. or less) and ultraviolet irradiation. Furthermore, as a method of sealing treatment, when the sealing liquid is diluted and coating and curing are sequentially repeated several times, mineralization is further improved and a dense electrode without deterioration can be obtained.
本発明に係る誘電体被覆電極の金属アルコキシド等を封孔液として、セラミックス溶射膜にコーティングした後、ゾルゲル反応で硬化する封孔処理を行う場合、硬化した後の金属酸化物の含有量は60モル%以上であることが好ましい。封孔液の金属アルコキシドとしてアルコキシシランを用いた場合には、硬化後のSiOx(xは2以下)含有量が60モル%以上であることが好ましい。硬化後のSiOx含有量は、XPS(X線光電子分光法)により誘電体層の断層を分析することにより測定する。 In the case of performing a sealing treatment that cures by a sol-gel reaction after coating a ceramic sprayed film using the metal alkoxide or the like of the dielectric-coated electrode according to the present invention as a sealing liquid, the content of the metal oxide after curing is 60 It is preferably at least mol%. When alkoxysilane is used as the metal alkoxide of the sealing liquid, the content of SiO x (x is 2 or less) after curing is preferably 60 mol% or more. The cured SiO x content is measured by analyzing a tomographic layer of the dielectric layer by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy).
本発明の透明導電膜の形成に用いる電極においては、電極の少なくとも基材と接する側のJIS B 0601で規定される表面粗さの最大高さ(Rmax)が10μm以下になるように調整することが、本発明に記載の効果を得る観点から好ましいが、更に好ましくは、表面粗さの最大値が8μm以下であり、特に好ましくは、7μm以下に調整することである。このように誘電体被覆電極の誘電体表面を研磨仕上げする等の方法により、誘電体の厚み及び電極間のギャップを一定に保つことが出来、放電状態を安定化出来ること、更に熱収縮差や残留応力による歪やひび割れを無くし、且つ、高精度で、耐久性を大きく向上させることが出来る。誘電体表面の研磨仕上げは、少なくとも基材と接する側の誘電体において行われることが好ましい。更にJIS B 0601で規定される中心線平均表面粗さ(Ra)は0.5μm以下が好ましく、更に好ましくは0.1μm以下である。 In the electrode used for forming the transparent conductive film of the present invention, the maximum height (Rmax) of the surface roughness defined by JIS B 0601 on the side in contact with at least the base material of the electrode is adjusted to be 10 μm or less. However, from the viewpoint of obtaining the effects described in the present invention, the maximum value of the surface roughness is more preferably 8 μm or less, and particularly preferably adjusted to 7 μm or less. In this way, the dielectric surface of the dielectric-coated electrode can be polished and the dielectric thickness and the gap between the electrodes can be kept constant, the discharge state can be stabilized, the heat shrinkage difference and Distortion and cracking due to residual stress can be eliminated, and durability can be greatly improved with high accuracy. The polishing finish of the dielectric surface is preferably performed at least on the dielectric in contact with the substrate. Furthermore, the centerline average surface roughness (Ra) defined by JIS B 0601 is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.1 μm or less.
本発明に使用する誘電体被覆電極において、大電力に耐える他の好ましい仕様としては、耐熱温度が100℃以上であることである。更に好ましくは120℃以上、特に好ましくは150℃以上である。また上限は500℃である。なお、耐熱温度とは、大気圧プラズマ処理で用いられる電圧において絶縁破壊が発生せず、正常に放電出来る状態において耐えられる最も高い温度のことを指す。このような耐熱温度は、上記のセラミックス溶射や、泡混入量の異なる層状のガラスライニングで設けた誘電体を適用したり、上記金属質母材と誘電体の線熱膨張係数の差の範囲内の材料を適宜選択する手段を適宜組み合わせることによって達成可能である。 In the dielectric-coated electrode used in the present invention, another preferred specification that can withstand high power is that the heat-resistant temperature is 100 ° C. or higher. More preferably, it is 120 degreeC or more, Most preferably, it is 150 degreeC or more. The upper limit is 500 ° C. The heat-resistant temperature refers to the highest temperature that can withstand normal discharge without causing dielectric breakdown at the voltage used in the atmospheric pressure plasma treatment. Such heat-resistant temperature can be applied within the range of the difference between the linear thermal expansion coefficient of the metallic base material and the dielectric material by applying the dielectric material provided by the above-mentioned ceramic spraying or layered glass lining with different bubble mixing amounts. This can be achieved by appropriately combining means for appropriately selecting the materials.
以下、大気圧或いは大気圧近傍でのプラズマCVD法を用いた透明導電膜を形成する装置について詳述する。 Hereinafter, an apparatus for forming a transparent conductive film using a plasma CVD method at or near atmospheric pressure will be described in detail.
本発明において、プラズマ放電処理が大気圧もしくはその近傍の圧力で行われることが好ましく、ここで大気圧近傍とは、20kPa〜110kPaの圧力を表すが、本発明に記載の良好な効果を得るためには、93kPa〜104kPaが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the plasma discharge treatment is performed at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. Here, the atmospheric pressure vicinity represents a pressure of 20 kPa to 110 kPa, in order to obtain a good effect described in the present invention. Is preferably 93 kPa to 104 kPa.
図4は、本発明に好ましく用いられる2ステップ型の大気圧プラズマ装置の一例を示す概略構成図である。工程1(図中、一点鎖線で囲まれた領域、以下同様である)では、移動架台電極(第1電極)8と角形電極(第2電極)7により対向電極(放電空間)が形成され、該電極間に高周波電界が印加され、放電ガス11及び薄膜形成ガス12を含有するガス1がガス供給管15を通して供給され、角形電極7に形成されたスリット5を通り放電空間に流出し、ガス1を放電プラズマにより励起し、移動架台電極8上に置かれた基材4の表面を励起されたガス1(図中、37)に晒すことにより、基材表面に薄膜が形成される。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a two-step type atmospheric pressure plasma apparatus preferably used in the present invention. In step 1 (in the figure, a region surrounded by a one-dot chain line, the same applies hereinafter), a counter electrode (discharge space) is formed by the movable gantry electrode (first electrode) 8 and the square electrode (second electrode) 7, A high frequency electric field is applied between the electrodes, a gas 1 containing a discharge gas 11 and a thin film forming gas 12 is supplied through a gas supply pipe 15, flows out into a discharge space through a slit 5 formed in the rectangular electrode 7, and gas 1 is excited by the discharge plasma, and the surface of the substrate 4 placed on the movable gantry electrode 8 is exposed to the excited gas 1 (37 in the figure), whereby a thin film is formed on the substrate surface.
次に、基材4は移動架台電極8と共に工程2(図中、二点鎖線で囲まれた領域、以下同様である)に除々に移動する。図4においては、工程1の第1電極と工程2の第3電極が共通電極となり、工程1の第1電源と工程2の第3電源が共通電源となる。 Next, the base material 4 gradually moves together with the movable gantry electrode 8 to the step 2 (in the figure, a region surrounded by a two-dot chain line, the same applies hereinafter). In FIG. 4, the first electrode in step 1 and the third electrode in step 2 are common electrodes, and the first power source in step 1 and the third power source in step 2 are common power sources.
工程2では、移動架台電極(第3電極)8と角形電極(第4電極)3とにより対向電極(放電空間)が形成され、該対向電極間に高周波電界が印加され、放電ガス13及び酸化性ガス14を含有するガス2がガス供給管16を通して供給され、角形電極3に形成されたスリット6を通り放電空間に流出し、放電プラズマにより励起され、移動架台電極8上に置かれた基材4の表面を励起されたガス2(図中、38)に晒すことにより、基材表面の薄膜が酸化処理される。移動架台電極8には支持台9上を定速で移動、停止することが可能な移動手段(不図示)を有している。 In step 2, a counter electrode (discharge space) is formed by the movable gantry electrode (third electrode) 8 and the square electrode (fourth electrode) 3, and a high frequency electric field is applied between the counter electrodes, and the discharge gas 13 and the oxidation gas are oxidized. A gas 2 containing a reactive gas 14 is supplied through a gas supply pipe 16, passes through a slit 6 formed in the rectangular electrode 3, flows into a discharge space, is excited by discharge plasma, and is placed on a movable gantry electrode 8. By exposing the surface of the material 4 to the excited gas 2 (38 in the figure), the thin film on the substrate surface is oxidized. The moving gantry electrode 8 has moving means (not shown) capable of moving and stopping on the support table 9 at a constant speed.
また、ガス2の温度を調整するため、供給パイプ16の途中に温度調節手段17を有することが好ましい。 In order to adjust the temperature of the gas 2, it is preferable to have a temperature adjusting means 17 in the middle of the supply pipe 16.
この工程1の薄膜形成と工程2の酸化処理工程間を移動架台で複数回往復することにより、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。 A thin film having a desired film thickness can be formed by reciprocating between the thin film formation in step 1 and the oxidation treatment step in step 2 a plurality of times using a movable frame.
第1電極(移動架台電極)8には第1電源31が接続され、第2電極7には第2電源33が接続され、それらの電極と電源の間には各々第1フィルター32と第2フィルター34が接続されている。第1フィルター32は第1電源31からの周波数の電流を通過しにくくし、第2電源33からの周波数の電流を通過し易くし、また、第2フィルター34はその逆で、第2電源33からの周波数の電流を通過しにくくし、第1電源31からの周波数の電流を通過し易くするというそれぞれの機能が備わったフィルターを使用する。 A first power source 31 is connected to the first electrode (moving gantry electrode) 8, a second power source 33 is connected to the second electrode 7, and a first filter 32 and a second filter are connected between these electrodes and the power source, respectively. A filter 34 is connected. The first filter 32 makes it difficult to pass a current having a frequency from the first power supply 31 and makes it easy to pass a current having a frequency from the second power supply 33, and the second filter 34 is vice versa. Filters having respective functions of making it difficult to pass a current having a frequency from the first power source 31 and making it easy to pass a current having a frequency from the first power source 31 are used.
図4の大気圧プラズマ処理装置の工程1では、第1電極8と第2電極7から構成され対向電極間に、第1電極8には第1電源31からの周波数ω1、電界の強さV1、電流I1の第1の高周波電界が印加され、また第2電極7には第2電源33からの周波数ω2、電界の強さV2、電流I2の第2の高周波電界が印加されるようになっている。第1電源31は第2電源33より高い高周波電界の強さ(V1>V2)を印加出来、また第1電源8の第1の周波数ω1は第2電源33の第2の周波数ω2より低い周波数を印加出来る。 In step 1 of the atmospheric pressure plasma processing apparatus of FIG. 4, the first electrode 8 and the second electrode 7 are arranged between the counter electrodes, and the first electrode 8 has a frequency ω1 from the first power source 31 and an electric field strength V1. The first high-frequency electric field of current I1 is applied, and the second high-frequency electric field of frequency ω2, electric field strength V2, and current I2 from the second power source 33 is applied to the second electrode 7. ing. The first power supply 31 can apply a higher frequency electric field strength (V1> V2) than the second power supply 33, and the first frequency ω1 of the first power supply 8 is lower than the second frequency ω2 of the second power supply 33. Can be applied.
同様に、工程2では第3電極8(第1電極と共通)と第4電極3から構成されている対向電極間に、第1電極8からは第1電源31からの周波数ω1、電界の強さV1、電流I1の第1の高周波電界が印加され、また第4電極3からは第4電源35からの周波数ω4、電界の強さV4、電流I4の第4の高周波電界が印加されるようになっている。 Similarly, in step 2, the frequency ω1 from the first power source 31 and the strength of the electric field are increased from the first electrode 8 between the counter electrode composed of the third electrode 8 (common to the first electrode) and the fourth electrode 3. The first high-frequency electric field having the current V1 and the current I1 is applied, and the fourth electrode 3 is applied with the frequency ω4 from the fourth power source 35, the electric field strength V4, and the fourth high-frequency electric field having the current I4. It has become.
第1電源31は第4電源35より高い高周波電界の強さ(V1>V4)を印加出来、また第1電源8の第1の周波数ω1は第4電源35の第2の周波数ω4より低い周波数を印加出来る。 The first power supply 31 can apply a higher frequency electric field strength (V1> V4) than the fourth power supply 35, and the first frequency ω1 of the first power supply 8 is lower than the second frequency ω4 of the fourth power supply 35. Can be applied.
また、図4に前述の高周波電界の強さ(印加電界強度)と放電開始電界の強さの測定に使用する測定器を示した。25及び26は高周波電圧プローブであり、27及び28はオシロスコープである。 FIG. 4 shows a measuring instrument used to measure the strength of the high-frequency electric field (applied electric field strength) and the strength of the discharge starting electric field. Reference numerals 25 and 26 are high-frequency voltage probes, and reference numerals 27 and 28 are oscilloscopes.
上述の様に、対向電極を形成する角形電極7と移動架台電極8には周波数の異なる2種の高周波電圧を印加することにより、窒素ガスのような安価なガスを用いても良好なプラズマ放電を形成することが可能であり、その後速やかに酸化雰囲気での処理を施すことにより、優れた性能を有する薄膜を形成することが可能である。尚、本装置はガラス等の平板基材を用いた枚葉の薄膜形成に適しており、特に導電性が高く、エッチング処理が容易な透明導電膜の形成に適するものである。 As described above, by applying two types of high-frequency voltages having different frequencies to the rectangular electrode 7 and the movable gantry electrode 8 forming the counter electrode, a good plasma discharge can be achieved even if an inexpensive gas such as nitrogen gas is used. It is possible to form a thin film having excellent performance by performing treatment in an oxidizing atmosphere immediately thereafter. This apparatus is suitable for forming a thin film of a single wafer using a flat substrate such as glass, and is particularly suitable for forming a transparent conductive film having high conductivity and easy etching.
本発明においては、透明導電膜を形成する際には、図5に示すような遮蔽羽根を有する薄膜形成装置を用いることが更に好ましい。図5(a)は薄膜形成装置の平面図であり、同図(b)は正面図である。工程1においては、2枚の電極板と2個のスペース材44により中央にガスを通すスリット55を形成した角形電極(第2電極)41と移動架台電極(第1電極)42とで対向電極を構成している。供給パイプから供給されたガス1は、スリット55の出口から放電空間に吹き出され、角形電極(第2電極)41底面と移動架台電極(第1電極)42の間隙で形成される放電空間でプラズマにより励起される。移動架台電極42上の基材4は励起されたガス1(図中、37′)に晒され薄膜が形成される。移動架台電極42は基材4を載せたまま徐々に移動し、基材4上に形成された薄膜を工程2へ移動して行く。酸化性ガスの供給パイプから供給されたガス2は、同様に放電空間において励起され、工程1で形成した薄膜を励起されたガス2(図中、38′)に晒す。上記装置は、角形電極41、43の両側に遮蔽羽根48、49を設けたものであり、透明導電膜の製膜においては、工程2の酸化雰囲気は極少量の酸素を必要とするもので、大気中の酸素は過剰量を含有しており、大気の影響を抑制し、制御された酸素濃度を基材表面に供給するのに適している。 In the present invention, it is more preferable to use a thin film forming apparatus having shielding blades as shown in FIG. 5 when forming a transparent conductive film. FIG. 5A is a plan view of the thin film forming apparatus, and FIG. 5B is a front view. In step 1, a counter electrode is composed of a square electrode (second electrode) 41 and a movable gantry electrode (first electrode) 42 in which a slit 55 through which gas passes through the center by two electrode plates and two space members 44 is formed. Is configured. The gas 1 supplied from the supply pipe is blown into the discharge space from the outlet of the slit 55, and plasma is generated in the discharge space formed by the gap between the bottom surface of the square electrode (second electrode) 41 and the movable frame electrode (first electrode) 42. Excited by. The substrate 4 on the movable gantry electrode 42 is exposed to the excited gas 1 (37 'in the figure) to form a thin film. The movable gantry electrode 42 gradually moves while the base material 4 is placed, and moves the thin film formed on the base material 4 to the step 2. The gas 2 supplied from the oxidizing gas supply pipe is similarly excited in the discharge space, exposing the thin film formed in step 1 to the excited gas 2 (38 'in the figure). In the above apparatus, the shielding blades 48 and 49 are provided on both sides of the square electrodes 41 and 43, and in the formation of the transparent conductive film, the oxidizing atmosphere in step 2 requires a very small amount of oxygen. Oxygen in the atmosphere contains an excessive amount and is suitable for suppressing the influence of the atmosphere and supplying a controlled oxygen concentration to the substrate surface.
実施例1
以下の製膜条件にて帯電防止層として透明導電膜を形成した透明部材サンプル1を形成した。
Example 1
A transparent member sample 1 in which a transparent conductive film was formed as an antistatic layer was formed under the following film forming conditions.
ガラス基材として320mm×40mm×3mm厚さの化学強化ソーダガラス10枚を用い、特開2004−67394号公報に記載の方法によりトップ面とボトム面を識別し、ボトム面を上にして短冊状に10枚横並びに並べて320mm×400mmのエリアで透明導電膜を形成した
図4に示した大気圧プラズマ装置を用い、透明導電膜の膜厚が10nmとなるように以下の方法で作製した。
Ten sheets of chemically strengthened soda glass having a thickness of 320 mm × 40 mm × 3 mm are used as the glass substrate, and the top surface and the bottom surface are identified by the method described in JP-A-2004-67394, and the bottom surface is a strip shape. A transparent conductive film was formed in an area of 320 mm × 400 mm side by side, and the atmospheric pressure plasma apparatus shown in FIG. 4 was used to produce a transparent conductive film having a thickness of 10 nm by the following method.
〔工程1:製膜工程〕
電源(ノダRfテクノロジー社製NR7N27M−01)
ω:27MHz、V:0.28kV、I:8mA、出力密度:4.7W/cm2
電極間ギャップ:1.0mm
(ガス1条件)
テトラメチルスズ気化用Arガス:0.2L/min、15℃
放電ガス:Ar、90L/min
還元性ガス:H2、0.8L/min
〔工程2:酸化工程〕
電源(工程1と共通)
ω:27MHz、V:0.17kV、I:15mA、出力密度:13W/cm2
放電ギャップ:1.5mm
(ガス2条件)
放電ガス:Ar、70L/min
酸化性ガス:O2、0.3L/min
〔SaとSbの評価〕
得られたガラスを3mmピッチで2端子法による抵抗値測定を行い、領域Saと領域Sbを区別したところ、図1に示すように、Saは全投影面積の中心部にあり、Sbはその外周に形成されていた。Saは全投影面積の50%を占め、またSbは全投影面積の50%を占めていた。
[Step 1: Film-forming step]
Power supply (NR7N27M-01 made by Noda Rf Technology)
ω: 27 MHz, V: 0.28 kV, I: 8 mA, output density: 4.7 W / cm 2
Gap between electrodes: 1.0mm
(Gas 1 condition)
Tetramethyltin vaporizing Ar gas: 0.2 L / min, 15 ° C
Discharge gas: Ar, 90 L / min
Reducing gas: H 2 , 0.8 L / min
[Process 2: Oxidation process]
Power supply (common with process 1)
ω: 27 MHz, V: 0.17 kV, I: 15 mA, output density: 13 W / cm 2
Discharge gap: 1.5mm
(Gas 2 condition)
Discharge gas: Ar, 70 L / min
Oxidizing gas: O 2 , 0.3 L / min
[Evaluation of Sa and Sb]
The obtained glass was subjected to resistance measurement by a two-terminal method at a pitch of 3 mm, and the region Sa and the region Sb were distinguished. As shown in FIG. Was formed. Sa accounted for 50% of the total projected area, and Sb accounted for 50% of the total projected area.
また、電極巾、ガラス基材の保持方法、放電ガス条件、ギャップ、原料供給量等を適宜変更して表1に示すSa、Sbとなるようなサンプル2〜8を作製した。 Further, Samples 2 to 8 having Sa and Sb shown in Table 1 were prepared by appropriately changing the electrode width, glass substrate holding method, discharge gas conditions, gap, raw material supply amount, and the like.
(サンプル9:比較例の作製)
320mm×400mm×3mm厚化学強化ソーダガラスのエリアに帯電防止層を形成し、形成後、中心領域で320mm×40mm×3mm厚の大きさに切り出した。
(Sample 9: Production of comparative example)
An antistatic layer was formed in an area of 320 mm × 400 mm × 3 mm thick chemically strengthened soda glass, and after the formation, it was cut into a size of 320 mm × 40 mm × 3 mm in the central region.
(帯電量の測定)
帯電量の測定方法;
自動原稿搬送方式の複写機としてコニカミノルタ社製 bizhub 350を用い、搬送原稿読取部の透明部材(図2のG1参照。)に、透明導電膜が形成された面とは反対の面を通紙面として、各透明部材サンプル1〜9を装着し、通紙速度200mm/sにおいて坪量80g/m2のA4サイズの普通紙を100枚通紙した後、温度25℃湿度50%の環境下において、(株)キーエンス社製の高精度静電気センサSKを用いて、非接触方式で各透明部材の面上の帯電量を測定した。
(Measurement of charge amount)
Method for measuring charge amount;
Using a bizhub 350 manufactured by Konica Minolta as an automatic document conveyance type copier, the surface opposite to the surface on which the transparent conductive film is formed is passed through the transparent member (see G1 in FIG. 2) of the conveyance document reading unit. Each transparent member sample 1 to 9 is mounted, and after passing 100 sheets of A4 size plain paper with a basis weight of 80 g / m 2 at a paper passing speed of 200 mm / s, in an environment where the temperature is 25 ° C. and the humidity is 50%. The amount of charge on the surface of each transparent member was measured by a non-contact method using a high-precision electrostatic sensor SK manufactured by Keyence Corporation.
各サンプルの測定結果を表1に示す。 Table 1 shows the measurement results for each sample.
尚、帯電防止層として透明導電膜を形成しないガラスを用いた場合は、帯電量が5000Vであった。 In addition, when the glass which does not form a transparent conductive film was used as an antistatic layer, the charge amount was 5000V.
表1の結果から分かるように、表面抵抗の低い領域(Sa)と高い領域(Sb)の面積を本発明の範囲とすることにより、優れた帯電防止性能が得られることが分かった。 As can be seen from the results in Table 1, it was found that excellent antistatic performance can be obtained by setting the area of the low surface resistance region (Sa) and high region (Sb) within the scope of the present invention.
実施例2
実施例1で作製した各読取用の透明部材を用い、各ガラス基材の両面にディップコート法により低摩擦防汚膜として下記フッ素原子含有膜を付与した。
Example 2
Using the transparent members for reading prepared in Example 1, the following fluorine atom-containing films were applied to both surfaces of each glass substrate as a low friction antifouling film by a dip coating method.
フッ素原子含有膜を形成するシランカップリング剤としては、ダイキン社製オプツールDSXを住友3M社製HFE−7100で0.1%に希釈し、該溶液中にガラス基材を浸積し、液滴を切り乾燥した。 As a silane coupling agent for forming a fluorine atom-containing film, Daikin Optool DSX is diluted to 0.1% with HFE-7100 manufactured by Sumitomo 3M Co., and a glass substrate is immersed in the solution. And then dried.
《評価》
得られた各読取用透明部材を用いて下記の評価を行った。
<Evaluation>
The following evaluation was performed using each obtained transparent member for reading.
〈強制摩耗試験〉
摩耗試験機HEIDON−14DR(HEIDON社製)を用い、各読取用透明部材の通紙面(透明導電膜を形成した面と反対の面)と、連量55kgのコピー用紙面とを、1kg/cm2、20mm/secで、5000回の繰り返し摩耗試験を実施した。
<Forced wear test>
Using an abrasion tester HEIDON-14DR (manufactured by HEIDON), the sheet passing surface of each reading transparent member (the surface opposite to the surface on which the transparent conductive film is formed) and the copy sheet surface with a continuous weight of 55 kg are 1 kg / cm. 2. Repeated wear test was repeated 5000 times at 20 mm / sec.
〈接触角の測定〉
各読取用透明部材の上記強制摩耗試験の前後における表面の接触角をERMA社製のG−1接触角測定器を用いて測定した。
<Measurement of contact angle>
The contact angle of the surface of each transparent reading member before and after the forced wear test was measured using a G-1 contact angle measuring instrument manufactured by ERMA.
《実機テスト》
〈ゴミ付着、黒スジ〉
コニカミノルタ社製;bizhub 350を用い、図3に示す画像読取部のG1の部分に各透明部材サンプルを適用(透明導電膜を形成した面を光源側として)して実写評価を行なった。
《Real machine test》
<Dust adhesion, black streaks>
Using a bizhub 350 manufactured by Konica Minolta Co., Ltd., each transparent member sample was applied to the G1 portion of the image reading section shown in FIG.
連量が55kgの市販A4用紙を原稿として使用し、20万枚自動連続通紙を実施した。通紙後、連量55kgの市販A4用紙上に、JIS規格セロハンテープ(ニチバン社製)を20mm長さに市販テープカッターにて切断したものを縦14列、横7列に一面に張った評価用原稿を準備し、前記評価装置に4回通紙した。4枚目にプリントされた画像に写った黒スジの本数を故障として評価、更に通紙後、天板を開き、読取ガラス上に堆積した異物の数をゴミ付着数として評価した。 Commercially available A4 paper having a continuous weight of 55 kg was used as a manuscript, and 200,000 sheets were automatically continuously fed. After passing the paper, a JIS standard cellophane tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd.) cut to a length of 20 mm with a commercial tape cutter on a commercially available A4 paper with a continuous weight of 55 kg was stretched across 14 rows and 7 rows A manuscript was prepared and passed through the evaluation device four times. The number of black streaks appearing in the image printed on the fourth sheet was evaluated as a failure. Further, after passing the paper, the top plate was opened, and the number of foreign matters deposited on the reading glass was evaluated as the number of adhered dust.
〈マジック拭き取り試験〉
読取用透明部材のローラで押されて通紙された部分に市販油性黒マジックインク(M500−T1)を用いてマジック拭き取り試験を行った。
<Magic wiping test>
A magic wiping test was performed using a commercially available oily black magic ink (M500-T1) on the portion of the transparent member for reading that was pushed by the roller and passed through.
マジック拭き取りの評価基準は以下の通りである。 The evaluation criteria for magic wiping are as follows.
◎:書けない、よくはじく
○:書けない、はじく
△:書けるがふき取れる
×:ふき取れない
〈画質〉
上記試料を用い、下記ランクで目視により画質を評価した。
◎: Cannot write, repels well ○: Cannot write, repels △: Can write but wipe off ×: Cannot wipe off <Image quality>
Using the above samples, the image quality was visually evaluated at the following ranks.
◎:筋ノイズ、点状故障なし
○:筋ノイズ、点状故障ほとんどなし
△:筋ノイズ、点状故障ややあり
×:筋ノイズ、点状故障多い
各評価した結果を表2に示す。
:: Muscle noise, no point failure ○: Muscle noise, almost no point failure △: Muscle noise, point failure or slightly present ×: Muscle noise, many point failures Table 2 shows the results of each evaluation.
本発明の透明部材は、比較試料に比べ、ゴミ付着数や黒スジ本数が非常に少なく良好な結果を示した。また、通紙面に低摩擦防汚膜を形成した読取用透明部材はマジック拭き取り試験でも良好な結果を示し、更に優れた効果を示すことが分かった。 The transparent member of the present invention showed good results with very few dust deposits and black streaks compared to the comparative sample. Further, it was found that the reading transparent member in which the low friction antifouling film was formed on the paper passing surface showed a good result even in the magic wiping test and showed a further excellent effect.
1a 透明部材
1b ガラス基材
1c 透明導電膜
1d 低摩擦防汚膜
3,7 角形電極
4 基材
8 移動架台電極(第1電極)
9 支持台
10 放電ガス
11 薄膜形成ガス
12 補助ガス
13 放電ガス
14 酸化ガス
31,33,35 高周波電源
101 画像形成装置
122、124 給紙トレイ
130、131 ミラーユニット
135 CCD
AA 本体ユニット
A 自動原稿搬送手段
B 原稿画像読取手段
C 画像処理手段
D 画像書き込み手段
E 画像形成手段
F 給紙手段
G1,G2 読み取り用ガラス部材
H 定着手段
J 搬送手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Transparent member 1b Glass base material 1c Transparent conductive film 1d Low-friction antifouling film 3,7 Square electrode 4 Base material 8 Moving mount electrode (first electrode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Support stand 10 Discharge gas 11 Thin film forming gas 12 Auxiliary gas 13 Discharge gas 14 Oxidizing gas 31, 33, 35 High frequency power supply 101 Image forming apparatus 122, 124 Paper feed tray 130, 131 Mirror unit 135 CCD
AA Main unit A Automatic document conveying means B Document image reading means C Image processing means D Image writing means E Image forming means F Paper feeding means G1, G2 Reading glass member H Fixing means J Conveying means
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