JPH06256936A - 真空蒸着システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸散されるべき材料をより迅速に装入するこ
とができる改良された真空蒸着システムを提供する。 【構成】 少なくとも１つの開口端部を有すると共に軸
方向に位置合わせされたスロットを有する抵抗加熱可能
な円筒形のるつぼと上記の円筒形るつぼ内にこれと同心
に位置する中空の円筒形挿入部材を有する真空蒸着用の
コンテナを開示し、上記の挿入部材は上記のるつぼの上
記のスロットと位置合わせされたスロット、密閉端部お
よび上記の導電性の円筒形るつぼの導電率よりも小さい
導電率を有する。この真空蒸着用のコンテナは真空蒸着
の工程に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に真空蒸着シス
テムに関し、更に詳しくは、蒸散可能な材料を真空蒸着
する装置とプロセスに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真画像形成部材は、少なくとも１
つの層が電荷発生機能を実行し、他の層が電荷キャリア
搬送機能を実行する連続層によって構成されることが可
能であり、または発生と搬送の両方の機能を実行する単
一層によって構成されることも可能である。電子写真板
は、プレート、ドラム、可撓性のある写真感光体のウェ
ブ・シート、可撓性のあるベルト等の形態をとることが
可能である。

【０００３】１つまたは複数の光電導層は、種々の材料
によって形成することが可能である。光電導材料が蒸散
可能でありかつ蒸散温度で分解しないなら、これらの材
料は、しばしば真空蒸着によって堆積させることが可能
である。同様に、蒸散可能な材料は、太陽電池、装飾用
のパッケージ用の金属層、コンデンサ、ガラスに対する
光学的コーティング等の種々の他の用途のために真空蒸
着することが可能である。

【０００４】非晶性のセレンをベースとする電子写真画
像形成部材は、全整色の応答を改善し、速度を増加させ
かつ色彩の複写能力を改善するために改良されてきた。
これらの素子は、一般的にセレンとテルルおよび（また
は）ヒ素との合金をベースにしている。これらのセレン
電子写真画像形成部材は、単一の層を有する素子として
製作することが可能であり、これらの素子は電荷の発生
と電荷の搬送の両方の機能を実行するセレン−テルル、
セレン−ヒ素またはセレン−テルル−ヒ素合金によって
構成される。このセレン電子写真画像形成部材は、また
例えば、セレン合金の搬送層およびこれと連続するセレ
ン合金の発生層のような複数の層によって構成すること
も可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】写真感光体板を製作す
る一般的な方法には、セレン合金を真空蒸着して基板上
に電子写真画像形成層を形成する方法がある。テルル
は、光導電体のスペクトルに対する感度を増強する目的
のために添加物として含まれている。ヒ素は、疲労特性
を改善しかつ結晶化に対する保護 (passivating)と電気
的な性質を改善する目的のため、添加物として含まれ
る。一般的に、テルルの添加物はセレン合金のベース層
上に堆積された薄いセレン−テルル合金として含まれ、
これはＳｅＴｅの写真発生特性の利点を達成すると共に
ＳｅＡｓ合金の搬送特性の利点を達成するために行われ
る。蒸散中のテルルおよび（または）ヒ素の組成物の分
別蒸散は、真空蒸着中に堆積されたセレン合金層内の濃
度勾配の結果として発生する。従って、「分別蒸散」と
いう用語は、真空蒸着された合金の薄膜の化学量論に於
ける不均一物を指すために使用される。分別蒸散は、二
元合金、三元合金およびその他の多元合金の固相または
液層に存在する分子種の分圧の差の結果として発生す
る。合金の分別蒸散はカルコゲナイド合金の一般的な問
題である。不純物を添加した写真感光体を製作する場合
に重要な要素は、セレン合金の層の蒸散中にテルルおよ
び（または）ヒ素のような合金成分の分別蒸散を制御す
ることである。テルルおよび（ヒ素）の分別蒸散の制御
が特に重要である理由は、最上面のテルル（ＴＳＴ）ま
たは最上面のヒ素（ＴＳＡ）と呼ぶ基板の最上面に於け
るテルルおよび（または）ヒ素の部分的な濃度が、ゼロ
グラフィックの感度、電荷受容性、暗部の放出 (derk d
ischarge) コピーの品質、写真感光体の疲労および結晶
化に対する抵抗に直接影響を及ぼすからである。一層で
ヒ素の含有量が低いセレン合金の写真感光体の場合、分
別蒸散に起因する最上部面におけるヒ素の濃縮によっ
て、また蒸着された膜の網状のしわが顕著に発生する。
ヒ素の含有量の低い合金がベース層または搬送層として
含まれている２層または多層の写真感光体の場合、上部
層との界面でヒ素を濃縮することによって、顕著な残留
物サイクル・アップの問題 (residual cycle up proble
ms) が発生する可能性がある。１層のテルル−セレン合
金写真感光体の場合、分別蒸散によって最上面にテルル
が濃縮することによって、不当に感度が強化されて、電
荷受容性が弱くなり、暗部の放出が強化される。テルル
合金が発生層として含まれている２層または多層の写真
感光体の場合、テルルの合金層の上面でテルルを濃縮す
る結果、同様な不当な感度の強化、電荷受容性の弱体
化、および暗部の放出の増加が発生する可能性がある。

【０００６】写真感光体を製作する他の一般的な技術に
は、有機または無機ピグメントを真空蒸着して電荷発生
薄層を形成する方法が含まれる。この電荷発生層はより
厚い電荷搬送層と共に基板上に電子写真画像形成層を形
成する。この電荷発生層の一般的な厚さは、約0.０５μ
ｍと約１μｍの間であり、約0.１μｍないし約0.５μｍ
が好ましい。ピグメント材料は、赤の感度に対してテル
ルの高い濃度を有するセレン・テルル合金によって構成
されるか、または熱的に安定したフタロシアニン、ペリ
レンまたは他の多環式ピグメントのような有機ピグメン
トによって構成することが可能である。これらの有機ピ
グメントは、真空中で４００℃以上の温度に加熱される
と昇華する。これらは溶解してるつぼと良好な熱的接触
を行なわないため、これらは等温のソース (isothermal
source)から真空蒸着されるのが好ましい。更に、これ
らのピグメントは、金属またはその他の不純物の存在下
で真空内の不活性コンテナ内では高い温度で安定してい
るが、これらは部分的に分解または反応する可能性があ
る。従って、蒸散源は、石英のような不活性な材料から
作られるのが好ましい。

【０００７】材料の熱による蒸散と真空蒸着には２種類
の技術が使用される。固体表面から直接行われる自由蒸
散（場合によってラングミュラー蒸散と称する）は、浅
い開口部を有するるつぼのソースに近いものであり、最
も一般的に使用されている技術である。開口したるつぼ
のソースからのこの種の自由な蒸散によって、セレンと
ヒ素および（または）テルルの混合物のような多成分の
蒸散材料の分別蒸散が促進される。クヌーセン法と呼ぶ
他の技術の場合、蒸散は等温の囲いまたは小さなオリフ
ィスを有するるつぼからの吹き出しとして行われる。囲
い内の蒸散面はオリフィスの大きさと比較して大きく、
内部に平衡圧力を保持している。周囲を囲ったクヌーセ
ン型のソースには２つの利点がある。すなわち、これら
の利点には、周囲を取り囲まれたソースによって導電性
の低い材料による局部的な蒸散によるスパッタを排除す
ることと、多成分材料を均衡させてこれが調和的に蒸散
することを可能にする圧力条件を選択する場合により大
きな選択の範囲を与えることがある。多成分材料が均衡
し調和して蒸散する場合、堆積された塗膜の組成は時間
に対して一定である。例えば、セレン、ヒ素および（ま
たは）テルル合金等の多くの蒸散可能な材料を適当な条
件下で調和して蒸散させることが可能である。狭くなっ
たスリットを有する管状のるつぼはクルーセンのセルに
近似し、これによって多成分材料の平衡と調和した蒸散
を達成することが可能になる。狭くなったスリットを有
する管状のるつぼの形状によって、コールド・スポッツ
やホット・スポットを使用しないで製作が可能になりか
つ均一な抵抗加熱が可能になる。

【０００８】狭くなったスリットまたはスロットを有す
る管状のるつぼによって優れた堆積を達成することが可
能であるが、狭いスリットの開口部を介して蒸着剤を装
入することは困難であり、時間がかかり、面倒であり、
また時のは不可能であるが、これは装入中の粒子の相対
的なサイズとクルーセン型のるつぼのスロットの幅によ
るものである。もしるつぼに対する装入を便利にするた
めにスリットの開口部を広くすれば、このるつぼの性能
は開口部を有するるつぼの性能に接近する。一方、装入
を可能にするための取り外し可能なカバーを有する複合
るつぼを製作するため、簡単な管の形状というコンセプ
トを放棄すれば、るつぼ内で均一な温度を保持すること
が困難になる。これは、また装入をより複雑（特に遊星
型のコーティング装置の場合）、困難、高価かつ時間の
かかるものにする。更に、コーティングの結果生ずる残
滓によってその後に形成される写真感光体層に欠陥が発
生する可能性があるので、るつぼから残留物を清掃する
必要がある。

【０００９】一般的に、るつぼとコーティングを行う基
板との間の距離を固定することが重要であるため、かつ
導電性のるつぼと電源との間には多くの電気的な接続が
使用されているため、るつぼは通常所定の場所に強固に
取り付けられ、これを取り外すことは困難でありまた時
間がかかる。更に、るつぼは通常真空チャンバ内に半永
久的に取り付けられているので、るつぼに蒸着剤を装入
し、これをクリーニングすると生産が遅延する。更に、
クヌーセン型のるつぼをクリーニングすることは、スロ
ットの幅が狭いため極めて困難である。

【００１０】

【先行技術の開示】

１９８９年６月２７日付の Badesha et alに対する米国
特許第4,８４2,９７３号明細書； １９７１年６月１日付の Matheson et al に対する米国
特許第3,５８2,６１１号明細書； １９７２年１月２５日付の Fox et alに対する米国特許
第3,６３7,９８０号明細書； １９７４年１１月５日付の Erhart et al に対する米国
特許第3,８４5,７３９号明細書；および １９７５年１月２１日付の Erhart et al に対する米国
特許第3,８６1,３５３号明細書が、先行技術として存在
する。

【００１１】従って、真空蒸着用の蒸散可能な材料用の
改良されたシステムに対する必要性が、引き続き存在す
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、蒸散させるべき材料をより迅速に装入することので
きる改良された真空蒸着用のコンテナを提供することで
ある。上記の目的およびその他の目的は、少なくとも１
つの開口端部を有すると共に軸方向に位置合わせされた
スロットを有する抵抗加熱可能な円筒形のるつぼと上記
の円筒形るつぼ内にこれと同心に位置する少なくとも１
つの中空の円筒形挿入部材によって構成される真空蒸着
用コンテナによって達成され、上記の挿入部材は上記の
るつぼの上記のスロットと位置合わせされたスロット、
密閉端部および上記の導電性の円筒形るつぼの導電率よ
りも小さい導電率を有する。

【００１３】本発明は、また少なくとも１つの開口端部
を有すると共に軸方向に位置合わせ可能なスロットを有
する導電性の円筒形るつぼと上記の円筒形るつぼ内にこ
れと同心に位置する中空の円筒形挿入部材によって構成
される真空蒸着用コンテナを設けるステップであって、
上記の挿入部材は上記のるつぼの上記のスロットと位置
合わせされたスロット、密閉端部および上記の導電性の
円筒形るつぼの導電率よりも小さい導電率を有する上記
のステップ、蒸散可能な固体材料を中空の円筒形挿入部
材に挿入するステップ、真空蒸着コンテナの近傍にコー
ティングすべ基板を載置するステップ、および円筒形の
るつぼを部分真空（partial vacuum) 中で加熱して蒸散
可能な材料を蒸散させてこの材料を近傍の基板に塗膜と
して堆積するステップによって構成される真空蒸着工程
を有する。

【００１４】

【実施例】添付図を参照することによって、本発明をよ
り完全に理解することができる。本発明を図を参照して
説明するが、これらの図は本発明を単に概略的に示すも
のであり、装置またはこれらの装置の構成要素の相対的
なサイズや寸法を示すことを意図するものではない。

【００１５】図１は中空で導電性の円筒形るつぼ１０を
示し、このるつぼ１０は開口端部１２と１４および幅の
狭いスリット開口部１６を有する。図２は中空でボート
状の円筒形挿入部材２０を示し、この挿入部材２０は閉
端部２２と２４および幅の広いスリット開口部２６を有
する。この幅の広いスリット開口部は蒸着剤を中空でボ
ート状の円筒形挿入部材２０に迅速かつクリーンな状態
で装入するのに役立つ。

【００１６】図３を参照して、中空でボート状の円筒形
挿入部材２０は、幅の広いスリット開口部２６を幅の狭
いスリット開口部１６と位置合わせして円筒形のるつぼ
１０内にこれと同心に位置する。円筒形のるつぼ１０の
各端部に溶接された導電性フランジ２８と３０は孔３２
と３４を有し、これらの孔にはボルト（図示せず）が挿
入され、これによって電源ケーブル（図示せず）をフラ
ンジに固定する。これらのフランジはまたるつぼ用の支
持部材を設け、また全ての適当な手段によって、いずれ
の適当な従来の真空コーティング用のハウジング（図示
せず）に固定されることもできる。バッフル３４をオプ
ションとして挿入部材２０の端部２２と２４の間で蒸散
剤（図示せず）の上部に位置させることにより、開口部
１６を介して蒸散した材料が視軸経路 (line of sight
exit) から逃げるのを防止するが、尚かつ装入の容易さ
と蒸気の排出を可能にしている。このバッルルはいずれ
の適当な形状でもよいが、代表的な断面形状には平面、
反転した正方形の「Ｕ」字形、反転した半円形等があ
る。一般的に、中空でボート状の円筒形挿入部材２０
は、コーティングを行う各基板に必要なコーティング幅
と同じ長さである。るつぼ１０の狭いスリットの開口部
１６は、コーティングを行うべき表面と平行に位置する
のが好ましい。コーティングを行うべき表面がドラムの
外部表面である場合、これらのドラムの軸は中空で導電
性の円筒形るつぼ１０の軸と平行に位置するのが好まし
い。同様に、コーティングを行うべきウェブ材料を支持
するローラの軸は、また中空で導電性の円筒形のるつぼ
１０の軸と平行に位置するのが好ましい。

【００１７】もし希望すれば、中空で導電性の円筒形る
つぼ１０は比較的長く、複数の比較的短いボート状の円
筒形挿入部材２０を取り囲んでもよい。ドラムが長い中
空のるつぼと平行でこれから間隔のあるマンドレル上に
支持されている場合、個々のボート状で円筒形の挿入部
材の長さは、通常各ドラムに必要なコーティング幅と同
じ長さである。同様に、幅の広いベルトの幅方向を横切
って複数のセグメント・ストリップにコーティングを行
う場合、（このベルトは、その後長手方向にスライスさ
れてこれをセグメント・ストリップに分離する）、個々
のボート状の円筒形挿入部材の長さは、通常各セグメン
ト・ストリップに必要なコーティング幅と同じ長さであ
る。円筒形挿入部材２０の外部表面と中空で導電性の円
筒形るつぼ１０の間のスペースを図２に示すが、円筒形
の挿入部材２０の外部表面と中空で導電性の円筒形るつ
ぼ１０との間の熱伝導を最大にするため、このようなス
ペースは全て無くするかまたは少なくとも最小にするの
が好ましい。円筒形挿入部材２０と中空で電導性の円筒
形るつぼ１０の組み合わせは、遊星コータ、イン−ライ
ン・コータ、ウェブ・コータ、静止した基板を有するコ
ータ等の全ての適当な従来の真空コーティング装置内の
真空蒸着用コンテナとして使用することが可能である。
代表的な遊星コータは、米国特許第3,８６1,３５３号明
細書および米国特許第3,８４5,７３９号明細書に開示さ
れ、これらの開示全体はここに参照として含まれてい
る。

【００１８】動作上、中空でボート状の円筒形挿入部材
２２には、幅の広いスリット開口部２６を介して蒸着剤
が装入される。蒸着剤を以前に装入した中空でボート状
の円筒形装入部材２０によってコーティングを行ってい
る間に、他の中空でボート状の円筒形挿入部材２０に予
め蒸着剤を装入することが可能であり、これによって、
空になった挿入部材を取り外し、その挿入部材をクリー
ニングし（もし必要であれば）、この挿入部材に蒸着剤
を装入し、この挿入部材をるつぼに再び取り付けるため
に費やされる時間を最小にすることができる。前のコー
ティング工程が完了すると、空になった中空でボート状
の円筒形挿入部材２０は中空で導電性の円筒形るつぼ１
０の開口端部１２または１４のいずれからかスライドし
て取り出され、予め蒸着剤を装入した挿入部材がるつぼ
１０の開口端部１２または１４のいずれかにスライドさ
せて挿入される。もし希望すれば、予め蒸着剤を装入し
た挿入部材をるつぼ１０の一方の開口端部に押し込み、
空になった挿入部材をるつぼ１０の他方の開口端部から
強制的に取り出してもよい。予め蒸着剤を装入した挿入
部材２０をるつぼ１０内にスライドによって取り付け、
コーティングを行うべき基板をるつぼの近傍に位置決め
した後、適当な部分的真空がるつぼ１０を内蔵したチャ
ンバとコーティングを行うべき基板（図示せず）に加え
られる。十分な電流がフランジ２８と３０に供給されて
るつぼ１０と挿入部材２０を加熱し、蒸着剤を蒸散させ
る。

【００１９】るつぼは、電気抵抗加熱によって加熱可能
である。このるつぼには、全ての適当な導電性加熱抵抗
材料を使用することができる。一般的に、抵抗によって
加熱可能なるつぼは、約１０^-2Ωと約１０³ Ωの間の抵
抗範囲を有している。一般的な導電性加熱抵抗材料に
は、ステンレス鋼、タンタル、タングステン、モリブデ
ン、ハステロイ（商標）等が含まれる。選択される比抵
抗は使用する電源によって決まる。電気的接続を行うた
めには、るつぼに固定されたフランジのような全ての適
当な手段を使用することができる。フランジには孔を開
けて、これを通してこのフランジ上に電気端子をボルト
によって取り付けることができる。るつぼの壁部は、る
つぼ自身を支持し高温で使用する場合の歪と反りに抵抗
するための十分厚くなければならない。一般的な肉厚
は、約0.２５mmないし約１mmである。高い電気抵抗を達
成するためには、薄い壁が好ましい。

【００２０】るつぼの内部の断面はいずれの適当な形状
でもよい。一般的な形状には、円形、楕円形、正方形、
長方形、三角形、５角形、６角形、８角形等が含まれ
る。るつぼの長さはコーティングを行うべき基板の幅よ
りも長いことが好ましい。るつぼに対して選択される内
部断面積は、このるつぼの意図された用途によって決ま
る。従って、例えば、少量の蒸着剤を堆積する場合に
は、るつぼの内部断面積は、これに従って小さい。約２
００cmの円周を有する６個の円筒形金属基板上に約５０
μｍの厚さのセレン合金の塗膜を形成のに使用するるつ
ぼの一般的な内部断面積は、約１９２cm² である。約２
Ｋm の長さのウェブ上に約0.２μｍの厚さを有する電荷
発生層を形成するのに使用するるつぼの一般的な内部断
面積は、約１２８cm² である。上記において、蒸着剤の
包装密度 (packing density)は約２５％であり、コーテ
ィング効率は約５０％であり、るつぼの約２５％未満に
充填が行われたと仮定した。

【００２１】るつぼのスロット幅の最大寸法は、るつぼ
の内部容積、堆積される材料の速度、および堆積中にる
つぼ内で達成すべき正の圧力によって決まる。従って、
るつぼの内部容積が小さければ、スロットの幅はより狭
いが、これは、蒸散された材料が狭いスロットを通って
コーティングを行うべき基板に対して実質的に均一に流
れるように蒸着中に十分な圧力が達成されることを保障
するためである。るつぼの内部容積によって、スロット
の幅は約５mmと約５０mmの間で変化することができる。
スロットの最小幅は、塗膜を真空蒸着する間にこのスロ
ットの詰まりを避ける必要性によって決められる。一般
的に、るつぼの内部断面積に対するスロット幅の比率は
約１：１００と約１：５の間である。有機ピグメントに
よって構成される材料を真空蒸着する場合のるつぼの内
部断面積に対するスロットの幅の例は、約１３mmのスロ
ット幅と約１７cm² の内部断面積を有するるつぼであ
る。一般的に、るつぼのスロットの長さは、コーティン
グを行うべき面積の幅よりも若干長い。るつぼの長さが
複数の基板の幅を横切って延びる場合、スロットは、る
つぼの剛性を強化し、コーティングを行っている基板の
端部の近傍に蒸着剤が堆積するのを妨げるマスクとして
機能する横方向の筋かいを任意に有することができる。

【００２２】この発明で使用するるつぼは、コーティン
グを行うべき基板と正しく位置合わせすることを保障す
るため、真空蒸着装置内に強固に取り付けることができ
る。このるつぼは、１つのコーティング動作から他のコ
ーティング動作に移行する度に、コーティング用ハウジ
ングから移動させる必要がない。このことによって、頻
繁に重い電源ケーブルを接続したり切り離したりする必
要性がなくなるが、もしこのような作業を行えば、コー
ティング動作を行う度に接続点の電気抵抗が変化し、こ
れによって真空蒸着した塗膜の品質と量に影響が与えら
れる。加熱および冷却を行う場合にるつぼが膨張および
収縮することができるように、その一端はるつぼの軸上
で自由に移動することができるように取り付けることが
できる。

【００２３】ボート状の挿入部材には、るつぼの導電率
よりも低い導電率を有する全ての適当な不活性の加熱抵
抗材料を使用することができる。このボート状の挿入部
材は導電性であってもよいが、この場合、その抵抗を考
慮してるつぼを加熱するのに必要な電流を決定しなけれ
ばならない。るつぼの一端から他端に流れる電流の１％
未満がボート状の挿入部材を通るように、この中空の円
筒形挿入部材は十分電気的に絶縁性であることが好まし
い。中空の円筒形挿入部材は、高い真空蒸着温度におい
て劣化せず、真空蒸着すべき材料と反応しないものでな
ければならない。導電性のるつぼの導電率よりも低い導
電率を有する一般的な熱抵抗材料には、石英ガラス、黒
鉛、アルミ酸化物、炭化ケイ素、炭化タンタル、セラミ
ック等がある。一般的に、挿入部材の材料は蒸着剤の材
料と反応せず、コーティング材料の残留物を除去するの
に有用な酸または強溶剤によって影響を受けないが、一
方酸または溶剤は、多くのるつぼの材料にとって腐蝕性
がある。もし希望すれば、挿入部材は使い捨てでもよ
い。

【００２４】挿入部材の壁部は、挿入部材を自己で支持
し、高温で使用されている間に歪と反りに対して抵抗を
有するように十分厚くなければならない。一般的な挿入
部材の肉厚は、約１mmから約１０mmである。一般的に、
るつぼの端部はコーティングされていない材料のない
(free of uncoated material)ドラムのウェブの領域と
位置合せされている。従って、挿入部材の各端部は、コ
ーティングされないままである基板の対応する端部と位
置合せされるのが好ましい。挿入部材の長さは、るつぼ
の長さよりも長くてもよく、同じでもよく、またこれよ
り短くてもよい。１つのるつぼに対して複数の挿入部材
を挿入することができる。挿入部材は、るつぼの長さよ
りも短い長さ（複数の挿入部材が含まれている場合に
は、これらを組み合わせた長さ）を有することが好まし
く、その結果、１つまたは複数の挿入部材は、加熱がよ
り均一に行われているるつぼ内でより中心に位置するこ
とが可能である。同じるつぼに種々の異なった長さの挿
入部材を使用することが可能である。従って、恒久的に
取り付けたるつぼを使用して異なった幅の塗膜を形成す
ることが可能であり、これによって、同じコーティング
作業中または連続するコーティング作業中に異なった幅
を有する異なった基板を収容することができる。挿入部
材の端部の壁は、るつぼの各開口端部を実質的に閉じる
ような形状にしなければならない。このように端部を閉
じることによって、るつぼ内の圧力を保持するのに役立
つ。

【００２５】挿入部材に使用するスロットの幅はかなり
広くてもよく、例えば、円形の断面を有する挿入部材の
直径と等しくてもよい。挿入部材のスロットの長さは容
積の大きなるつぼのスロットの幅と同じくらい短くても
よく、この場合、このるつぼのスロットは真空蒸着すべ
き特定の材料をこのるつぼに容易に装入することができ
る程度に十分広いものである。しかし、もしるつぼのス
ロットの幅が狭過ぎて蒸着すべき材料を装入するのに不
便であれば、挿入部材のスロットの幅はるつぼのスロッ
トよりも広く、真空蒸着すべき材料を容易に装入するの
に十分な幅でなければならない。また、例えるつぼのス
ロットの幅が真空蒸着すべき材料の最大粒子の寸法より
も小さくても、挿入部材のスロットの幅は真空蒸着する
べき材料の最大粒子の寸法よりも大きくなければならな
い。一般的なスロットの幅は、約2.５cmと約２５cmの間
である。合金を堆積する一般的な蒸着作業では、ヒ素と
セレンの合金は、融点が一致して真空蒸着することが可
能である。すなわち、５００mmの直径のるつぼの場合、
堆積物の組成は、１０mm未満および好ましくは５mm未満
の狭いるつぼの開口部を使用することによって、時間が
経過しても一定に保持される。

【００２６】一般的に、るつぼから挿入部材に対する熱
エネルギーの伝達を最大にし、蒸気が端部から出ていく
のを防止するため、円筒形の挿入部材はるつぼの内部と
ぴったりと適合することが好ましい。従って、挿入部材
の外部断面形状は、るつぼの断面形状と同じ形状を有す
ることが好ましい。これによって、挿入部材の外部表面
は、挿入部材とるつぼの両方の軸方向でこのるつぼの内
部表面の近傍と実質的に平行になることが保障される。

【００２７】もし希望すれば、１つ以上のバッフルを挿
入部材の内部に取り付け、真空蒸着すべき材料の表面と
るつぼのスロット開口部との間の全ての視軸経路を塞ぐ
ことができる。一般的なバッフルには、挿入部材の一端
から他端に延びるバッフル、および角部が９０°で逆
「Ｕ」字形の断面形状を有するバッフルが含まれる。こ
のバッフルの断面形状は、平面状、弓状、角状などのい
ずれの他の形状でもよい。

【００２８】１組の挿入部材をコーティング動作のため
にるつぼ内で使用しながら、同時に対応する組の挿入部
材を使用してこれに真空蒸着すべき材料を装入すること
ができるので、材料を装入された挿入部材は、材料を使
ってしまった挿入部材を取り外した直後にるつぼに挿入
することが可能である。更に、１つ以上の余分の組の挿
入部材を使用することによって、他の挿入部材が材料を
装入する作業に使用され、更に他の組の挿入部材がコー
ティング動作使用されている間に、幾つかの組の挿入部
材をクリーニングすることが可能である。るつぼが各端
部で開口している場合、新しい挿入部材をるつぼの一端
に挿入することによって、蒸着材料を使用してしまった
挿入部材を他端から押出すことができる。または押出用
の棒をるつぼの一端に挿入することによって、このるつ
ぼの他端から材料を使用してしまった挿入部材を押出す
ことが可能であり、従って、新しく材料を装入した挿入
部材を材料を使用してしまった挿入部材を取り外したる
つぼの同じ端部に挿入することが可能である。更に他の
装着および取り外しの手順が、これらの教示に照らして
明らかである。

【００２９】本発明の蒸着コンテナを使用して、全ての
適当な材料を真空蒸着することができる。これらの材料
は、有機物または無機物である。一般的な真空蒸着用の
無機材料には、セレン、セレン・ヒ素合金、セレン・ヒ
素・テルル合金、セレン・テルル合金、ハロゲンを添加
したセレン合金等が含まれる。二元合金、三元合金、四
元合金等を含む光電導カルコゲナイド合金を使用して、
真空蒸着した光電導層を形成することができる。一般的
なセレン電導合金にはセレン−テルル合金、セレン−ヒ
素合金、セレン−テルル−ヒ素合金、セレン−テルル−
塩素合金、セレン−ヒ素−塩素合金、セレン−テルル−
ヒ素−塩素合金等が含まれる。好適な光導電合金には、
セレンとテルル、ヒ素、またはテルルとハロゲン、ドー
ピング剤を含むまたは含まないヒ素との合金が含まれ
る。ここで使用しているように、セレン合金は、セレン
と他の元素添加物との金属間化合物として定義され、こ
こでこれらの構成要素比率は化学量論的組成とは一致し
ない。セレンの光電導合金は、唯一の光電導層としての
コーティングを行ったまたはコーティングを行わない基
板のみにコーティングすることが可能であり、またはこ
れは、セレンまたはセレン合金の搬送層および（また
は）保護用のオーバコート層のような１つ以上の他の層
と組み合わせて使用することもできる。一般的に、セレ
ン−テルル合金は、約５重量％と約４０重量％の間のテ
ルルと重量比で百万部に対して最高約７０部の塩素と重
量比で百万部に対して最高約１４０部のヨー素によって
構成されるグループから選択されたハロゲンによって構
成されることが可能であり、これらは、残り全てがセレ
ンである合金の合計重量に基づくものである。セレン−
ヒ素合金は、例えば、約0.０１重量％と約５０重量％の
間のヒ素と重量比で百万部に対して最高約２００部の塩
素と重量比で百万部に対して最高約１０００部のヨー素
によって構成されるグループから選択されたハロゲンに
よって構成され、これらは、残り全てがセレンである合
金の合計重量に基づくものである。セレン−テルル−ヒ
素合金は、約５重量％と約４０重量％の間のテルル、約
0.１重量％と約５重量％の間のヒ素および重量比で百万
部に対して最高約２００部の塩素と最高約１０００部の
ヨー素のグループから選択されたハロゲンによって構成
され、これらは、残り全てがセレンである合金の合計重
量に基づくものである。「セレンの合金」と「セレン合
金」という表現は、ハロゲンをドーピングした合金とハ
ロゲンをドーピングしない合金を含むことを意図するも
のである。電子写真画像形成部材内の光電導層として使
用される場合、光電伝導セレン合金層の厚さは、一般的
に約0.１μｍと約４００μｍの厚さの間である。

【００３０】セレン−テルル合金光電導層とセレン−テ
ルル−ヒ素合金の光電導層は、しばしば電荷輸送層と組
み合わせて電荷発生層として使用される。電荷搬送層
は、通常支持基板と電荷発生用のセレン合金光電導層と
の間に位置する。一般的に、セレン−テルル合金は、合
金の合計重量を基礎にして、約６０重量％ないし約９５
重量％のセレンと約５重量％ないし約４０重量％のテル
ルから構成される。セレン−テルル合金は、またセレン
の結晶を最小にするための３５重量％未満のヒ素および
重量比で百万部に対して１０００部未満のハロゲンのよ
うな他の成分から構成することができる。好適な実施例
の場合、光電導電荷発生用のセレン合金層は約５重量％
と約２５重量％との間のテルル、約0.１重量％と約４重
量％との間のヒ素、および重量比で百万部に対して最高
約１０部の塩素と重量比で百万部に対して最高約３００
部のヨー素のグループから選択されたハロゲンおよび残
りがセレンによって構成される。最適の結果を得る組成
は、用途によって決まる。一般的に、一様に均質な組成
の蒸着層内で達成すること、すなわち大きな分別蒸散を
発生することなく合金の材料を蒸散させるのが望まし
い。テルルの水準が高くなると、写真感光体の光に対す
る感度が高くなり過ぎると共に暗減衰が高くなり、これ
に対応してテルルの水準が低くなると、光に対する感度
が低くなりコピーの品質が低下する。幾つかの用途で
は、ヒ素の水準が約４重量％と高くなると、暗減衰が高
くなり、循環安定性 (cycling stability)の問題と写真
感光体の表面の網状化が発生する。熱による結晶化に対
する非晶質セレンの写真感光体の抵抗力は約１重量％以
下のヒ素の小滴の濃縮物として劣化し始める。塩素の含
有量が塩素百万重量部に対して約７０部以上に上昇する
と、写真感光体は過剰な暗減衰を示し始める。

【００３１】本発明のプロセスで使用する無機粒子は、
一般的に、ショット（ビーズ）粒子またはペレット粒子
の形状のいずれかである。しかし、これらの粒子は、も
し希望すれば、また塊状の形態でもよい。一般的に、セ
レン合金のショット（ビーズ）の粒子を得るには、従来
の適当ないずれかの方法によってセレンと添加剤を共に
溶離することによってセレン合金の成分を結合させる。
溶融されたセレン合金は、次に適当ないずれかの方法に
よってショットされる。ショットは、通常合金の溶融し
た小滴を水のような冷却剤で冷却することによって行わ
れ、ショットまたはビーズの形態をしたより大きな粒子
の合金を形成する。合金のビーズを形成するためのショ
ットのプロセスは周知のものであり、例えば、米国特許
第4,４１4,１７９号明細書に開示され、この特許の開示
全体はここに参照として含まれている。合金のビーズ
は、例えば、約３００μｍと約３０００μｍの間の平均
サイズを有することができる。ペレット粒子は、ショッ
ト粒子を粉砕して粉末にし、その後この粉末を比較的大
きなペレットに圧縮することによってショット粒子から
作ることができる。非晶質のショットされた合金のペレ
ット化は、しばしば分別蒸散を制御する手段として使用
される。

【００３２】セレン合金のペレットを使用する場合、合
金のビーズまたは合金のビーズと小量のダスト粒子の組
み合わせを従来の高速グラインダまたは粉砕機で急速に
粉砕して約２００μｍ未満の平均粒子サイズを有する合
金の粒子を形成する。ビーズ粒子を粉末にして約２００
μｍ未満の平均粒子サイズを有する微細な合金粒子を形
成するため、適当ないずれの粉砕装置を使用することも
可能である。一般的な粉砕機にはハンマー・ミル、ジェ
ット・パルベライザー、ディスク・ミル等が含まれる。
使用した粉砕装置の効率によって、合金ビーズを粉砕し
て約２００μｍ未満の平均粒子サイズを有する合金の粒
子を形成するには、通常約５分未満しかかからない。も
し希望すれば、粉砕時間をもっと長くしてもよい。

【００３３】蒸着用のセレン合金を得る１つの方法は、
セレン合金のショット（ビーズ）を粉砕してこの粉砕さ
れた材料を一般的に重量が１５０−３００ｍｇで平均直
径が約６mm（6,０００μｍ）のペレット状の塊状物に圧
縮することである。これらのペレットは、蒸着中に合金
の分別蒸散を最小にするように設計された時間／温度曲
線を使用して真空コータ内で本発明のコンテナから蒸着
される。これらのペレットは、いずれの適当な形状でも
よい。一般的な形状には、円筒状、球状、立方体状、錠
剤状が含まれる。合金の粒子をペレットに圧縮するに
は、例えば、簡単なバンチ錠剤製造プレス、マルチ・パ
ンチ・ロータリー錠剤製造プレス等のようないずれかの
適当な装置が使用される。

【００３４】真空蒸着用の一般的な有機材料には、米国
特許第3,５７9,８９号明細書で開示されて金属を含有し
ないフタロシアニン、バナジル・フタロシアニンおよび
銅フタロシアニン、チタニル・フタロシアニンおよびク
ロロインジウム・フタロシアニン、ジブロモアンサンス
ロン (dibroanthanthrone)、ペリレン・ピグメント、モ
ナストール・バイオレット (Monastral violet) および
モナストール・レッドＹ、ジブロモ・アンサンスロン・
ピグメントの商標であるバット・オレンジ１およびバッ
ト・オレンジ３、ベンゾイミダゾール・ペリレン、イン
ドファスト・ダブル・スカーレット (Indofast Double
Scarlet)、インドファスト・バイオレット・レイクＢ、
インドファスト・ブリリアント・スカーレットおよびイ
ンドファスト・オレンジの商標でアライド・ケミカル社
から入手可能な多核芳香族キノン類等の金属フタロシア
ニン類を含むフタロシアニン類を含む。もし希望すれ
ば、他の適当な技術上周知の蒸散可能な材料も含むこと
ができる。

【００３５】一般的に、真空蒸着に使用される温度は、
真空蒸着されている材料を蒸散または昇華させるのに十
分なものでなければならない。加えられる部分真空は堆
積すべき特定の材料によって広い範囲で変化することが
できる。一般的に加えられる真空の範囲は、約１０^-2と
約１０^-6torrの間である。従って、例えば、セレン合金
を蒸着する間のチャンバの圧力は、約４×１０^-5torrの
オーダでよい。使用する特定の材料と加えられる真空の
種類によって、使用する一般的なコーティング温度は、
約２００℃と約８００℃の間である。蒸着は、通常約１
５ないし２５分で完了し、この場合の溶離セレン合金の
温度は約２５０℃と約５００℃の範囲である。当業者に
よってよく理解されているように、これらの範囲外の時
間、温度および圧力を使用することも可能である。セレ
ン合金層の堆積中基板の温度は約５０℃ないし約７０℃
の範囲に保持されるのが好ましい。セレン層を設けるた
めの更に詳細は、例えば米国特許第4,８４2,９７３号明
細書と米国特許第4,２９7,４２４号明細書に開示され、
これらの特許の開示全体はここに参照として含まれる。
昇華による有機ピグメントの蒸着は、一般的に約４００
℃と約６００℃の間の温度で行われる。移動中のウェブ
に対する堆積は、少なくとも約５メートル／分の速度な
いし経済性の理由から好ましくはより速い１００メート
ル／分の速度で行われる。このより速い速度には、勿
論、より高い蒸着温度を必要とする。重合したウェブの
基板がその軟化点以上に加熱されないことを保障するに
は、このウェブをるつぼの上の冷却シリンダ上に巻き付
ける。有機電荷発生層の堆積の更に詳細は、例えば米国
特許第4,５５5,４６３号明細書と米国特許第4,５８7,１
８９号明細書に開示され、これらの特許の開示は全体が
ここに含まれる。

【００３６】コーティングを行うべき基板は、不透明ま
たは実質的に透明であり、必要な機械的特性を有する多
くの適当な材料によって構成される。基板全体は１層の
材料によって構成されてもよく、複数の層によって構成
されてもよい。この基板の表面は電気的に絶縁性でもよ
く、または導電性であってもよい。いずれの適当な導電
性材料を使用することも可能である。一般的な導電性材
料には、例えば、アルミ、チタン、ニッケル、クロム、
真鍮、ステンレス鋼、銅、亜鉛、燐、錫等が含まれる。
導電性材料は、所望の用途によって、厚さが実質的に広
範に変化してもよい。従って、導電材料は、厚さが、例
えば、約５０オングストロームの単位から何cmにもわた
る層によって構成することができる。一般的な電気絶縁
性で非導電性の基板材料には、ポリエステル、ポリカー
ボネート、ポリアミド、ポリウレタン等が含まれる。コ
ーティングされたまたはコーティングされない基板は可
撓性のものでも剛性のあるものでもよく、例えば、板
状、円筒ドラム状、渦巻状、エンドレスの可撓性ベルト
状等いずれの数の形状を有してもよい。電子光電導性部
材の場合、支持部材の外部表面は、酸化アルミ、酸化ニ
ッケル、酸化チタン等のような金属酸化物によって構成
されるのが好ましく、もし希望すれば、従来の相対運動
を、コーティングを行うべき基板の表面とるつぼのスロ
ットの間で行ってもよい。従って、例えば、ドラム形状
の基板をるつぼのスロットの近傍で回転させて、このド
ラムの周囲全体にコーティング材料を蒸着してもよい。

【００３７】幾つかの場合、基板とその後に加えられる
層との間に中間の接着剤層を設けて接着性を改善するの
が望ましい。もしこのような接着剤層を使用する場合、
これが電子光電導性部材に使用されるなら、約0.１μｍ
ないし約５μｍの乾燥厚さを有することが好ましい。一
般的な接着剤層には、ポリエステル、ポリビニルブチラ
ール、ポリビニルピロリドン、ポリカーボネート、ポリ
ウレタン、ポリメチルメタクリレート等およびこれらの
混合物のようなフィルム形成ポリマーが含まれる。

【００３８】本発明の主要な利点は、時として分別蒸散
と称する２つの成分材料の差動蒸散を最小にし、かつ蒸
着剤の材料の大きな粒子の排出またはスパッターを最小
にする動作条件を可能にすることである。他の利点は、
抵抗加熱に適していない不活性材料を使用して蒸着剤の
材料を保持してもよいことである。更に他の利点は、真
空蒸着装置用のコンテナに対してどのような悪影響を及
ぼすこともなく、このコンテナを酸や溶剤のような苛酷
な材料を使用して容易にクリーニングしてもよいことで
ある。他の利点には、蒸着剤が容易に装入できることが
含まれる。

【００３９】多くの例を以下に示し、これらは本発明を
実行する場合に使用することのできる異なった組成と条
件を示す。特に指示しない限り、全ての比率は重量によ
る。しかし、本発明は多くの種類の組成によって実行す
ることが可能であり、上記の開示および以下に指摘する
開示に従って、多くの異なった用途を有することができ
ることは明らかである。

【００４０】例 １ 本発明の真空蒸着用のコンテナを使用して写真感光体の
ドラムにコーティングを行った。アルミのドラムを回転
可能なシャフトに取り付けた。このドラムの軸は円筒形
のステンレス鋼のるつぼの軸と平行に位置させた。この
ドラムは、長さが約４０cm、直径が約２４cmであった。
ステンレス鋼の円筒形のるつぼは円形の断面を有し、内
径は約５cm、肉厚は約0.５mm、長さは約６０cmであり、
円筒形のるつぼの上部に沿った軸方向に位置合わせされ
た狭いスロットが設けられた。このるつぼのスロットは
幅が約５mmであり、スロットの長さは約４５cmであっ
た。このドラムは、この外部表面がるつぼから約２cmで
あるように位置決めされた。円形の断面を有し、外径が
約4.９８cm、肉厚が約2.５mmであり、円筒形のるつぼの
上部に軸方向に位置合わせされた幅の広いスロットを有
する炭素（黒鉛）のロッド（ペンシルバニア州の Pure
Carbon社から入手可能) から機械加工された円筒形の挿
入部材には、１９０グラムのセレン−ヒ素−ヨー素のペ
レットが装入された。この挿入部材のスロットは、幅が
約１５mm、長さが約３８cmであった。この挿入部材は、
また円形の端部を有し、各端部の直径は約4.９８cmであ
った。ビーズの合計重量を基礎にして、約６3.７原子％
のセレン、約３６原子％のヒ素および約0.３原子％のヨ
ー素によって構成される溶融合金の小滴を水によって冷
却むることにより作られたビーズから、セレン−ヒ素−
ヨー素のペレットを形成した。電子写真画像形成部材
は、アルミのドラム基板を１８０℃に保持し、約４×１
０^-4torrと２×１０^-5torrの間の蒸着圧力でセレン−ヒ
素−ヨー素の合金ペレットを３８５℃ないし４１０℃の
温度で真空蒸着することにより作られた。この結果、厚
さが６０μｍで幅が３８cm、約３6.５原子％のヒ素、0.
３７原子％のヨー素および７3.１原子％のセレンによっ
て構成されるフィルムが得られた。この組成は、アルミ
基板に対する最終コーティング層の合計重量を基礎にし
てＸ線エネルギー分散分析によって得られた。電子プロ
ーブによる最上部面の分析によって、ヒ素は３７原子％
になり、これは優れた均一性を示した。

【００４１】例 ２ ロールから供給されたポリエステル・フィルムに、層の
厚さが約２００オングストロームになるように導電性の
チタン層を真空によってコーティングすることができ
る。チタン層の露出された表面は、周囲の雰囲気内で酸
素に当てることによって酸化されなければならない。グ
ラビア・アプリケータによって３−アミノプロピル・ト
リエトキシシランの0.２２％（0.００１モル）の溶液を
コーティングすることにより、酸化されたチタン層の上
にシロキサンのホール・ブロック層を形成することが可
能である。空気を強制環流させたオーブン内で堆積され
た塗膜を１３５℃で乾燥して約４５０オングストローム
の厚さを有する層を形成することができる。ポリエステ
ル樹脂（４９０００、デュポン社から入手可能）の塗膜
を次にグラビア・アプリケータによってシロキサンをコ
ーティングしたベース上にコーティングする。このポリ
エステル樹脂の塗膜を乾燥させて約0.０５μｍの厚さを
有するフィルムを形成することができる。幅が約４５cm
のこのコーティングされたフィルムのウェブを次にロー
ル真空コータ内に載置することができる。このフィルム
は、円筒状のステンレス鋼のるつぼの上部から約１０cm
の位置にあるるつぼを横切って移動することができる。
この円筒形のるつぼは、例１で説明したのと同じもので
ある。石英ガラスから製作され、円形の断面を有し、外
径が約4.９８cm、肉厚が約２mm、円筒形のるつぼの上部
で軸方向に位置合わせした幅の広いスロットを有する円
筒状の挿入部材に、約５０グラムのベンゾイミダゾール
・ペリデンのペレットを次に挿入することができる。こ
のペリデンは米国特許第4,５８7,１８９号明細書で開示
されているように、ｏ−フェニレン・ジアミンを添加し
たフェニレン・ジアンヒドライド (dianhidride)を縮合
することによって形成することが可能であり、直径が約
１３mm、厚さが約５mmのペレットに圧縮することができ
る。挿入部材のスロットは幅が約４０mm、長さが約４０
cmである。この挿入部材は、またシリンダを取り囲む円
形の端部を有することができる。電子写真画像形成部材
は、ピグメントのペレットを真空蒸着し、約５５０℃の
るつぼの温度と約４×１０^-4torrと２×１０^-5torrの間
の蒸着圧力で、電荷発生層を形成することができる。ウ
ェブの速度は、堆積膜の厚さが約0.２μｍになるように
制御することができる。４０重量％のＮ，Ｎ′ジフェニ
ル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，
１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミンの装入物を最
終的に乾燥後の電荷輸送層の中に、それぞれ、得るた
め、塩化メチレン中に溶解したポリカーボネート樹脂と
Ｎ，Ｎ′ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェ
ニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミ
ンの溶液を塗布することによって、次にこの電荷輸送層
を電荷発生層の上に形成することができる。十分な搬送
層の材料を発生層の上に塗布することが可能であり、そ
の結果、約１３５℃で乾燥した後約２４μｍの厚さを有
する搬送層が形成される。カール防止パッキング層をま
たオプションとして形成することができる。

【００４２】本発明を特定の好適な実施例を参照して説
明したが、本発明をこれに限定することを意図するもの
ではなく、当業者は本発明の精神の範囲および特許請求
の範囲内で種々の変形と変更が可能であることを認識す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムで使用する端部を開口した円
筒形るつぼの概略図である。

【図２】本発明のシステムで使用する端部を閉じた円筒
形挿入部材の概略図である。

【図３】本発明のシステムで使用する端部を開口した円
筒形るつぼ内に封入した端部を閉じた円筒形挿入部材の
概略断面図である。

【符号の説明】

１０ 円筒形るつぼ １２、１４ 開口端部 １６、２６ スリット ２０ 円筒形挿入部材 ２２、２４ 端部 ２８、３０ フランジ ３２、３４ 孔 ３６ バッフル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ジー スウェイルズ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14551 ソーダス ロード １ メイン ストリ ート 6081 (72)発明者 ドナルド テニー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14616 ロチェスター タングルウッド ドライ ヴ 49

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの開口端部を有すると共
   に軸方向に位置合わせされたスロットを有する抵抗加熱
   可能な円筒形のるつぼと上記の円筒形るつぼ内にこれと
   同心に位置する少なくとも１つの中空の円筒形挿入部材
   によって構成され、上記の挿入部材は上記のるつぼの上
   記のスロットと位置合わせされたスロット、密閉端部お
   よび上記の導電性の円筒形るつぼの導電率よりも小さい
   導電率を有することを特徴とする真空蒸着用コンテナ。