JP2002220672A

JP2002220672A - 堆積膜形成方法、堆積膜形成装置、電子写真感光体の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2002220672A
Application number: JP2001015844A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Okamura; 竜次岡村; Junichiro Hashizume; 淳一郎橋爪; Shigenori Ueda; 重教植田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真装置において感光体に対する摺擦力
が大きくなるような過酷な電子写真プロセスの条件でも
感光体ドラム表面の削れ量が少なく、かつ、むら削れの
発生がない電子写真感光体の製造を可能にする。【解決手段】反応容器１１１内の基体１１２と、高周
波電力が供給された反応容器１１１との間にプラズマを
発生させ、基体１１２上に、下部阻止層、光導電層、及
び表面層としての非単結晶炭化水素膜をこの順番で積層
して電子写真感光体を製造する。表面層の形成時に、基
体１１２の下部、すなわち基体１１２における排気口１
１９に近い部分を冷却部材１２１により冷却する。これ
により、高い硬度の表面層を形成するためにプラズマの
エネルギーを増加させても、基体１１２において排気口
１１９に近い部分の温度が局所的に上昇することがなく
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法
を用いた堆積膜形成方法や堆積膜形成装置、電子写真感
光体の製造方法及び製造装置に関する。さらに詳しく
は、本発明は、水素とハロゲンのうち少なくともいずれ
か一方を含有した、良質かつ均一な非単結晶炭素膜（以
下では「a-C:H及び／又はa-C(H,X)」とも称する）の形
成方法や形成装置、表面層が良質かつ均一なa-C:H及び
／又はa-C(H,X)からなる電子写真感光体の製造方法及び
製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真感光体に用いる素子部材の材料
としては、セレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛、フタロ
シアニン、アモルファスシリコン（以下「a-Si」と称す
る）等、各種提案されている。その中でも特に、水素及
び／又はハロゲン（例えばフッ素、塩素等）で補償され
たa-Si等のアモルファス堆積膜は、高性能、高耐久、無
公害な感光体として提案され、実用化されている。a-Si
からなる感光体は他の感光体と比べて表面硬度が高く、
半導体レーザー（７７０ｎｍ〜８００ｎｍ）等の長波長
光に対して高い感度を示し、しかも繰り返しの使用によ
る劣化もほとんど認められないことから、特に高速複写
機やレーザープリンター（ＬＢＰ）等の電子写真感光体
として広く使用されている。また、近年の情報処理量の
増加に伴い、高速な複写機やＬＢＰの需要はさらに大き
くなり、電子写真装置１台あたりのコピー量も著しく増
大している。

【０００３】こうした背景において、電子写真感光体の
耐久性や、繰り返しの使用による劣化の減少は以前に増
して求められるようになってきている。こうした要求に
応えるべく、特に感光体の表面層の研究が様々に行われ
ており、特に近年では感光体の表面層材料として非単結
晶炭素膜（a-C）が提案されている。

【０００４】特開昭６１−２１９９６１号公報には、表
面層として、水素化アモルファス炭素と１０〜４０原子
％の水素原子とで構成された材料を用いる技術が記載さ
れている。これらの技術により、電気的特性、光学的特
性、使用環境特性、及び耐久性が向上し、さらに、画像
品位の向上も可能になっている。

【０００５】また、特開平６−３１７９２０号公報に
は、周波数２０ＭＨｚ〜４５０ＭＨｚの電磁波により生
起されるグロー放電で原料ガスを分解するプラズマＣＶ
Ｄ法により、炭素原子を母体とする非単結晶炭素系材料
から成る表面層を形成する方法が開示されている。

【０００６】さらに、特開平８−１５８０５０号公報に
は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いて硬質炭素膜を形成
する方法が開示されている。

【０００７】このような従来の電子写真感光体の形成方
法により、実用的な特性と均一性を持つ電子写真感光体
を得ることが可能になった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年の複写機に対する
高速化及び高画質化の要求から、感光体の寿命、安定
性、均一性に関してさらなる改善が求められている。

【０００９】特に、感光体における特性の均一性の改善
は、これまで様々な検討が行なわれ、数々の提案もなさ
れてきた。特に、感光体各層の膜厚のばらつき、特性の
ばらつきは画像むら等を引き起こす原因となり、これら
を解決するためには、堆積膜形成中の基体温度を均一に
制御することに充分注意を払う必要があることが分かっ
ていた。

【００１０】さらに、感光体の寿命の観点から、その表
面層の硬度の向上による耐久性の向上が唱えられ、表面
層の製法に見直しがなされている。a-SiCを用いた従来
の表面層に比べて硬度が優れているa-C膜でさえも、今
まで以上に硬度を高くする必要性に迫られている。

【００１１】a-C膜の硬度を高くする方法として、成膜
時の投入電力を上昇させることが有効であるが、こうし
た成膜条件においては、場合によっては、放電状況に変
化が生じてしまい、表面層の膜厚むら、特性むらが発生
してしまうことがあった。こうした表面層のむらが引き
金となり、使用環境や、電子写真装置本体の構成如何に
よっては、むら削れや画像濃度むら等の画像欠陥が発生
する場合があった。

【００１２】電子写真プロセスにおいて、感光体に付着
した現像剤（トナー）を除去するために、ドラム表面の
トナーをブレードやローラーで物理的に除去する際に、
ドラム表面がむら状に削れたり、筋状に削れたるする場
合がある。これらが原因となり、画像に筋状の欠陥が発
生することをむら削れと呼んでいる。

【００１３】さらに、近年の高速系の複写機において
は、高画質を維持するために、上述したようなドラム表
面でのブレードやローラーの摺擦力を上昇させる傾向に
あり、ドラム表面の削れ量も耐久性の観点から改善する
必要がある。

【００１４】本発明の目的は、均一かつ良質なa-C:H及
び／又はa-C(H,X)膜を基体上に形成することが可能な方
法及び装置を提供することにある。

【００１５】さらに、本発明の他の目的は、高速化、長
寿命化された近年の電子写真装置において、電子写真感
光体にとっては過酷な電子写真プロセスの条件において
も、感光体ドラム表面の削れ量が少なく、かつむら削れ
の発生がないという削れ性に優れた電子写真感光体を製
造可能な方法及び装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、減圧可能な反応容器内で、高周波電力を
印加するカソード電極と対向する基体との間にプラズマ
を発生させると共に、前記反応容器内に原料ガスを導入
し、前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法にお
いて、前記堆積膜の形成時に、前記基体を実質的に均一
に加熱すると共に前記基体の一部を冷却しながら前記堆
積膜を形成することを特徴とする。

【００１７】具体的には、前記堆積膜を形成する際に、
前記反応容器内の気体を排気口より排気し、前記基体に
おける前記排気口に近い一部を冷却することが好まし
い。

【００１８】また、前記堆積膜を形成する際には、前記
反応容器内に炭化水素系の原料ガスを導入して前記基体
上に非単結晶炭素膜を形成することが好ましい。

【００１９】上記の通りの堆積膜形成方法では、減圧可
能な反応容器内でカソード電極と基体との間にプラズマ
を発生させ、また、基体を実質的に均一に加熱すると共
に基体の一部を冷却しながら基体上に堆積膜を形成する
ことにより、基体の温度が堆積膜の形成条件により局所
的に上昇するということをなくすことができる。例え
ば、堆積膜の硬質化を図るためにプラズマのエネルギー
を増加させた際に、反応容器内における排気口に近い部
分に放電が時々集中しても、上記のように反応容器内の
基体における排気口に近い部分を冷却することにより、
その基体において排気口に近い部分の温度が局所的に上
昇することをなくすことができる。このように、高品質
の堆積膜を形成するためにプラズマエネルギーを増加さ
せても、反応容器内の基体で温度分布の傾斜を発生させ
ることなく、堆積膜の形成中に基体の温度を均一に保つ
ことができる。よって、高い硬度で均一性に富んだ良質
な堆積膜を形成することが可能となる。

【００２０】さらに、本発明の電子写真感光体の製造方
法は、減圧可能な反応容器内で、高周波電力を印加する
カソード電極と対向する基体との間にプラズマを発生さ
せることにより、シリコン原子を母体とする非単結晶材
料からなる光導電層と、少なくとも炭化水素系の原料ガ
スを用いた高周波プラズマＣＶＤ方法で形成される非単
結晶炭素膜からなる表面層とをこの順番で前記基体上に
順次積層して電子写真感光体を製造する方法において、
前記光導電層の形成時には前記基体を実質的に均一に加
熱し、前記表面層の形成時には前記基体を加熱すると共
に前記基体の一部を冷却しながら前記表面層を形成する
ことを特徴とする。

【００２１】具体的には、前記表面層を形成する際に、
前記反応容器内へと原料ガスを導入すると共に該反応容
器内の気体を排気口より排気し、前記基体における前記
排気口に近い一部を冷却することが好ましい。

【００２２】上記の通りの電子写真感光体の製造方法で
は、反応容器内の基体上に光導電層及び表面層をこの順
番で積層する工程において、表面層の形成時に上記の堆
積膜形成方法と同様に基体を実質的に均一に加熱すると
共に基体の一部を冷却することにより、基体の温度が表
面膜の形成条件により局所的に上昇するということをな
くすことができる。例えば、上述したのと同様に表面層
の硬質化を図るためにプラズマのエネルギーを増加させ
た際に、反応容器内における排気口に近い部分に放電が
時々集中しても、反応容器内の基体における排気口に近
い部分を冷却することにより、その基体において排気口
に近い部分の温度が局所的に上昇することをなくすこと
ができる。このように、高品質の表面層を形成するため
にプラズマエネルギーを増加させても、反応容器内の基
体で温度分布の傾斜が発生することをなくすことがで
き、表面層の形成中に基体の温度を均一に保つことがで
きる。よって、高い硬度で均一性に富んだ良質な表面層
を形成することが可能となる。例えば、高速化及び長寿
命化される近年の電子写真装置すなわち高速複写機にお
いて、高品質の画像特性を維持するために感光体に対す
る摺擦力を高めたプロセス条件でも、むら削れをおこさ
ず、また、削れ量も低下させることができる。このこと
により、今まで以上に耐久性に富んだ電子写真感光体を
安定して製造することが可能となる。

【００２３】さらに、上記の堆積膜形成方法、及び電子
写真感光体の製造方法において、前記基体を冷却する際
に、冷却部材の内部に冷却媒体を循環させ、該冷却部材
を前記基体の一部に接触させることが好ましい。

【００２４】さらに、上記の堆積膜形成方法、及び電子
写真感光体の製造方法が、堆積膜、または感光体の表面
層を形成する際に前記基体の温度を検知する段階と、前
記検知結果から得られる信号を基に、前記堆積膜または
表面層の形成時に前記冷却部材内に冷却媒体を循環させ
た状態、または前記冷却部材内の冷却媒体の流れを停止
させた状態にすることにより、前記基体の温度を制御す
る段階とを有していてもよい。

【００２５】さらに、本発明の堆積膜形成装置は、減圧
可能な反応容器と、前記反応容器内の基体と対向して高
周波電力を印加するカソード電極と、前記カソード電極
と前記基体との間にプラズマを発生させて前記基体上に
堆積膜を形成するために前記カソード電極に高周波電力
を供給する電源と、前記反応容器内に原料ガスを導入す
る手段と、前記堆積膜の形成時に前記基体を実質的に均
一に加熱する加熱手段とを有する堆積膜形成装置におい
て、前記堆積膜の形成時に前記基体の一部を冷却する冷
却手段をさらに有することを特徴とする。

【００２６】具体的には、前記堆積膜を形成する際に前
記反応容器内の気体を排気するための排気口が前記反応
容器に設けられており、前記冷却手段が、前記基体にお
ける前記排気口に近い一部を冷却するものであることが
好ましい。

【００２７】さらに、前記反応容器内に原料ガスを導入
する手段が、前記基体上に前記堆積膜として非単結晶炭
素膜が形成されるように炭化水素系の原料ガスを前記反
応容器内に導入するものであることが好ましい。

【００２８】上記の通りの堆積膜形成装置では、上述し
たような、堆積膜の形成中に基体の一部を冷却する堆積
膜形成方法が用いられているので、堆積膜の形成中に基
体の温度が堆積膜の形成条件により局所的に上昇するこ
とをなくすことができ、基体の温度を均一に保つことが
できる。よって、堆積膜の硬質化を図るためにプラズマ
のエネルギーを増加させても、高い硬度で均一性に富ん
だ良質な堆積膜を形成可能な堆積膜形成装置が実現され
る。

【００２９】さらに、本発明の電子写真感光体の製造装
置は、減圧可能な反応容器と、前記反応容器内の基体と
対向して高周波電力を印加するカソード電極と、前記カ
ソード電極と前記基体との間にプラズマを発生させるこ
とにより、前記基体上に堆積膜を形成するために前記カ
ソード電極に高周波電力を供給する電源と、シリコン原
子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層、および
少なくとも炭化水素系の原料ガスを用いた高周波プラズ
マＣＶＤ方法で形成される非単結晶炭素膜からなる表面
層の２つの層をこの順番で前記基体上に順次形成するた
めに前記反応容器内に原料ガスを導入するための導入管
と、前記光導電層の形成時及び前記表面層の形成時に前
記基体を実質的に均一に加熱する加熱手段とを有する、
電子写真感光体の製造装置において、前記表面層の形成
時に前記基体の一部を冷却する冷却手段をさらに有する
ことを特徴とする。

【００３０】具体的には、前記反応容器内の気体を排気
するための排気口が前記反応容器に設けられており、前
記冷却手段が、前記基体における前記排気口に近い一部
を冷却するものであることが好ましい。

【００３１】上記の通りの電子写真感光体の製造装置で
は、上述しような製造方法が用いられているので、基体
上に光導電層及び表面層がこの順番で積層されてなる電
子写真感光体の製造工程において、表面層の形成中に基
体の温度が表面層の形成条件により局所的に上昇するこ
とをなくすことができ、基体の温度を均一に保つことが
できる。よって、表面層の硬質化を図るためにプラズマ
のエネルギーを増加させても、高い硬度で均一性に富ん
だ良質な表面層を形成可能な製造装置が実現される。上
述したのと同様に、高速化及び長寿命化される近年の電
子写真装置すなわち高速複写機において、高品質の画像
特性を維持するために感光体に対する摺擦力を高めたプ
ロセス条件でも、むら削れをおこさず、また、削れ量も
低下させることが可能な電子写真感光体を製造できる。
このことにより、今まで以上に耐久性に富んだ電子写真
感光体を安定して製造することが可能となる。

【００３２】さらに、上記の堆積膜形成装置、及び電子
写真感光体の製造装置において、前記冷却手段が、冷却
媒体を循環させるための流路が形成され、前記基体の一
部に接触する冷却部材と、該冷却部材内に循環させる冷
却媒体と、前記冷却部材内に前記冷却媒体を循環させる
手段とから構成されていることが好ましい。

【００３３】さらに、上記の堆積膜形成装置、及び電子
写真感光体の製造装置が、前記基体の温度を直接または
間接的に検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果
から得られる信号を基に、前記堆積膜または表面層の形
成時に前記冷却部材内に冷却媒体を循環させた状態、ま
たは前記冷却部材内の冷却媒体の流れを停止させた状態
にすることにより、前記基体の温度を制御する制御手段
とをさらに有することが好ましい。

【００３４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００３５】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の一
実施形態に係る堆積膜形成方法により作製された電子写
真感光体を模式的に示す断面図である。

【００３６】図１（ａ）に示される電子写真感光体で
は、基体１上に、下部阻止層２と、光導電層３と、非単
結晶炭素膜（a-C）からなる表面層５とがこの順番で積
層されている。図１（ｂ）に示される電子写真感光体で
は、基体１上に、下部阻止層２と、光導電層３と、バッ
ファー層４と、a-Cからなる表面層５とがこの順番で積
層されている。

【００３７】次に、本発明の電子写真感光体の製造方法
及び製造装置の一例について具体的に説明する。

【００３８】図２は、電子写真感光体を作製するために
供される、１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いたプラ
ズマＣＶＤ法による本発明の堆積膜形成装置の一例を模
式的に示す図である。

【００３９】図２に示される製造装置は大別すると、堆
積装置１００と、原料ガス供給装置２００と、反応容器
１１１内を減圧するための排気装置１１７とから構成さ
れている。堆積装置１００には、容器内部を減圧可能な
反応容器１１１が備えられている。反応容器１１１は、
円筒状部材１１０と、円筒状部材１１０の一方の開口端
に絶縁体１２２ａを介して取り付けられた円盤形状のプ
レート１２０ａと、円筒状部材１１０の他方の開口端に
絶縁体１２２ｂを介して取り付けられた円盤形状のプレ
ート１２０ｂとから構成されている。円筒状部材１１０
の軸線が鉛直方向と平行となるように反応容器１１１が
設置されており、プレート１２０ａが反応容器１１１の
下部に配置され、プレート１２０ｂが反応容器１１１の
上部に配置されている。

【００４０】反応容器１１１内には、円筒形状の基体１
１２、基体１１２を実質的に均一に加熱するための加熱
用ヒーター１１３、及び原料ガス導入管１１４が設置さ
れ、さらに、高周波マッチングボックス１１５が反応容
器１１１の円筒状部材１１０に接続されている。円筒状
部材１１０は、反応容器１１１内の基体１１２と対向し
て高周波電力を印加するカソード電極である。したがっ
て、反応容器１１１にはカソード電極が備えられてい
る。高周波マッチングボックス１１５には不図示のＲＦ
電源が接続されており、そのＲＦ電源より、高周波電力
が高周波マッチングボックス１１５を通して円筒状部材
１１０に供給される。

【００４１】一方、プレート１２０ａには排気口１１９
が形成され、排気口１１９には配管部材を介してリーク
バルブ１２３、真空計１２４、及びメインバルブ１１８
が接続されている。メインバルブ１１８には、反応容器
１１１内の気体を排気するための排気装置１１７が接続
されている。

【００４２】また、反応容器１１１内では、冷却部材１
２１が基体１１２の内壁面の下端部に接している。冷却
部材１２１は、基体１１２の下部、すなわち基体１１２
における排気口１１９に近い部分を冷却するためのもの
である。冷却部材１２１の外形形状はリング状となって
おり、それにより、冷却部材１２１の側壁面全体が基体
１１２の内周面に効率よく接触している。また、冷却部
材１２１は中空構造となっており、その内部で冷媒（冷
却媒体）を循環させることが可能な構成となっている。
冷却部材１２１の下端面には、導入用の冷却パイプ、及
び導出用の冷却パイプが接続されている。

【００４３】図３は、図２に示される冷却部材の内部構
造、及びその冷却部材に接続された冷却パイプを模式的
に示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すよう
に、導入用の冷却パイプ１２７ａと排出用の冷却パイプ
１２７ｂのそれぞれが、互いに近い位置で冷却部材１２
１に接続されている。そして、冷却パイプ１２７ａから
導入された冷媒が冷却部材１２１内を循環して冷却パイ
プ１２７ｂへと導出されるように、仕切り板１２８が冷
却部材１２１内で冷却パイプ１２７ａ及び１２７ｂの近
傍に設けられている。したがって、冷却部材１２１内に
は冷媒を循環させるための流路が形成されており、その
流路が、冷却パイプ１２７ａ，１２７ｂのそれぞれと連
通している。冷却パイプ１２７ａの、冷却部材１２１側
と反対側の端部には、冷却部材１２１内に冷媒を循環さ
せるように冷媒を送り出す手段としてポンプなどの冷媒
供給装置が接続されている。このような構成では、冷却
部材１２１内での冷媒の循環によって基体１１２をその
下部から冷却することができる。

【００４４】本実施形態の電子写真感光体の製造装置に
は、堆積装置１００や原料ガス供給装置２００、冷却部
材１２１内に冷媒を供給する前記装置のそれぞれの動作
を制御する制御手段が備えられている。その制御手段に
よって、原料ガス供給装置２００から反応容器１１１内
への原料ガスの供給動作や、ＲＦ電源から高周波マッチ
ングボックス１１５を介して円筒状部材１１０に高周波
電力を供給する動作が制御される。

【００４５】一方、原料ガス供給装置２００は、ＳｉＨ
₄，ＧｅＨ₄，Ｈ₂，ＣＨ₄，Ｂ₂Ｈ₆，ＰＨ₃等の原料ガス
をそれぞれ収容したガスボンベ２２１〜２２６と、バル
ブ２３１〜２３６と、流入バルブ２４１〜２４６と、流
出バルブ２５１〜２５６と、マスフローコントローラー
２１１〜２１６とから構成されている。各原料ガスのガ
スボンベ２２１〜２２６はそれぞれ、バルブ２６０及び
ガス配管１１６を介して反応容器１１１内のガス導入管
１１４に接続されている。ガスボンベ２２１について説
明すると、そのガスボンベ２２１が、バルブ２３１、流
入バルブ２４１、マスフローコントローラー２１１、及
び流出バルブ２５１を介してバルブ２６０に接続されて
いる。バルブ２３１と流入バルブ２４１との間には圧力
調整器２６１が接続されている。

【００４６】同様に、ガスボンベ２２２〜２２６のそれ
ぞれが、バルブ２３２〜２３６、流入バルブ２４２〜２
４６、マスフローコントローラー２１２〜２１６、及び
流出バルブ２５２〜２５６のそれぞれを介してバルブ２
６０に接続されている。バルブ２３２〜２３６と流入バ
ルブ２４２〜２４６とのそれぞれの間には圧力調整器２
６２〜２６６が接続されている。

【００４７】この装置を用いた堆積膜の形成は、例えば
以下のように行なうことができる。

【００４８】まず、反応容器１１１内の基体支持台１２
６に基体１１２を設置する。その後、排気装置１１７
（例えば真空ポンプ）により反応容器１１１内の気体を
排気する。続いて、加熱用ヒーター１１３により基体１
１２の温度を５０〜５００℃の所定の温度に制御する。
この時、基体１１２の温度を実質的に均一に保つため、
冷却部材１２１内には冷媒を流さず、基体１１２を冷却
部材１２１によって冷却しないことが肝要である。

【００４９】堆積膜形成用の原料ガスを反応容器１１１
に流入させるためには、ガスボンベのバルブ２３１〜２
３６、反応容器１１１のリークバルブ１２３が閉じられ
ていることを確認し、また、流入バルブ２４１〜２４
６、流出バルブ２５１〜２５６、及び補助バルブ２６０
が開かれていることを確認する。そして、メインバルブ
１１８を開いて反応容器１１１内及びガス配管１１６内
を排気装置１１７により排気する。

【００５０】次に、真空計１２４の読みが約６．５×１
０^-4Ｐａになった時点で補助バルブ２６０、流出バルブ
２５１〜２５６、及び流入バルブ２４１〜２４６を閉じ
る。その後、バルブ２３１〜２３６を開いてガスボンベ
２２１〜２２６より各ガスを流出させ、圧力調整器２６
１〜２６６により各ガス圧を１９．６Ｎ／ｃｍ²（２Ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）に調整する。次に、流入バルブ２４１〜
２４６を徐々に開けて各ガスをマスフローコントローラ
ー２１１〜２１６内に導入する。

【００５１】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、以下の手順で各層の形成を行う。基体１１２が所定
の温度になったところで流出バルブ２５１〜２５６のう
ちの必要なガスのバルブ及び補助バルブ２６０を徐々に
開き、ガスボンベ２２１〜２２６から所定のガスを、ガ
ス導入管１１４を介して反応容器１１１内に導入する。
次に、マスフローコントローラー２１１〜２１６によっ
て各原料ガスが所定の流量になるように調整する。その
際、反応容器１１１内の圧力が１．０×１０²Ｐａ以下
の所定の圧力になるように真空計１２４を見ながらメイ
ンバルブ１１８の開口を調整する。反応容器１１１の内
圧が安定したところで、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦ
電源（不図示）を所望の電力に設定して、高周波マッチ
ングボックス１１５を通じて反応容器１１１内にＲＦ電
力を導入し、グロー放電を生起させて、基体１１２と円
筒状部材１１０との間にプラズマを発生させる。この放
電エネルギーによって反応容器１１１内の原料ガスが分
解され、所定のシリコンを主成分とする堆積膜が基体１
１２上に形成される。所望の膜厚の堆積膜が形成された
後、ＲＦ電力の供給を止め、また、流出バルブを閉じて
反応容器１１１へのガスの流入を止め、堆積膜の形成を
終える。同様の操作を複数回繰り返すことによって、シ
リコン原子を母体とする非単結晶材料からなる所望の多
層構造の光受容部材が基体１１２上に形成される。

【００５２】本発明の製造方法における電子写真感光体
の表面層の形成は、上記の手順によって光導電層を所定
の膜厚に作製した後、放電を一旦止め、反応容器１１１
内を排気する。その後、水素を含有した非単結晶炭素膜
（a-C:H膜）を形成するための炭化水素系の原料ガス、
例えばＣＨ₄，Ｃ₂Ｈ₂，Ｃ₂Ｈ₄，Ｃ₂Ｈ₆，Ｃ₃Ｈ₈，Ｃ₄Ｈ
₁₀等のガス、及び、場合によっては水素ガス又はヘリウ
ム等の希釈ガスをそれらのガスと混合させて、補助バル
ブ２６０を介して原料ガス導入管１１４より反応容器１
１１内に所定の流量だけ導入する。後は、上述の光導電
層の作製と同様の手順で膜形成を行う。

【００５３】この時、ＲＦパワー（ＲＦ電力）の投入と
同時に、冷却パイプ１２７ａを通して冷却部材１２１内
に冷媒を流し込み、冷却部材１２１内で冷媒を循環させ
る。このように表面層を形成する工程時には、基体１２
１を加熱用ヒーター１１３により実質的に均一に加熱す
ると共に、冷却部材１２１内の冷媒の循環により基体１
２１の下部を冷却することができるようになっている。
これにより、基体１１２の温度が表面膜の形成条件によ
り局所的に上昇するということをなくすことができる。
例えば、表面層の硬質化を図るためにプラズマのエネル
ギーを増加させた際に、反応容器１１１内における排気
口１１９に近い部分に放電が時々集中しても、基体１１
２における排気口１１９に近い部分を冷却部材１２１内
の冷媒の循環で冷却することにより、基体１１２におい
て排気口１１９に近い部分の温度が局所的に上昇するこ
とをなくすことができる。

【００５４】このように、高品質の表面層を形成するた
めにプラズマエネルギーを増加させても、反応容器１１
１内の基体１１２で温度分布の傾斜が発生することをな
くすことができ、表面層の形成中に基体１１２の温度を
均一に保つことができる。よって、高い硬度で均一性に
富んだ良質な表面層を形成することが可能となる。その
結果、例えば、高速化及び長寿命化される近年の電子写
真装置すなわち高速複写機において、高品質の画像特性
を維持するために感光体に対する摺擦力を高めたプロセ
ス条件でも、むら削れをおこさず、また、削れ量も低下
させることができる。このことにより、今まで以上に耐
久性に富んだ電子写真感光体を安定して製造することが
可能となる。

【００５５】上述したような製造方法において、それぞ
れの層を形成する際には必要なガス以外の流出バルブは
全て閉じられていることはいうまでもない。また、それ
ぞれのガスが反応容器１１１内や、流出バルブ２５１〜
２５６のそれぞれから反応容器１１１に至る配管内に残
留することを避けるために、流出バルブ２５１〜２５６
を閉じ、補助バルブ２６０を開き、さらにメインバルブ
１１８を全開にして系内を一旦高真空に排気する操作を
必要に応じて行う。

【００５６】上述のガス種及びバルブ操作は各々の層の
作製条件にしたがって変更が加えられることはいうまで
もない。電子写真感光体の表面層として、水素を含有し
た非単結晶炭素膜（a-C:H膜）だけでなく、水素とハロ
ゲンのうち少なくともいずれか一方を含有した非単結晶
炭素膜（a-C:H及び／又はa-C(H,X)）を形成することが
できる。

【００５７】さらに本発明は、電子写真感光体の製造以
外にa-C膜のコーティング等にも有効であることはいう
までもない。この場合、コーティングする部材の材質、
形状、大きさ等により、冷却部材を適宜工夫する必要が
あるが、上述した冷却機構を基本として装置を設計すれ
ばよい。

【００５８】図４は、図２に示した堆積膜形成装置の変
形例を模式的に示す図である。図４に示される堆積膜形
成装置は、図２の製造装置と比較して、反応容器内の基
体１１２の下部を冷却する構成が主に異なっている。こ
の堆積膜形成装置では反応容器１１１ａは、円筒状部材
１１０と、円筒状部材１１０の下端面に絶縁体１２２ａ
を介して取り付けられた円盤形状の冷却プレート１２１
ａと、円筒状部材１１０の上端面に絶縁体１２２ｂを介
して取り付けられたプレート１２０ｂとから構成されて
いる。冷却プレート１２１ａの上面には基体支持台１２
６が設けられており、反応容器１１１ａ内の基体１１２
の下部を冷却する冷却部材が、冷却プレート１２１ａ及
び基体支持台１２６から構成されている。

【００５９】冷却プレート１２１ａ内には、そのプレー
ト内で冷媒を循環させるための流路が形成され、その流
路内に冷媒を流入させるための冷却パイプ１２７ａが冷
却プレート１２１ａの側面に接続されている。また、図
４に基づいて後述するように、冷却プレート１２１ａ内
を循環した冷媒をその外部に流出させるための冷却パイ
プ１２７ｂも冷却プレート１２１ａの側面に接続されて
いる。また、冷却プレート１２１ａには排気口１１９ａ
が形成され、排気口１１９ａには、図２の製造装置と同
様に配管部材を介してリークバルブ１２３、真空計１２
４、及びメインバルブ１１８が接続されている。メイン
バルブ１１８には、反応容器１１１ａ内の気体を排気す
るための排気装置１１７が接続されている。

【００６０】冷却プレート１２１ａ内で冷媒を循環させ
るためには、例えば図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すよ
うに冷却プレート１２１ａの内部に溝を形成し、冷媒が
程良く循環するような構成にすることが基体１１２の冷
却に効果的である。この場合、例えば、図５（ｂ）に示
すように導入用の冷却パイプ１２７ａと排出用の冷却パ
イプ１２７ｂのそれぞれを、互いに近い位置で冷却プレ
ート１２１ａに接続する。そして、冷却パイプ１２７ａ
から導入された冷媒が冷却プレート１２１ａ内を循環し
て冷却パイプ１２７ｂへと導出されるように、仕切り板
１２８ａが冷却プレート１２１ａ内で冷却パイプ１２７
ａ及び１２７ｂの近傍に設けられている。また、冷却プ
レート１２１ａ内には、そのプレートの内側で冷媒が循
環するように冷却プレート１２１ａと同心の円筒状ガイ
ド板１２９が設けられている。

【００６１】このような冷却プレート１２１ａ内に冷媒
を循環させるには、冷却パイプ１２７ａから冷媒を冷却
プレート１２１ａ内に導入し、そのプレート内を循環し
た冷媒を冷却パイプ１２７ｂから排出させる。冷却プレ
ート１２１ａの内部構造が、上述したように構成された
ことにより、その内部で冷媒が程良く循環し、基体１１
２の冷却が効果的に行われる。この例では、冷却プレー
ト１２１ａを中空構造としたが、基体支持台１２６も中
空構造とし、かつ基体支持台１２６を冷却プレート１２
１ａと一体構造にすることにより、基体１１２の冷却効
果をより一層高めることができる。

【００６２】図６は、図４に示した堆積膜形成装置のさ
らに他の変形例を模式的に示す図である。図６に示され
る堆積膜形成装置と、図４の製造装置とを比較すると、
図４の装置は、反応容器１１１ａの下側に排気口１１９
ａを設けると共に基体１１２の下側の部分を冷却する構
成であるのに対して、図６の装置は、反応容器の上側に
排気口を設けると共に反応容器内の基体の上部を冷却す
るような構成である点が主に異なっている。

【００６３】具体的に説明すると、図６に示される堆積
膜形成装置では、反応容器１１１ｂが、円筒状部材１１
０と、円筒状部材１１０の下端面に絶縁体１２２ａを介
して取り付けられたプレート１２０ａと、円筒状部材１
１０の上端面に絶縁体１２２ｂを介して取り付けられた
円盤形状の冷却プレート１２１ｂとから構成されてい
る。冷却プレート１２１ｂに、反応容器１１１ｂ内の気
体を排気するための排気口１１９ｂが設けられている。
排気口１１９ｂには、図２の製造装置と同様に配管部材
を介してリークバルブ１２３、真空計１２４、及びメイ
ンバルブ１１８が接続されている。メインバルブ１１８
には、反応容器１１１ｂ内の気体を排気口１１９ｂより
排気するための排気装置１１７が接続されている。

【００６４】また、冷却プレート１２１ｂは中空構造と
なっており、図５に示したプレート１２１ａと同様に冷
媒を循環させることが可能な構成となっている。冷却プ
レート１２１ｂの側面に、そのプレート内の流路に冷媒
を導入するための冷却パイプ１２７ａと、そのプレート
内の冷媒を導出させるための冷却パイプとが接続されて
いる。この冷却プレート１２１ｂには基体１１２の上端
が補助基体１２５ａを介して接続されており、冷却プレ
ート１２１ｂ内での冷媒の循環により基体１１２の上側
の部分が補助基体１２５ａを介して冷却される構成とな
っている。よって、基体１１２の上部を冷却する冷却部
材が冷却プレート１２１ｂ及び補助基体１２５ａから構
成されている。

【００６５】ここで、補助基体１２５ａを中空構造と
し、かつ補助基体１２５ａ内と冷却プレート１２１ｂ内
とを連通させてそれらを一体構造とすることにより、基
体１１２の冷却効果をより一層高めることができる。

【００６６】図７は、図２に示した堆積膜形成装置の他
の変形例を模式的に示す図である。図７に示される堆積
膜形成装置は、図２の製造装置と比較して、反応容器１
１１の円筒状部材１１０に、その高さ方向の中央部に位
置する排気口１１１ｃを設けると共に、基体１１２の高
さ方向中央部を冷却する構成となっている点が主に異な
っている。この例では、反応容器１１１の高さ方向中央
部と、その容器内に固定された基体１１２の高さ方向中
央部とがほぼ同じ高さとなっており、排気口１１９ｃ
が、基体１１２おけるその高さ方向の中央部とほぼ同じ
高さに位置している。図７では、堆積装置１００の部分
のみが示されているが、その堆積装置１００には、図２
の装置と同様に補助バルブ２６０を介して原料ガス供給
装置２００が接続されている。

【００６７】この堆積膜形成装置では、反応容器１１１
に取り付けられたプレート１２０ａ，１２０ｂに排気口
が設けられておらず、上述したように反応容器１１１の
高さ方向中央部に排気口１１９ｃが設けられている。排
気口１１９ｃには、図２の製造装置と同様に配管部材を
介してリークバルブ１２３、真空計１２４、及びメイン
バルブ１１８が接続されている。メインバルブ１１８に
は、反応容器１１１内の気体を排気口１１９ｃより排気
するための排気装置１１７が接続されている。反応容器
１１１内の気体は、排気装置１１７によって基体１１２
の高さ方向の中心付近から排気口１１９ｃを通して横方
向に排気される。

【００６８】反応容器１１１内では、基体１１２の一部
を冷却するための冷却部材１２１ｃが、基体１１２の内
壁面におけるその高さ方向の中央部分に接している。冷
却部材１２１ｃの外形形状は、図２に示した冷却部材１
２１と同様にリング状となっており、冷却部材１２１ｃ
の側壁面全体が基体１１２の内周面に接している。ま
た、図２に示した冷却部材１２１と同様に、冷却部材１
２１ｃが中空構造であると共にその内部に仕切り板が設
けられており、冷却部材１２１ｃ内で冷媒を循環させる
ことが可能な構成となっている。冷却部材１２１ｃの上
端面に、その部材内の流路に冷媒を導入するための冷却
パイプ１２７ａ、及びその部材内の冷媒を導出させるた
めの冷却パイプ１２７ｂとが接続されている。このよう
な構成では、冷却部材１２１ｃ内での冷媒の循環によっ
て基体１１２がその高さ方向中央部から冷却される。

【００６９】次に、本発明の特徴について、本発明が完
成された経緯と共にさらに説明する。

【００７０】本発明者らは、電子写真感光体の表面層と
してa-C材料を用いることにより、感光体の耐久性、及
び画像特性を向上させることに成功していたが、さらな
る高速処理が可能な複写機等において今まで以上に感光
体に対する摺擦力を向上させた電子写真プロセスでは、
表面層の作製条件によってはその膜厚むらを引き起こ
し、これが原因となってむら削れを発生させてしまうこ
とがあった。このため、もう一段、品質を向上させるた
めには、このような、より過酷なプロセス条件において
も、高耐久性、高画質を維持しつつ、膜厚むらやむら削
れの発生しない電子写真感光体用の表面層の開発が求め
られるようになった。

【００７１】電子写真感光体の製造においては、堆積膜
の形成前に加熱ヒーター等によって基体をある程度均一
に加熱する必要がある。また、堆積膜の形成中も、下部
阻止層及び感光層は、比較的少ない放電電力で形成され
るため、堆積膜形成中の基体の温度は徐々に低下してし
まう。堆積膜の特性を保つためには、堆積膜の形成中に
も加熱ヒーターによって基体の温度をある範囲に維持さ
せなければならない。この場合、基体全体を均一に加熱
するためには、例えば、図２等に示した加熱ヒーター１
１３として、均一な発熱分布を持った加熱手段を円筒状
基体１１２の内側に設置し、反応容器内で基体１１２上
に堆積膜を形成する必要がある。

【００７２】従来の堆積膜形成装置の構成、すなわち従
来の電子写真感光体の製造装置の構成のままで、電子写
真感光体の表面層としてa-C膜を形成すると、その形成
条件によっては膜厚むらや特性むらが生じてしまう。こ
の原因は、a-C膜の硬質化を図るためにプラズマのエネ
ルギーを従来よりも多く投入することに起因するプラズ
マの局在が引き起こす基体の温度むらであることが解っ
てきた。本発明者らが、a-C膜の形成時に基体の温度を
観察したところ、プラズマエネルギーを上昇させると、
反応容器内の基体において排気口に近い部分に放電が時
々集中し、その基体の、排気口近傍の部分の温度が、堆
積膜の形成条件によって局所的に上昇し、その結果、基
体の温度が、排気口に近い部分程高くなり、基体で温度
分布の傾斜ができてしまうことを確認した。

【００７３】このように高品質のa-C膜を得ようとプラ
ズマエネルギーを上昇させると、上述のように基体で温
度分布の傾斜が発生してしまうことが確認された。これ
までは、このような基体での温度分布の傾斜が発生する
ような条件までプラズマエネルギーを与えなくとも充分
実用性のあるa-C膜が得られていたが、近年の電子写真
の進歩とユーザーのニーズから、さらに一歩進んだ電子
写真感光体及び電子写真装置を提供していく上でこうし
た問題を解決する必要性に迫られた。

【００７４】こうした状況の中、本発明者らは、下部阻
止層や感光層といった、a-Siから成る層の成膜時には基
体を実質的に均一に加熱し、a-Cからなる表面層の形成
時には基体の一部を冷却しながら堆積膜を形成すること
により、例えばプラズマエネルギーを上昇させ、より高
品質なa-C膜が得られる条件においても、堆積膜の形成
中に均一な基体温度を保ち、均一かつ高品質なa-C膜を
得ることが可能になった。

【００７５】本発明において、基体の冷却手段として
は、図２に示したように、例えば金属性の冷却部材１２
１を基体１１２の内壁面の一部に接触させて冷却するこ
とが有効である。基体１１２の内壁面に冷却部材１２１
を効率よく接触させるためには、冷却部材１２７の形状
を、図２及び図３に示したようにリング状にし、その内
部に、例えば図３に示したような構成により冷媒を循環
させることが有効である。

【００７６】さらに本発明において、図４及び図５に示
したように、基体１１２の冷却効率を高めるために、反
応容器を設置するためのプレートを冷却部材として用
い、その冷却プレート１２１ａ内に冷却媒体を循環さ
せ、基体１１２の一端が冷却プレート１２１ａに接触す
るように設置することも有効な手段である。さらに、図
５に示したように、基体支持台１２６が冷却プレート１
２１ａと一体構成であり、かつ、基体支持台１２６内に
も冷却媒体を循環させ、基体１１２の冷却効率を向上さ
せることも本発明では有効である。

【００７７】本発明において、冷却部材の材質として
は、熱伝導性、強度、加工性の面から、ステンレス鋼、
アルミを主成分とした合金等を用いることが好ましい。
また、冷却部材内を循環させる冷却媒体としては、通
常、水が使用されるが、それ以外の液体を循環させても
よい。

【００７８】本発明において、冷却部材を、基体１１２
の、排気口に近い部分に接触させて設置し、基体１１２
を冷却することが重要である。

【００７９】本発明において、基体の冷却方法は、上記
以外の方法でも良い。即ち、反応容器を含めたプラズマ
ＣＶＤ装置の構成により基体の冷却方法が任意に選択さ
れる。

【００８０】図４に示したように、基体１１２の下側に
排気口１１９ａを設けた装置構成であれば、反応容器の
下側にある前述の冷却プレート１２１ａの構成が基体１
１２の冷却に効果的である。また、図６に示したよう
に、基体１１２の上側に排気口１１９ｂを設けたような
装置構成であれば、基体１１２をその上端側から冷却す
る手段を設けることが本発明では有効である。さらに、
図７に示したように、基体１１２の高さ方向中心付近か
ら横方向に気体を排気する排気口１１９ｃを設けたよう
な装置構成の場合、基体１１２の高さ方向中心付近に冷
却部材１２１ｃを設けることが本発明では有効である。

【００８１】本発明において、電子写真感光体の表面層
を形成する時のより具体的な手法として、堆積膜の形成
中に基体１１２の温度を検知し、その信号を基に冷却部
材内の冷媒の循環または停止を行ないながら、表面層形
成中の基体１１２の温度を制御することも有効な手段で
ある。例えば、図４に示した装置において、基体１１２
の上端部と下端部のそれぞれの内側に検知手段として温
度センサー（不図示）を設置し、その温度差がある値に
達したときに冷却プレート１２１ａ内に冷媒を循環させ
る。基体１１２に温度センサーを直接設置することが困
難な場合には、例えば、基体１１２の上端に取り付けら
れた補助基体１２５と、基体支持台１２６とに温度セン
サーを設置する等の代替手段も本発明では有効である。
このように補助基体１２５や基体支持台１２６を介して
基体１１２の温度を温度センサーによって間接的に検知
してもよい。

【００８２】基体１１２の温度を検知する温度センサー
を設置した場合、冷却部材１２１内に冷媒を供給する供
給装置の動作が、上述したように堆積装置１００及び原
料ガス供給装置２００の動作を制御する制御手段によっ
て制御される。この場合、温度センサーの検知結果から
得られた信号を基にその冷媒供給装置を制御手段により
制御し、堆積膜の形成時に冷却部材１２１内に冷媒を循
環させた状態、または冷却部材１２１内の冷媒の流れを
停止させた状態にすることにより、基体１１２の温度が
制御される。

【００８３】次に、本発明の製造装置及び製造方法につ
いて実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれ
により何ら限定されるものではない。

【００８４】（実施例１）図２に示した本発明のプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、表１に示される条件により円筒
状のＡｌ（アルミニウム）基体上に下部阻止層及び光導
電層をこの順番で順次積層し、次いで表２に示される条
件で光導電層の表面に、a-C:Hからなる表面層を形成
し、図１（ａ）に示した構成の電子写真感光体を作製し
た。

【００８５】この時、冷却部材１２１を、円筒状の基体
１１２の下端から上方向に２００ｍｍの範囲で基体１１
２の内面に接触させ、表面層の形成時には、水温１０℃
の水道水を毎分１リットルの水量で冷却部材１２１内に
循環させた。

【００８６】

【表１】

【００８７】

【表２】

【００８８】（比較例１）図８に示される従来のプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、表１に示した条件により円筒状
Ａｌ基体上に下部阻止層及び光導電層をこの順番で順次
積層し、次いで表２に示した条件で光導電層の表面に、
a-C:Hからなる表面層を形成し、電子写真感光体を作製
した。図８に示される従来の堆積膜形成装置は、本発明
の各堆積膜形成装置と比較して、反応容器内の基体を冷
却する手段を有していない点が異なっており、図８で
は、本発明の堆積膜形成装置の構成部品と同一の部品に
同一の符号を付してある。

【００８９】実施例１及び比較例１で作製した各感光体
ドラムについて、以下のように、表面層の膜厚むら、む
ら削れ（濃度むら）、及び感度むらの評価を行なった。

【００９０】表面層の膜厚むらの評価に関しては、ま
ず、堆積膜の形成を終えた感光体ドラムをプラズマＣＶ
Ｄ装置から取り出し、分光反射計（大塚電子社製のCL-3
000R）を用いて表面層の膜厚を計算した。次に、感光体
ドラムの軸方向に５点の膜厚を測定し、最大値と最小値
の差の値を比較した。値の比率によって、表面層の膜厚
むらの判定を行なった。その値の比率が５％未満の場合
を◎、５％以上２０％未満の場合を○、２０％以上５０
％未満の場合を△、５０％以上の場合を×とした。

【００９１】むら削れ（濃度むら）の評価に関しては、
電子写真装置であるキヤノン社製のＮＰ６０６０を改造
し、クリーニングブレードの材質及び押し当て圧を変更
することで、むら削れが発生しやすい環境を作りだした
加速試験機を用いた。その加速試験器に、作製した感光
体ドラムを設置し、キヤノン社製の中間チャート（部品
番号：ＦＹ９−９０４２）を原稿台に置き、耐久試験を
１０万枚分行なった。耐久試験後、感光体ドラムを電子
写真装置から取り出し、目視によりドラム表面のむら削
れの有無を観察した。

【００９２】さらに、耐久試験後の画像について画像濃
度計（ＭａｃｂｅｔｈＲＤ９１４）を用いて画像濃度
を測定し、濃度の分布及び平均値（Ｍ）を求め、標準偏
差（σ）の±２の範囲から外れる値とＭの値の差の絶対
値の平均値（Ｗ）を求め、むら削れを判定した。その平
均値Ｗが５％未満の場合を◎、平均値Ｗが５％以上１０
％未満の場合を○、平均値Ｗが１０％以上２０％未満の
場合を△、平均値Ｗが２０％以上の場合を×とした。

【００９３】感度むらの評価に関しては、まず、むら削
れの評価の際に用いた前記の改造機を用い、評価現像器
の位置に電位計を取り付け、通常の帯電・除電・露光の
プロセスを行ったときの現像器位置での光受容部材の表
面電位を測定する。そして、露光強度を変えたときの光
受容部材の表面電位の変化から感度を算出する。具体的
には、表面電位が４００Ｖになるように帯電器に与える
電流量を調整した後、露光光量を変化させ、表面電位が
５０Ｖになる光量を便宜的に感度と定義する。その数字
が小さいほど感度が良好であることを示している。この
感度測定を感光体ドラムの軸方向に５点行ない、最大値
と最小値の差の値を比較した。その値の比率によって感
度むらの判定を行なった。その値の比率が５％未満の場
合を◎、５％以上２０％末満の場合を○、２０％以上５
０％未満の場合を△、５０％以上の場合を×とした。

【００９４】これら各評価により得られた結果を次の表
３にまとめて示した。

【００９５】

【表３】

【００９６】表３に示されるように、実施例１の条件に
て作製した感光体ドラムは全ての項目において良好な結
果が得られた。なお、目視によるむら削れの有無は、実
施例１及び比較例１の各感光体ドラムとも確認できなか
った。

【００９７】（実施例２）図２に示した本発明のプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、実施例１と同様の条件にて円筒
状Ａｌ基体上に下部阻止層及び光導電層をこの順番で順
次積層し、次いで表４の条件にて光導電層上に表面層を
形成した。また、表面層の形成時では、高周波電力の条
件のみを１０００Ｗから３０００Ｗの範囲で５００Ｗ毎
にかえたものをそれぞれ作製し、各電子写真感光体を実
施例１と同様に評価した。なお、本実施例でも実施例１
と同様に、表面層の形成時には水温１０℃の水道水を毎
分１リットルの水量で冷却部材内に循環させた。

【００９８】

【表４】

【００９９】（比較例２）図８に示した従来のラズマＣ
ＶＤ装置を用いて、実施例２と同様に、表１に示した条
件により円筒状Ａｌ基体上に下部阻止層及び光導電層を
この順番で順次積層し、次いで表４に示した条件で光導
電層上に、a-C:Hからなる表面層を形成し、電子写真感
光体を作製した。

【０１００】実施例２及び比較例２で作製した各感光体
ドラムについて、以下のような評価を行なった。

【０１０１】表面層の膜厚むらの評価に関しては、作製
した各感光体ドラムを実施例１と同様に評価した。その
評価結果を次の表５に示した。

【０１０２】

【表５】

【０１０３】表５に示されるように、実施例２における
表面層の膜厚むらは比較例２に比べて小さく、そのレベ
ルは良好である。

【０１０４】濃度むらの評価に関しては、作製した各感
光体ドラムを実施例１と同様に評価した。その評価結果
を次の表６に示した。

【０１０５】

【表６】

【０１０６】表６に示されるように、実施例２における
濃度むらは比較例２に比ベてレベルが良好である。

【０１０７】削れ量の評価に関しては、まず、実施例１
の感光体ドラムの評価の際に使用した前記加速試験器を
用いて実施例１と同様に加速耐久試験を行った後、表面
層の削れ量を測定した。測定には、実施例１と同様に分
光反射計（大塚電子社製のCL-3000R）を用い、感光体ド
ラムの軸方向に５点の膜厚を測定し、平均値を求めた。
すなわち、削れ量は、耐久試験前の表面層の膜厚から耐
久試験後の表面層の膜厚を引いた値における５個所の測
定点の平均値である。そして、削れ量の評価は、比較例
２において高周波電力が１０００Ｗの条件で作製した感
光体ドラムの値を５０とした相対値で比較する。その数
値が小さいほど、削れ量が少ない。削れ量の測定結果を
次の表７に示した。

【０１０８】

【表７】

【０１０９】表７に示されるように、実施例２における
削れ量は、比較例２に比べて良好な結果を示している。
また、成膜時の投入パワーを上昇させた条件において
は、削れ量の評価でさらに良好な結果が得られている。

【０１１０】感度むらの評価に関しては、実施例２及び
比較例２で作製した各感光体ドラムを実施例１と同様に
評価した。その評価結果を次の表８に示した。

【０１１１】

【表８】

【０１１２】表８に示されるように、実施例２における
感度むらは比較例２に比べて良好な結果を示している。
また、成膜時の投入パワーを上昇させた条件において
は、さらに良好な結果が得られている。

【０１１３】これらの結果から、本発明の製造方法によ
り作製された感光体ドラムは、成膜時の投入パワーを上
昇させた条件において、表面層の膜厚むらは全くなく、
感光体ドラムの軸方向で削れ量のむらを起こさずに、濃
度むら、感度むらが少ない画像を提供することができる
優れた感光体ドラムの作製が可能であることを示してい
る。

【０１１４】（実施例３）図２に示した本発明のプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、実施例１と同様の条件にて円筒
状Ａｌ基体上に下部阻止層及び光導電層をこの順番で順
次積層し、次いで表９の条件にて光導電層上に表面層を
形成した。本実施例では、表面層の形成時における高周
波電力の条件を２０００Ｗから５０００Ｗの範囲で１０
００Ｗ毎にかえたものをそれぞれ作製し、各電子写真感
光体を実施例２と同様に評価した。

【０１１５】

【表９】

【０１１６】なお、本実施例では、円筒状の基体１１２
の内側において、その上端から２０ｍｍだけ下方の位置
と、下端から２０ｍｍだけ上方の位置にそれぞれ温度セ
ンサーを設置し、表面層の形成時に基体の温度を温度セ
ンサーにより測定しながら堆積膜の形成を行なった。

【０１１７】さらに、温度センサーからの信号に基づい
て、冷却部材の冷媒導入口につながるバルブの開閉動作
を制御し、基体の上端部と下端部の温度差が１０℃以上
になったときに冷却部材内で冷媒が循環するように設定
した。

【０１１８】得られた感光体については、実施例２と同
様に表面層の膜厚、濃度むら、削れ量、及び感度むらの
評価を行った。その評価結果を次の表１０に示した。

【０１１９】

【表１０】

【０１２０】表１０に示すように、本実施例における感
光体ドラムは、全ての評価項目において良好な結果が得
られた。

【０１２１】また、本実施例のように温度センサーから
の信号に基づいて、冷却部材の冷媒導入口側のバルブの
開閉動作を連動させることによって、成膜条件等の変化
により基体温度が変化しても、装置（ハード）の変更
や、条件出し等の手間が省け、工業的にメリットが大き
い。

【０１２２】（実施例４）図４に示したプラズマＣＶＤ
装置を用いて、実施例２と同様の感光体ドラムを作製
し、同様の評価を行なった。本実施例のプラズマＣＶＤ
装置は、冷却部材として、図５（ａ）及び図５（ｂ）に
示した構成の冷却プレート１２１ａ及び基体支持台１２
６を用い、円筒状基体１１２の下端から冷却を行なっ
た。また、表面層の形成時では高周波電力の条件のみ
を、次の表１１に示すように５００Ｗから３０００Ｗの
範囲で５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗ、１５００Ｗ、
２０００Ｗ、２５００Ｗ、３０００Ｗにかえて感光体ド
ラムを作製した。なお、本実施例でも実施例１と同様に
表面層の形成時には、水温１０℃の水道水を毎分１リッ
トルの水量で冷却部材内に循環させた。

【０１２３】得られた感光体については、実施例２と同
様に表面層の膜厚、濃度むら、及び削れ量の評価を行な
った。その評価結果を次の表１１に示した。

【０１２４】

【表１１】

【０１２５】本実施例においても、表１１に示されるよ
うに、成膜時の投入パワーを上昇させた条件で表面層の
膜厚むらは全くなく、感光体ドラムの軸方向で削れ量の
むらを起こさずに、濃度むらが少ない画像を提供するこ
とができる優れた感光体ドラムの作製が可能であること
を示している。

【０１２６】（実施例５）図６に示した本発明のプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、実施例２と同様の条件で感光体
ドラムを作製し、同様の評価を行なった。本実施例のプ
ラズマＣＶＤ装置では、上述したように円筒状基体１１
２の上側に排気口１１９ｂを設け、基体１１２を冷却す
る機構も反応容器１１１ｂの上側部分に設置し、基体１
１２の上端と冷却部材を接触させて基体１１２の冷却を
行なった。冷却部材としては、上述したように冷却プレ
ート１２１ｂ及び補助基体１２５ａが共に中空構造で一
体化され、それらの内部が連通した構造のものを使用し
た。なお、本実施例でも、実施例１と同様に表面層の形
成時に水温１０℃の水道水を毎分１リットルの水量で冷
却部材内に循環させた。

【０１２７】得られた感光体については、実施例２と同
様に表面層の膜厚、濃度むら、及び削れ量の評価を行な
った。その評価結果を次の表１２に示した。

【０１２８】

【表１２】

【０１２９】表１２に示すように、本実施例において
も、実施例２と同様に成膜時の投入パワーを上昇させた
条件で表面層の膜厚むらは全くなく、感光体ドラムの軸
方向で削れ量のむらを起こさずに、削れ性の優れた感光
体ドラムの作製が可能であることを示している。

【０１３０】（実施例６）図７に示した本発明のプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、実施例２と同様の感光体ドラム
を作製し、同様の評価を行なった。本実施例のプラズマ
ＣＶＤ装置では、上述したように円筒状基体１１２の高
さ方向の中心位置付近に排気口１１９ｃを設け、反応容
器１１１内の気体を横方向から排気した。また、冷却部
材１２１ｃは、基体１１２の内壁面における高さ方向の
中央部分に接触させた。なお、本実施例でも実施例１と
同様に表面層の形成時には、水温１０℃の水道水を毎分
１リットルの水量で冷却部材１２１ｃ内に循環させた。

【０１３１】得られた感光体については、実施例２と同
様に表面層の膜厚、濃度むら、及び削れ量の評価を行っ
た。その評価結果を次の表１３に示す。

【０１３２】

【表１３】

【０１３３】表１３に示すように、本実施例において
も、実施例２と同様に成膜時の投入パワーを上昇させた
条件で表面層の膜厚むらは全くなく、感光体ドラムの軸
方向で削れ量のむらを起こさずに、濃度むらが少ない画
像を提供することができる優れた感光体ドラムの作製が
可能であることを示している。

【０１３４】（実施例７）図９に示される本発明のプラ
ズマ装置を用い、表２に示した条件にて幅２０ｍｍ、長
さ２００ｍｍのステンレス基板６０１にa-C:H膜をコー
ティングした。図９のプラズマ装置は、本発明の堆積膜
形成装置の構成が適用されたものであり、図９では、堆
積装置６００における反応容器６１１の部分のみが示さ
れている。堆積装置６００における反応容器６１１以外
の部分や、原料ガス供給装置の構成は、図２に示した装
置と同様である。この堆積膜形成装置では、図９に示す
ように、反応容器６１１の一端部には、その容器内の気
体を排気するための排気口６１９が形成されている。こ
の反応容器６１１内には、堆積膜が形成される基体とし
てのステンレス基板６０１を支持する基体支持台６２６
が配設されている。基体支持台６２６には、その支持台
上のステンレス基板６０１を加熱する加熱用ヒーター６
１３と、ステンレス基板６０１の一部を冷却するための
冷却部材６２１が備えられている。

【０１３５】冷却部材６２１は中空構造であり、その内
部を冷媒が循環できるようにその部材が構成されてい
る。冷却部材６２１には、その内部に冷媒を導入するた
めの冷却パイプ６２７ａと、冷却部材６２１内から冷媒
を導出させるための冷却パイプ６２７ｂとが接続されて
いる。この冷却部材６２１は排気口６１９に近い位置に
配置されており、これにより、ステンレス基板６０１に
おける排気口６１９側の端部が、冷却部材６２１内の冷
媒の循環で冷却される構成となっている。

【０１３６】このように構成された堆積膜形成装置にお
けるコーティングの工程では、排気口６１９に近い位置
に設置された冷却部材６２１内に、水温１０℃の水道水
を毎分１リットルの水量で循環させた。この成膜行程に
よりステンレス基板６０１にa-C:H膜のコーティングを
行い、その長手方向に１０ポイントの膜厚を測定した。
その結果、各ポイントの膜厚は土５％以内であった。

【０１３７】さらに、同様の条件にて、冷却部材６２１
内に冷却水を流さないで同様のステンレス基板６０１に
a-C:H膜のコーティングを行ったが、排気口６１９に近
い位置ほどa-C:H膜の膜厚が薄くなり、最大３０％の膜
厚むらが生じた。この結果から、本実施例においても、
堆積膜の形成中にステンレス基板６０１において排気口
６１９に近い部分を冷却することにより、a-C:H膜をス
テンレス基板６０１上に均一にコーティングすることが
可能であることを示している。

【０１３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の堆積膜形成
方法及び堆積膜形成装置によれば、反応容器内の基体上
に堆積膜を形成する際に基体を実質的に均一に加熱する
と共に基体の一部を冷却することにより、堆積膜の硬質
化を図るためにプラズマのエネルギーを増加させても、
堆積膜の形成中に基体の温度を均一に保つことができ、
高い硬度で均一性に富んだ良質な堆積膜を形成すること
が可能になるという効果がある。

【０１３９】また、本発明の電子写真感光体の製造方法
及び製造装置によれば、反応容器内の基体上に光導電層
及び表面層をこの順番で積層する工程において、表面層
の形成時に上記の堆積膜形成方法と同様に基体を実質的
に均一に加熱すると共に基体の一部を冷却することによ
り、表面層の硬質化を図るためにプラズマのエネルギー
を増加させても、高い硬度で均一性に富んだ良質な表面
層を形成することが可能となる。これにより、例えば、
高速化及び長寿命化される近年の電子写真装置すなわち
高速複写機において、高品質の画像特性を維持するため
に感光体に対する摺擦力を高めたプロセス条件でも、む
ら削れをおこさず、また、削れ量も低下させることがで
きる。このことにより、今まで以上に耐久性に富んだ電
子写真感光体を安定して製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る堆積膜形成方法によ
り作製された電子写真感光体を模式的に示す断面図であ
る。

【図２】本発明の堆積膜形成装置の一例を模式的に示す
図である。

【図３】図２に示される冷却部材の内部構造、及びその
プレートに接続された冷却パイプを模式的に示す図であ
る。

【図４】図２に示される堆積膜形成装置の変形例を模式
的に示す図である。

【図５】図４に示される冷却プレートの内部構造、及び
そのプレートに接続された冷却パイプを模式的に示す図
である。

【図６】図４に示される堆積膜形成装置のさらに他の変
形例を模式的に示す図である。

【図７】図２に示される堆積膜形成装置の他の変形例を
模式的に示す図である。

【図８】従来の電子写真感光体の製造装置を模式的に示
す図である。

【図９】本発明の堆積膜形成装置の一部を模式的に示す
図である。

【符号の説明】

１、１１２基体２下部阻止層３光導電層４バッファー層５表面層１００、６００堆積装置１１０円筒状部材１１１、１１１ａ、１１１ｂ、６１１反応容器１１３、６１３加熱用ヒーター１１４原料ガス導入管１１５高周波マッチングボックス１１６ガス配管１１７排気装置１１８メインバルブ１１９、１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃ、６１９排
気口１２０ａ、１２０ｂプレート１２１、１２１ｃ、６２１冷却部材１２１ａ、１２１ｂ冷却プレート１２２ａ、１２２ｂ絶縁体１２３リークバルブ１２４真空計１２５、１２５ａ補助基体１２６、６２６基体支持台１２７ａ、１２７ｂ、６２７ａ、６２７ｂ冷却パイ
プ１２８、１２８ａ仕切り板１２９円筒状ガイド板２００原料ガス供給装置２１１〜２１６マスフローコントローラー２２１〜２２６ガスボンベ２３１〜２３６バルブ２４１〜２４６流入バルブ２５１〜２５６流出バルブ２６０補助バルブ２６１〜２６６圧力調整器６０１ステンレス基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者植田重教東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H068 CA03 DA12 DA23 EA25 EA30 4K030 AA06 AA09 AA17 BA27 BA29 BB12 FA03 HA13 KA18 KA23 KA26 KA30 KA39 KA41 LA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧可能な反応容器内で、高周波電力を
印加するカソード電極と対向する基体との間にプラズマ
を発生させると共に、前記反応容器内に原料ガスを導入
し、前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法にお
いて、前記堆積膜の形成時に、前記基体を実質的に均一に加熱
すると共に前記基体の一部を冷却しながら前記堆積膜を
形成することを特徴とする堆積膜形成方法。
【請求項２】前記堆積膜を形成する際には、前記反応
容器内の気体を排気口より排気し、前記基体における前
記排気口に近い一部を冷却する請求項１に記載の堆積膜
形成方法。
【請求項３】前記堆積膜を形成する際には、前記反応
容器内に炭化水素系の原料ガスを導入して前記基体上に
非単結晶炭素膜を形成する請求項１または２に記載の堆
積膜形成方法。
【請求項４】前記基体を冷却する際には、冷却部材の
内部に冷却媒体を循環させ、該冷却部材を前記基体の一
部に接触させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の堆
積膜形成方法。
【請求項５】前記堆積膜を形成する際に前記基体の温
度を検知する段階と、前記検知結果から得られる信号を基に、前記堆積膜の形
成時に前記冷却部材内に冷却媒体を循環させた状態、ま
たは前記冷却部材内の冷却媒体の流れを停止させた状態
にすることにより、前記基体の温度を制御する段階とを
有する請求項４に記載の堆積膜形成方法。
【請求項６】減圧可能な反応容器内で、高周波電力を
印加するカソード電極と対向する基体との間にプラズマ
を発生させることにより、シリコン原子を母体とする非
単結晶材料からなる光導電層と、少なくとも炭化水素系
の原料ガスを用いた高周波プラズマＣＶＤ方法で形成さ
れる非単結晶炭素膜からなる表面層とをこの順番で前記
基体上に順次積層して電子写真感光体を製造する方法に
おいて、前記光導電層の形成時には前記基体を実質的に均一に加
熱し、前記表面層の形成時には前記基体を加熱すると共
に前記基体の一部を冷却しながら前記表面層を形成する
ことを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
【請求項７】前記表面層を形成する際には、前記反応
容器内へと原料ガスを導入すると共に該反応容器内の気
体を排気口より排気し、前記基体における前記排気口に
近い一部を冷却する請求項６に記載の電子写真感光体の
製造方法。
【請求項８】前記基体を冷却する際には、冷却部材の
内部に冷却媒体を循環させ、該冷却部材を前記基体の一
部に接触させる請求項６または７に記載の電子写真感光
体の製造方法。
【請求項９】前記表面層を形成する際に前記基体の温
度を検知する段階と、前記検知結果から得られた信号を基に、前記表面層の形
成時に前記冷却部材内に冷却媒体を循環させた状態、ま
たは前記冷却部材内の冷却媒体の流れを停止させた状態
にすることにより、前記基体の温度を制御する段階とを
有する請求項８に記載の電子写真感光体の製造方法。
【請求項１０】減圧可能な反応容器と、前記反応容器内の基体と対向して高周波電力を印加する
カソード電極と、前記カソード電極と前記基体との間にプラズマを発生さ
せて前記基体上に堆積膜を形成するために前記カソード
電極に高周波電力を供給する電源と、前記反応容器内に原料ガスを導入する手段と、前記堆積膜の形成時に前記基体を実質的に均一に加熱す
る加熱手段とを有する堆積膜形成装置において、前記堆積膜の形成時に前記基体の一部を冷却する冷却手
段をさらに有することを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項１１】前記堆積膜を形成する際に前記反応容
器内の気体を排気するための排気口が前記反応容器に設
けられており、前記冷却手段が、前記基体における前記排気口に近い一
部を冷却するものである請求項１０に記載の堆積膜形成
装置。
【請求項１２】前記反応容器内に原料ガスを導入する
手段が、前記基体上に前記堆積膜として非単結晶炭素膜
が形成されるように炭化水素系の原料ガスを前記反応容
器内に導入するものである請求項１０または１１に記載
の堆積膜形成装置。
【請求項１３】前記冷却手段が、冷却媒体を循環させ
るための流路が形成され、前記基体の一部に接触する冷
却部材と、該冷却部材内に循環させる冷却媒体と、前記
冷却部材内に前記冷却媒体を循環させる手段とから構成
されている請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の堆
積膜形成装置。
【請求項１４】前記基体の温度を直接または間接的に
検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果から得られる信号を基に、前記
堆積膜の形成時に前記冷却部材内に冷却媒体を循環させ
た状態、または前記冷却部材内の冷却媒体の流れを停止
させた状態にすることにより、前記基体の温度を制御す
る制御手段とをさらに有する請求項１３に記載の堆積膜
形成装置。
【請求項１５】減圧可能な反応容器と、前記反応容器内の基体と対向して高周波電力を印加する
カソード電極と、前記カソード電極と前記基体との間にプラズマを発生さ
せることにより、前記基体上に堆積膜を形成するために
前記カソード電極に高周波電力を供給する電源と、シリコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電
層、および少なくとも炭化水素系の原料ガスを用いた高
周波プラズマＣＶＤ方法で形成される非単結晶炭素膜か
らなる表面層の２つの層をこの順番で前記基体上に順次
形成するために前記反応容器内に原料ガスを導入するた
めの導入管と、前記光導電層の形成時及び前記表面層の形成時に前記基
体を実質的に均一に加熱する加熱手段とを有する、電子
写真感光体の製造装置において、前記表面層の形成時に前記基体の一部を冷却する冷却手
段をさらに有することを特徴とする電子写真感光体の製
造装置。
【請求項１６】前記反応容器内の気体を排気するため
の排気口が前記反応容器に設けられており、前記冷却手段が、前記基体における前記排気口に近い一
部を冷却するものである請求項１５に記載の電子写真感
光体の製造装置。
【請求項１７】前記冷却手段が、冷却媒体を循環させ
るための流路が形成され、前記基体の一部に接触する冷
却部材と、該冷却部材内に循環させる冷却媒体と、前記
冷却部材内に前記冷却媒体を循環させるための手段とか
ら構成されている請求項１５または１６に記載の電子写
真感光体の製造装置。
【請求項１８】前記基体の温度を直接または間接的に
検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果から得られる信号を基に、前記
堆積膜の形成時に前記冷却部材内に冷却媒体を循環させ
た状態、または前記冷却部材内の冷却媒体の流れを停止
させた状態にすることにより、前記基体の温度を制御す
る制御手段とをさらに有する請求項１７に記載の電子写
真感光体の製造装置。