JP2012012643A - 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的高い成膜速度で、特性ムラおよび欠陥の少ない良好な堆積膜を形成する。
【解決手段】 円柱状または円筒状の複数の基体の外周面に堆積膜を形成する堆積膜の形成方法であって、複数の前記基体を、各中心軸を平行にして、隣り合う前記基体間で前記外周面同士を間隙をおいて対向させた状態で、反応室内に配置する第１ステップと、該反応室内に前記堆積膜の原料ガスを連続的に供給するとともに排出する第２ステップと、隣り合う前記基体を前記中心軸回りに互いに逆方向に回転させて、前記間隙に流れ込む前記原料ガスの流れを生じさせる第３ステップと、対向する前記外周面間に電圧を印加して前記原料ガスを分解し、分解生成物からなる堆積膜を前記外周面に堆積させる第４ステップと、を含むことを特徴とする堆積膜の形成方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、堆積膜形成方法、および堆積膜形成装置に関する。

従来、電子写真用感光体は、円筒状などの基体の表面に、光導電層や表面層などを堆積膜として形成することにより製造されている。電子写真感光体等の堆積膜の形成方法としては、例えば下記特許文献１等に記載されたＣＶＤ装置を用いて、例えば１．０Ｐａ〜１００Ｐａといった比較的高い真空中でプラズマを生成し、このプラズマによって原料ガスを分解し、分解生成物を基体に被着させる方法（いわゆるプラズマＣＶＤ法）が広く採用されている。

国際公開ＷＯ２００６／１３４７８１

従来のような高真空中での堆積膜の形成方法において、電子写真感光体における光導電層や表面層の堆積速度を大きくするには、主に、原料ガスの分解を促進するため、プラズマのエネルギーを大きくしたり、基板温度を上昇させたり、成膜時に与えるエネルギーを高くしていた。

しかしながら、比較的高い真空状態、すなわち比較的低いガス密度で成膜する場合、空間に与えるエネルギーが大きくなり過ぎ、堆積および堆積後の膜にダメージを与えることになり、堆積膜の膜質が十分に高くできない場合もあった。近年、電子写真感光装置は、従来にも増して高画質、高速化、高耐久化等の高付加価値が追求されるようになってきており、これらの特性を満足するために成膜速度を下げることによる膜質改善を余儀なくされている。反面、堆積速度を小さくした場合には、製造効率が悪化し、製造コストの上昇を招くといった問題が生じていた。

本発明は、かかる課題を解決することを目的になされたものである。

上記課題を解決するために、円柱状または円筒状の複数の基体の外周面に堆積膜を形成する堆積膜の形成方法であって、複数の前記基体を、各中心軸を平行にして、隣り合う前記基体間で前記外周面同士を間隙をおいて対向させた状態で、反応室内に配置する第１ステップと、該反応室内に前記堆積膜の原料ガスを連続的に供給するとともに排出する第２ステップと、隣り合う前記基体を前記中心軸回りに互いに逆方向に回転させて、前記間隙に流れ込む前記原料ガスの流れを生じさせる第３ステップと、
対向する前記外周面間に電圧を印加して前記原料ガスを分解し、分解生成物からなる堆積膜を前記外周面に堆積させる第４ステップと、を含むことを特徴とする堆積膜の形成方法を提供する。

また、円柱状または円筒状の複数の基体の外周面に堆積膜を形成するための堆積膜形成装置であって、複数の前記基体を収容するための反応室と、該反応室内に収容される複数の前記基体を、各中心軸を平行にして、隣り合う前記基体の前記外周面同士を間隙をおいて対向させた状態で支持するとともに前記中心軸回りに回転させるための支持手段と、前
記反応室内に前記堆積膜の原料ガスを連続的に供給するためのガス供給手段と、対向する前記外周面間に電圧を印加するための電圧印加手段とを備え、前記支持手段は、隣り合う前記基体の対向する前記外周面同士が同一方向に沿って移動して前記間隙に流れ込む前記原料ガスの流れを生じさせるように、隣り合う前記基体を前記中心軸回りに互いに逆方向に回転させることを特徴とする堆積膜形成装置を併せて提供する。

本発明の堆積膜形成方法および堆積膜形成装置によれば、比較的高い成膜速度で、特性ムラおよび欠陥の少ない良好な堆積膜を形成することができる。本発明を用いることで、堆積膜の形成効率を向上させて、堆積膜の形成コストを低く抑えることができる。

本発明の堆積膜形成装置の一実施形態である、プラズマＣＶＤ装置２について説明する概略断面図である。 プラズマＣＶＤ装置２の構成を示す概略上断面図である。 図１および図２に示すプラズマＣＶＤを用いて作製する電子写真感光体について説明する概略断面図である。 本発明の堆積膜形成装置の他の実施形態について説明する概略上断面図である。 本発明の堆積膜形成装置の他の実施形態について説明する概略上断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

以下においては、本発明について、電子写真感光体を形成する場合を例にとって、図面を参照しつつ説明する。

図１および図２は、本発明の堆積膜形成装置の一実施形態である、プラズマＣＶＤ装置２について説明する概略図である。図１は、プラズマＣＶＤ装置２の構成を示す概略側断面図、図２はプラズマＣＶＤ装置２の構成を示す概略上断面図である。図３は、図１および図２に示すプラズマＣＶＤを用いて作製する電子写真感光体１について説明する概略断面図である。

まず最初に、プラズマＣＶＤ装置２を用いて作製する電子写真感光体１について説明しておく。図３に示した電子写真感光体１は、円筒状基体１０の外周面に、電荷注入阻止層１１、光導電層１２および表面層１３を順次積層形成したものである。

円筒状基体１０は、感光体の支持母体となるものであり、少なくとも表面に導電性を有するものとして形成されている。この円筒状基体１０は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの金属材料、もしくは例示した金属材料を含む合金材料により、全体が導電性を有するものとして形成されている。

円筒状基体１０はまた、樹脂、ガラス、セラミックなどの絶縁体の表面に例示した金属材料、あるいはＩＴＯおよびＳｎＯ２などの透明導電性材料による導電性膜を被着したものであってもよい。

例示した材料のうち、円筒状基体１０を形成するための材料としては、Ａｌ系材料を用
いるのが最も好ましく、また円筒状基体１０の全体をＡｌ系材料により形成するのが好ましい。

そうすれば、電子写真感光体１を軽量かつ低コストで製造可能となり、その上、電荷注入阻止層１１や光導電性層１２をａ−Ｓｉ系材料により形成する場合には、それらの層と円筒状基体１０との間の密着性が高くなって信頼性を向上させることができる。

電荷注入阻止層１１は、円筒状基体１０からのキャリア（電子）の注入を阻止するためのものであり、たとえばａ−Ｓｉ系材料により形成されている。この電荷注入阻止層１１は、たとえばａ−Ｓｉに、ドーパントとして硼素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、あるいは酸素（Ｏ）を含有させたものとして形成されており、その厚みは２μｍ以上１０μｍ以下とされている。

光導電層１２は、レーザ光などの光照射によってキャリアを発生させるためのものであり、たとえばａ−Ｓｉ系材料、あるいはＳｅ−Ｔｅ、Ａｓ２Ｓｅ3などのａ−Ｓｅ系材料
により形成されている。ただし、電子写真特性（たとえば光導電性特性、高速応答性、繰り返し安定性、耐熱性あるいは耐久性）および表面層１３をａ−Ｓｉ系に材料により形成した場合における表面層１３との整合性を考慮した場合には、光導電層１２は、ａ−Ｓｉ、もしくはａ−Ｓｉに炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）などを加えたａ−Ｓｉ系材料により形成するのが好ましい。また、光導電層１２の厚みは、使用する光導電性材料および所望の電子写真特性により適宜設定すればよく、ａ−Ｓｉ系材料を用いて光導電層１２を形成する場合には、光導電層１２の厚みは、たとえば５μｍ以上１００μｍ以下、好適には１０μｍ以上８０μｍ以下とされる。

表面層１３は、電子写真感光体１の表面を保護するためのものであり、画像形成装置内での摺擦による削れに耐え得るように、たとえばａ−ＳｉＣやａ−ＳｉＮなどのａ−Ｓｉ系材料、あるいはａ−Ｃなどにより形成されている。

この表面層１３は、電子写真感光体１に照射されるレーザ光などの光が吸収されることのないように、照射される光に対して充分広い光学バンドギャップを有しており、また、画像形成における静電潜像を保持出来得る抵抗値（一般的には１０１１Ω・ｃｍ以上）を有している。

電子写真感光体１における電荷注入阻止層１１、光導電層１２および表面層１３は、たとえば図１および図２に示したプラズマＣＶＤ装置２を用いることにより形成される。

プラズマＣＶＤ装置２は、真空反応室４と、支持手段３と、原料ガス供給手段６と、排気手段７と、電圧印加手段８と、を備えている。

真空反応室４は、円筒状基体１０に対して堆積膜を形成するための空間である。本実施形態では、真空反応室４内部に、２つの円筒状基体１０（１０ａおよび１０ｂ）が配置されている。円筒状基体１０は、支持手段３に支持されることで、２つの円筒状基体１０の各中心軸Ｃ（ＣａおよびＣｂ）を平行にして、隣り合う円筒状基体１０の外周面同士が指定の間隙をおいて対向させた状態で支持されている。本実施形態では、２つの円筒状基体１０の外周面同士の間隙は、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍと小さくされている。

支持手段３は、２つの支持体３１ａおよび３１ｂと、各支持体３１ａおよび３１ｂと各々接続された回転手段５ａおよび５ｂと、を有している。以下、支持体３１ａおよび支持体３１ｂに共通する構成について説明する場合は、単に支持体３１と称する場合がある。支持体３１は、円筒状基体１０を支持するためのものであるとともに、第１導体として機
能するものである。この支持体３１は、フランジ部３０を有する中空状に形成されているとともに、円筒状基体１０と同様な導電性材料により全体が導体として形成されている。支持体３１は円筒状基体１０と直接当接され、支持体３１と円筒状基体１０とは同電位とされる。

支持体３１の内部には、ヒータ３７が収容されている。ヒータ３７は、円筒状基体１０を加熱するためのものである。ヒータ３７としては、たとえばニクロム線やカートリッジヒーターを使用することができる。

支持体３１の温度は、たとえば支持体３１に取り付けられた熱電対（図示略）によりモニタされており、この熱電対におけるモニタ結果の基づいて、ヒータ３７をオン・オフさせることにより、円筒状基体１０の温度が目的範囲、たとえば１００℃以上５００℃以下から選択される一定の範囲に維持される。

回転手段５ａは、支持体３１ａを回転させるためのものであり、回転手段５ｂは、支持体３１ｂを回転させるためのものである。以下、回転手段５ａおよび回転手段５ｂに共通する構成について説明する場合は、単に回転手段５と称する場合がある。回転手段５は、回転モータ５０（回転モータ５０ａ、５０ｂ）および回転力伝達機構５１を有している。回転モータ５０は、円筒状基体１０に回転力を付与するものである。この回転モータ５０は、たとえば円筒状基体１０を例えば１００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下の回転数で回転させるように動作制御する。回転モータ５０としては、公知の種々のものを使用することができる。

回転力伝達機構５１は、回転モータ５０からの回転力を円筒状基体１０に伝達・入力するためのものであり、回転導入端子５２、絶縁軸部材５３を有している。回転導入端子５２は、真空反応室４内の真空を保ちながら回転力を伝達するためのものである。このような回転導入端子５２としては、回転軸を二重もしくは三重構造としてオイルシールやメカニカルシール等の真空シール手段を用いることができる。

絶縁軸部材５３は、支持体３とプレート４１との間の絶縁状態を維持しつつ、回転モータ５０からの回転力を支持体３に入力するためものであり、たとえば絶縁部材４４などの同様な絶縁材料により形成されている。

回転手段５ａおよび５ｂは、２つの導電性基体１０ａおよび１０ｂの外周面同士が、同一方向に沿って移動するように、隣り合う導電性基体１０ａと１０ｂとを、中心軸ＣａおよびＣｂ周りに、互いに逆方向に回転させる。

電圧印加手段８は、直流電源３４ａおよび３４ｂと、制御部３５とを備えて構成されている。直流電源３４ａは基体３１ａと電気的に接続され、直流電源３４ｂは基体３１ｂと電気的に接続されている。直流電源３４ａおよび３４ｂは、公知の電源装置であり、制御部３５が直流電源３４ａおよび３４ｂを制御することにより、支持体３１ａと支持体３１ｂとの間隙に電界が発生する。本実施形態では、例えば、支持体３ａと支持体３ｂとの間隙に、直流のパルス電圧が印加される。

２つの円筒状基体１０ａと１０ｂの間隙に対応し、原料ガス吹出手段４５と、ガス吸入手段４２（図１においては図示せず）とが設けられている。原料ガス吹出手段４５は、図１における上端部が閉塞された筒状部材であり、図１における下側端部が原料ガス供給手段６に接続されている。原料ガス供給手段４５には、各円筒状基体１０の中心軸ＣａおよびＣｂに沿って、複数のガス吹き出し孔４６が設けられており、原料ガス供給手段６から供給された原料ガスは、ガス吹き出し孔４６を通じて真空反応室４内部に供給される。ガ
ス吸入手段４２も、図１における上端部が閉塞された筒状部材であり、図１における下端側が、排気手段７と接続されている。ガス吸入手段４２には、各円筒状基体１０の中心軸ＣａおよびＣｂに沿って、複数のガス吸入孔４４が設けられており、原料ガス供給手段６から供給された原料ガスが、ガス吸入孔４４を通じて真空反応室４の外部に排出される。排気手段７は、真空反応室４のガスを外部に排出するためのものであり、メカニカルブースタポンプ７１およびロータリーポンプ７２を備えている。

原料ガス供給手段６は、複数の原料ガスタンク６０，６１，６２，６３、複数の配管６０Ａ，６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、バルブ６０Ｂ，６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂ，６０Ｃ，６１Ｃ，６２Ｃ，６３Ｃ、および複数のマスフローコントローラ６０Ｄ，６１Ｄ，６２Ｄ，６３Ｄを備えたものであり、配管６４およびガス導入口４５を介して円筒状電極４０に接続されている。各原料ガスタンク６０〜６３は、たとえばＢ２Ｈ６、Ｈ２（またはＨｅ）、ＣＨ4あるいはＳｉＨ4が充填されたものである。

バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃおよびマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄは、真空反応室４に導入する各原料ガス成分の流量、組成およびガス圧を調整するためのものである。もちろん、原料ガス供給手段６においては、各原料ガスタンク６０〜６３に充填すべきガスの種類、あるいは複数の原料タンク６０〜６３の数は、円筒状基体１０に形成すべき膜の種類あるいは組成に応じて適宜選択すればよい。

かかるプラズマＣＶＤ装置２を用いた堆積膜の形成方法について、円筒状基体１０にａ−Ｓｉ膜が形成された電子写真感光体１（図３参照）を作製する場合を例にとって説明する。

まず、円筒状基体１０に堆積膜（ａ−Ｓｉ膜）を形成するにあたっては、複数の円筒状基体１０（本実施形態では、円筒状基体１０ａおよび１０ｂの２つ）を支持させた支持体３を、真空反応室４の内部にセットする。この際、複数の円筒状基体１０ａおよび１０ｂを、各中心軸ＣａとＣｂとを平行にして、隣り合う円筒状基体１０ａと１０ｂとの間で外周面同士を所定の間隙をおいて対向させた状態で、真空反応室４内に配置する。２つの円筒状基体１０の外周面同士の間隙は、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍと小さくされている。

次いで、円筒状基体１０の加熱を開始する。円筒状基体１０の加熱は、たとえばヒータ３７に対して外部から電力を供給してヒータ３７を発熱させることにより行なわれる。このようなヒータ３７の発熱により、円筒状基体１０が目的とする温度に昇温される。円筒状基体１０の温度は、その表面に形成すべき膜の種類および組成によって選択されるが、たとえばａ−Ｓｉ膜を形成する場合には、１００℃以上２００℃以下の範囲に設定される。この温度範囲は、例えば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下と比較的高真空化の環境で行う、従来のＣＶＤ装置を用いた堆積膜形成方法における温度設定（およそ２５０℃以上３００℃以下）よりも低い温度範囲になっている。このため、所定温度まで昇温させるまでの経過時間も比較的少なくされている。

次いで、原料ガス吹出手段４５から原料ガスを吹き出すとともに、ガス吸入手段４２から原料ガスを吸入する。同時に、回転手段５により支持体３を介して円筒状基体１０を回転させる。

真空反応室４への原料ガスの供給は、バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃの開閉状態を適宜制御しつつ、マスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄを制御することにより、原料ガスタンク６０〜６３の原料ガスを、所望の組成および流量で、配管６０Ａ〜６３Ａ，６４およびガス導入口４５を介して、原料ガス吹出手段４５の内部に導入することにより行なわれる。

原料ガス吹出手段４５の内部に導入された原料ガスは、複数のガス吹き出し孔４６を介して、２つの円筒状基体１０ａと１０ｂとの間隙部分に向けて吹き出される。複数のガス吹き出し孔４６から噴出された原料ガスは、ガス吸入手段４２のガス吸入孔４４を通じて真空反応室４の外部に排出される。ガス吸収手段４２を介しての排気により、真空反応室４におけるガス圧は、たとえば１０,０００Ｐａ以上１００,０００Ｐａ以下と、大気圧に近い比較的高めの圧力に設定する。例えば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下と比較的高真空化の環境で行う、従来のＣＶＤ装置を用いた堆積膜形成方法に比べ、成膜時の真空排気にかかる時間が少なくされている。

この状態で、回転手段５ａおよび５ｂが、円筒状基体１０ａおよび１０ｂを例えば１００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下と比較的高速に回転させる。この際、上述のように、回転手段５ａおよび５ｂは、２つの導電性基体１０ａおよび１０ｂの外周面同士が、同一方向に沿って移動するように、隣り合う導電性基体１０ａと１０ｂとを、中心軸ＣａおよびＣｂ周りに、互いに逆方向に回転させる。

円筒状基体１０ａと１０ｂとを、比較的高速にそれぞれ逆回転させることで、２つの円筒状基体１０の間隙に、図２で示す矢印Ｇのような原料ガスの流れが形成される。この原料ガスの流れでは、例えば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下と比較的高真空化の環境で行う、従来のＣＶＤ装置を用いた堆積膜形成方法における原料ガスの濃度に比べて、原料ガスの濃度が飛躍的に高くなっている。プラズマＣＶＤ装置２では、２つの円筒状基体１０の外周面同士の間隙は、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍと近接した状態としつつ、各円筒状基体１０を高速に互いに逆方向に回転させて、各円筒状基体１０ａと１０ｂとの間隙に、比較的濃度の高い原料ガスの安定した流れが形成される。

２つの円筒状基体１０の間隙に安定した原料ガスの流れが生じた状態で、制御部３５が、直流電源３４ａおよび３４ｂを制御し、支持体３１ａと支持体３１ｂとの間隙に電界を発生させる。本実施形態では、例えば、支持体３１ａと支持体３１ｂとの間隙に、直流のパルス電圧が印加される。支持体３１ａと円筒状基体１０ａは電気的に接続され、また、支持体３１ｂと円筒状基体１０ｂとも電気的に接続されている。このため、支持体３１ａと３１ｂとの間の電位は、円筒状基体１０ａと１０ｂとの間の電位差に等しく、円筒状基体１０ａと１０ｂとの間に電界が発生する。円筒状基体１０ａと円筒状基体１０ｂとの間の電界によって、この間隙領域にプラズマが生成され、このプラズマによって原料ガス成分が分解され、原料ガスの分解成分が円筒状基体１０の表面に堆積される。

このように、２つの円筒状基体１０ａおよび１０ｂの間隙に、安定した層流の原料ガスの流れを形成した状態で、この２つの円筒状基体の間隙にプラズマを生成することで、各円筒状基体１０ａおよび１０ｂの表面に、原料ガスの分解生成物を堆積させることができる。円筒状の基体の中心軸を平行にして各々逆回転させることで、例えば円筒状の回転電極と平板とを対向させた間隙にガス流を形成する場合等に比べ、乱流等の少ない安定した層流を、これら円筒状基体の間隙に形成することができる。

円筒状基体１０ａと１０ｂとの回転によって形成された、円筒状基体１０ａと１０ｂとの間隙における流れでは、原料ガスの濃度が高く、円筒状基体１０ａと１０ｂの双方に、高い成膜速度で堆積膜を形成することができる。また、原料ガス濃度が高いので、円筒状基体の温度を比較的低くしても、この間隙において十分な分解反応が起こり、膜欠陥等の少ない良好な堆積膜を形成することができる。本実施形態では、２つの円筒状基体１０ａおよび１０ｂの双方に同時に、良好な堆積膜を高い成膜速度で形成することができる。

バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃおよびマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄ
によって原料ガスの組成を適宜切り替えることにより、円筒状基体１０の表面には、電荷注入阻止層１１、光導電層１２および表面保護層１３を順次積層形成することができる。

たとえば、電荷注入阻止層１１をａ−Ｓｉ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ4（シランガス）などのＳｉ含有ガス、Ｂ２Ｈ6などのドーパント含有ガス、および水素（Ｈ２）やヘリウム（Ｈｅ）などの希釈ガスの混合ガスが用いられる。ドーパント含有ガスとしては、ホウ素（Ｂ）含有ガスの他に、窒素（Ｎ）あるいは酸素（Ｏ）含有ガスを用いることもできる。

光導電層１２をａ−Ｓｉ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ4（シランガス）などのＳｉ含有ガスおよび水素（Ｈ２）やヘリウム（Ｈｅ）などの希釈
ガスの混合ガスが用いられる。

光導電層１２においては、ダングリングボンド終端用に水素（Ｈ）やハロゲン元素（Ｆ、Ｃｌ）を膜中に１原子％以上４０原子％以下含有させるように、希釈ガスとして水素ガスを用い、あるいは原料ガス中にハロゲン化合物を含ませておいてもよい。

また、原料ガスには、暗導電率や光導電率などの電気的特性及び光学的バンドギャップなどについて所望の特性を得るために、周期律表第１３族元素（以下「第１３族元素」と略す）や周期律表第１５族元素（以下「第１５族元素」と略す）を含有させてもよく、上記諸特性を調整するために炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）などの元素を含有させてもよい。

第１３族元素および第１５族元素としては、それぞれホウ素（Ｂ）およびリン（Ｐ）が共有結合性に優れて半導体特性を敏感に変え得る点、および優れた光感度が得られるという点で望ましい。

電荷注入阻止層１１に対して第１３族元素および第１５族元素を炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）などの元素とともに含有させる場合には、第１３族元素の含有量は０．１ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ以下、第１５族元素の含有量は０．１ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下となるように調整される。

また、光導電層１２に対して第１３族元素および第１５族元素を炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）等の元素とともに含有させる場合、あるいは、電荷注入阻止層１１および光導電層１２に対して炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）等の元素を含有させない場合には、第１３族元素は０．０１ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下、第１５族元素は０．０１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下となるように調整される。

なお、原料ガスにおける第１３属元素あるいは第１５属元素の含有量を経時的に変化させることにより、これらの元素の濃度について層厚方向にわたって勾配を設けるようにしてもよい。この場合には、光導電層１２における第１３族元素および第１５族元素の含有量は、光導電層１２の全体における平均含有量が上記範囲内であればよい。

また、光導電層１２については、ａ−Ｓｉ系材料に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）を含んでいてもよく、このμｃ−Ｓｉを含ませた場合には、暗導電率・光導電率を高めることができるので、光導電層２２の設計自由度が増すといった利点がある。このようなμｃ−Ｓｉは、先に説明した成膜方法を採用し、その成膜条件を変えることにより形成することができる。

表面層１３をａ−ＳｉＣ系の堆積膜として形成する場合には、原料ガスとして、ＳｉＨ４（シランガス）などのＳｉ含有ガスおよびＣＨ４などのＣ含有ガスの混合ガスを供給す
る。原料ガスにおけるＳｉとＣとの組成比については、連続的あるいは間欠的に変化させてもよい。すなわち、Ｃの比率が高くなるほど成膜速度が遅くなる傾向があるため、表面層１３における光導電層１２に近い部分についてはＣ比率が低くなるようにしつつ、自由表面側についてはＣ比率が高くなるように表面層１３を形成するようにしていもよい。

たとえば、表面層１３の光導電層１２側（界面側）においては、水素化アモルファスシリコンカーバイト（ａ−Ｓｉ１−ｘＣｘ：Ｈ）におけるｘ値（炭素比率）が０を超えて０．８未満の比較的Ｓｉ構成比の高い第１のＳｉＣ層を堆積した後、ｘ値（炭素比率）が０．９５以上１．０未満程度までＣ濃度を高くした第２のＳｉＣ層を堆積した２層構造であってもよい。

表面層１３は、上述のようにａ−Ｃ層として形成することもできる。この場合、原料ガスとしては、Ｃ２Ｈ２（アセチレンガス）あるいはＣＨ4（メタンガス）などのＣ含有ガ
スが用いられる。

円筒状基体１０に対する膜形成が終了した場合には、支持体３から円筒状基体１０を抜き取ることにより、図１に示した電子写真感光体１を得ることができる。

本発明によれば、比較的高い成膜速度で、特性ムラおよび欠陥の少ない良好な堆積膜（電荷注入阻止層１１、光導電層１２および表面層１３）を形成することができる。そのため、膜厚ムラが少なく良質な堆積膜を提供できるとともに、このような良質な堆積膜を備えた電子写真感光体１を提供できるようになる。

次に、本発明の第２の実施の形態について、図４を参照しつつ説明する。ただし、図４においては、図１ないし図３を参照して先に説明した電子写真感光１やプラズマＣＶＤ装置２と同様な要素などについて同一の符号を付してあり、以下における重複説明を省略する。

図４に示したプラズマＣＶＤ装置２'は、真空反応室４内に、４つの成膜処理部ブロッ
クＧａ〜Ｇｄが配置されている。１つの成膜処理ブロックは、２つの支持体３１ａおよび３１ｂ、各支持体３１ａおよび３１ｂの間隙に対して設けられた、原料ガス吹出手段４５とガス吸入手段４２とを備えている。各成膜処理ブロックＧａ〜Ｇｄが備える各原料ガス吹出手段４５は、原料ガス供給手段６と接続されている。各ブロックの原料ガス吹出手段４５からは、原料ガス供給手段６から供給されたガスが、同時に吹き出す構成とされている。

各処理ブロックＧａ〜Ｇｄは、真空反応室４内で、それぞれ十分に離間して配置されており、各ブロックにおける２つの支持体３１の間隙に流れる反応ガスの流れが、他のブロックにおける反応ガスの流れから受ける影響は、十分に小さく抑えられている。また、図４に示す各支持体３１のうち、異なるブロックにわたって隣り合った支持体３１同士（図４中の破線矢印で対応づけられた基体同士）は、堆積膜の形成の最中に、どちらも同電位となるよう制御されている。このため、各ブロックにおける２つの支持体３１ａと３１ｂとの間隙以外の空間では不要な電界が発生せず、不要な電解生成物の発生が抑制されている。真空反応質４内に、このように複数の成膜処理ブロックＧａ〜Ｇｄを配置することで、多くの円筒状基体１０の表面に同時に堆積膜を形成することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について、図５を参照しつつ説明する。ただし、図５においては、図１ないし図４を参照して先に説明した電子写真感光１やプラズマＣＶＤ装置２と同様な要素などについて同一の符号を付してあり、以下における重複説明を省略する。

図５に示したプラズマＣＶＤ装置２''は、真空反応室４内に、６つの成膜処理部ブロックＨａ〜Ｈｆが配置されている。１つの成膜処理ブロックは、２つの支持体３ａおよび３ｂ、各支持体３ａおよび３ｂの間隙に対して設けられた、原料ガス吹出手段４５とガス吸入手段４２とを備えている。各成膜処理ブロックＨａ〜Ｈｆが備える各原料ガス吹出手段４５は、原料ガス供給手段６と接続されている。各ブロックの原料ガス吹出手段４５からは、原料ガス供給手段６から供給されたガスが、同時に吹き出す構成とされている。

第３の実施形態では、各処理ブロックを構成する複数の基体が、真空反応室４内部に同心円状に配列されている。この第３の実施形態では、異なるブロックにわたって隣り合った支持体３同士（図５中の破線矢印で対応づけられた基体同士）が、互いに中心軸回りに逆方向に回転するように構成されている。このため、異なるブロックにわたって隣り合った基体の間隙においても、対向する面同士が同じ方向に沿って移動する。

第３の実施形態では、異なるブロック間であっても、隣り合った基体の間隙における余分な乱流の発生が抑制されている。また、この第３の実施形態では、異なるブロックにわたって隣り合った支持体３同士（図５中の破線矢印で対応づけられた２つの基体）が、成膜中であっても同電位となるよう制御されている。このため、各ブロックにおける２つの支持体３ａと３ｂとの間隙以外の空間では、不要な電界が発生し難い。

第３の実施形態では、真空反応室４内に、複数の成膜処理ブロックＨａ〜Ｈｆを比較的近接させて配置しているが、隣り合うブロックの間隙におけるガスの流れの乱れや、余分な電界の発生も抑制されている。第３の実施形態でも、複数の円筒状基体１０の表面に同時に、比較的高い成膜速度で、堆積膜を安定して形成することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。

たとえば、電圧印加手段は、直流のパルス電圧を印加することに限定されず、例えば１３．５６ＭＨｚ等の高周波電圧を印加する構成であってもよい。また、反応室内に配置する基体の数や配置位置・姿勢、原料ガス供給手段の構成なども特に限定されない。

また、本発明は、円筒状基体以外の形態の基体に堆積膜を形成して電子写真感光体を形成する場合、あるいは電子写真感光体以外の目的に使用するために、基体に対して堆積膜を形成する場合にも適用することができる。

１ 電子写真感光体
１０ 円筒状基体（堆積膜形成対象物）
１１ 電荷注入阻止層（堆積膜）
１２ 光導電層（堆積膜）
１３ 表面層（堆積膜）
２ プラズマＣＶＤ装置（堆積膜形成装置）
３１ａ、３１ｂ 支持体
３４ａ、３４ｂ 直流電源
３５ 制御部
４ 真空反応室（反応室）
４０ 円筒状電極（第２導体）
５ａ、５ｂ 回転手段
６ 原料ガス供給手段
７ 排気手段
８ 電圧印加手段

Claims (5)

1. 円柱状または円筒状の複数の基体の外周面に堆積膜を形成する堆積膜の形成方法であって、
   複数の前記基体を、各中心軸を平行にして、隣り合う前記基体間で前記外周面同士を間隙をおいて対向させた状態で、反応室内に配置する第１ステップと、
   該反応室内に前記堆積膜の原料ガスを連続的に供給するとともに排出する第２ステップと、
   隣り合う前記基体を前記中心軸回りに互いに逆方向に回転させて、前記間隙に流れ込む前記原料ガスの流れを生じさせる第３ステップと、
   対向する前記外周面間に電圧を印加して前記原料ガスを分解し、分解生成物からなる堆積膜を前記外周面に堆積させる第４ステップと、
   を含むことを特徴とする堆積膜の形成方法。
2. 円柱状または円筒状の複数の基体の外周面に堆積膜を形成するための堆積膜形成装置であって、
   複数の前記基体を収容するための反応室と、
   該反応室内に収容される複数の前記基体を、各中心軸を平行にして、隣り合う前記基体の前記外周面同士を間隙をおいて対向させた状態で支持するとともに前記中心軸回りに回転させるための支持手段と、
   前記反応室内に前記堆積膜の原料ガスを連続的に供給するためのガス供給手段と、
   対向する前記外周面間に電圧を印加するための電圧印加手段と
   を備え、
   前記支持手段は、隣り合う前記基体の対向する前記外周面同士が同一方向に沿って移動して前記間隙に流れ込む前記原料ガスの流れを生じさせるように、隣り合う前記基体を前記中心軸回りに互いに逆方向に回転させることを特徴とする堆積膜形成装置。
3. 前記ガス供給手段は、隣り合う前記基体の対向する前記外周面間の少なくとも１つに対する前記同一方向の上流側に配置されていることを特徴とする請求項２記載の堆積膜形成装置。
4. 前記同一方向の下流側にガス排気手段が配置されていることを特徴とする請求項３記載の堆積膜形成装置。
5. 前記支持手段は、複数の前記基体を同心円状に配置して支持することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の堆積膜形成装置。

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