JP2997215B2 - 円筒状部材の内周面への被膜形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は円筒状部材の内周
面への被膜形成方法に関し、特に各種のブッシュ，ピス
トンシリンダ，ベアリング等の円筒状部材（部品）の内
周面に、密着性を高める中間層を介して硬質カーボン膜
を被覆し、その内周面の耐摩耗性を高める被膜形成方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】硬質カーボン膜は黒色を有し、ダイヤモ
ンドによく似た性質をもつ。すなわち硬質カーボン膜
は、機械的硬度が高く、他の部材と接触したときの摩擦
係数が小さく、電気的絶縁性が高く、熱伝導率が大き
く、耐腐食性も高いなどの優れた特性をもつ。そのた
め、各種の装飾品や医療機器，磁気ヘッド，工具など
に、この硬質カーボン膜を被覆することが提案されてい
る。

【０００３】そして、この硬質カーボン膜は水素化アモ
ルファス・カーボン膜であり、前述のようにダイヤモン
ドとよく似た性質をもつため、ダイヤモンド・ライク・
カーボン（ＤＬＣ）膜と呼ばれたり、あるいはｉ−カー
ボン膜とも呼ばれている。

【０００４】この硬質カーボン膜を基材の表面に密着性
よく形成するために、たとえば、特開昭５６−６９２０
号公報に見られるような被膜形成方法がある。すなわ
ち、基材の表面にシリコンまたはシリコン化合物からな
る中間層をアルゴンガスと炭素を含むガスとの混合ガス
を用いるスパッタリング法により形成し、その後、この
中間層上に硬質カーボン膜を形成する。

【０００５】このような従来技術によって、例えば炭素
工具鋼からなるブッシュ等の円筒状部材を基材としてそ
の内周面に、中間層と硬質カーボン膜とを形成する方法
を図を用いて説明する。図１０は、硬質カーボン膜の下
層に形成する従来の中間層の形成方法を示す断面図であ
る。この図に示すように、シリコンやシリコン化合物な
どの中間層材料からなるターゲット３７と、内周面１１
ｂを形成する開口１１ａを有する円筒状部材１１とを互
いに対向するように、真空槽１３内に配置する。

【０００６】そして、図示しない排気手段によって真空
槽１３内を排気口１７から真空排気する。その後、ガス
導入口１５からスパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガ
スを導入する。さらにその後、ターゲット３７にはター
ゲット電源３９から直流負電圧を印加し、円筒状部材１
１にも直流電源２５から直流負電圧を印加する。

【０００７】それにより真空槽１３内にはプラズマが発
生し、このプラズマ中のイオンによって中間層材料から
なるターゲット３７の表面をスパッタする。それによっ
て、このターゲット３７の表面から叩き出され中間層材
料の分子が円筒状部材１１の内周面１１ｂに付着し、シ
リコンやシリコン化合物からなる中間層を円筒状部材１
１の内周面１１ｂ上に形成することができる。その後、
この中間層の上面に硬質カーボン膜を形成する。その硬
質カーボン膜の従来の形成方法を図１１を用いて説明す
る。

【０００８】図１１に示すように、ガス導入口１５と排
気口１７とを有する真空槽１３内に内周面に中間層を形
成した円筒状部材１１を配置する。そして、排気口１７
から真空槽１３の内部を、図示しない排気手段によって
真空排気する。その後、ガス導入口１５から炭素を含む
ガスを真空槽１３内に導入して、設定圧力になるように
調整する。

【０００９】その後、真空槽内に設けられたアノード３
１にアノード電源２７から直流正電圧を印加し、フィラ
メント３３にはフィラメント電源２９から交流電圧を印
加する。さらに円筒状部材１１には、直流電源２５から
直流の負電圧を印加する。それによって真空槽１３内に
プラズマを発生させて、円筒状部材１１の内周面の中間
層上に硬質カーボン膜を形成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この図１１に示す硬質
カーボン膜の被膜形成方法においては、円筒状部材１１
に印加する直流電圧により発生するプラズマと、交流電
圧を印加したフィラメント３３と直流電圧を印加したア
ノード３１とによるプラズマとが発生する。そして、硬
質カーボン膜を形成するときの真空槽１３内の圧力によ
り、円筒状部材１１の周囲のプラズマか、フィラメント
３３とアノード３１の近傍のプラズマのいずれかが主に
なって、硬質カーボン膜を形成する。

【００１１】例えば、真空槽１３内の圧力が３×１０-3
torr 以上のときは、円筒状部材１１の周囲に発生する
プラズマが主になって、炭素を含むガスを分解して硬質
カーボン膜を形成する。

【００１２】このとき、円筒状部材１１の外周面には硬
質カーボン膜を均一性よく形成することができるが、開
口１１ａ内の面である内周面１１ｂに形成される硬質カ
ーボン膜は密着性が悪く、硬度などの膜質も劣る。これ
は、円筒状部材１１には全体に同じ電圧が印加されてお
り、内周面は同電位の電極同士が対向している空間とな
り、その開口１１ａ内でのプラズマはホロー放電と呼ば
れる異常放電を発生する。このホロー放電によって形成
される硬質カーボン膜は、ポリマーライクな密着性の悪
い被膜であり、円筒状部材１１から剥離しやすく、その
硬度も低い。

【００１３】これに対して、真空槽１３内の圧力が３×
１０-3 torr より低いときは、円筒状部材１１の周囲の
プラズマより、フィラメント３３とアノード３１の近傍
に発生するプラズマが主に寄与して硬質カーボン膜を形
成する。このときも、円筒状部材１１の外周面には硬質
カーボン膜を均一性よく形成することができるが、開口
１１ａ内の内周面１１ｂには硬質カーボン膜を円筒状部
材１１の軸線方向に均一な膜厚で形成することができな
い。

【００１４】ここで、フィラメント３３とアノード３１
の近傍に発生するプラズマでイオン化された炭素イオン
は、円筒状部材１１に印加された直流負電位に引っ張ら
れて堆積し、円筒状部材の表面に硬質カーボン膜を形成
している。

【００１５】前述の真空槽１３内の圧力が３×１０-3 t
orr より高いときは、硬質カーボン膜が化学気相成長的
に形成されるのに対して、圧力が３×１０-3 torr より
低いときは、硬質カーボン膜が物理気相成長的に形成さ
れる。このためにフィラメント３３とアノード３１の近
傍に発生するプラズマが主に寄与する硬質カーボン膜形
成のときは、真空蒸着法などの物理的気相成長法による
場合と同様に、円筒状部材１１の内周面１１ｂでは開口
１１ａの開口端から奥側に向かうに従って、硬質カーボ
ン膜の膜厚が薄くなる。その結果、円筒状部材１１の内
周面には硬質カーボン膜を全面に均一な膜厚で形成する
ことができなかった。

【００１６】また、図１０によって説明した中間層の形
成においても、同様に円筒状部材１１の内周面１１ｂに
は開口１１ａの開口端から奥側に向かうに従って、中間
層の膜厚が薄くなる。

【００１７】この円筒状部材の内周面に形成する中間層
の膜厚分布を、図１２を用いて説明する。図１２の線図
では、横軸は円筒状部材の内周面の開口端からの距離を
示し、縦軸は円筒状部材の内周面に形成される中間層の
膜厚を示している。そして、曲線ａが図１０に示した形
成方法によって中間層を形成したときの中間層の膜厚状
態を示す。

【００１８】従来の方法で中間層形成した場合、この図
の曲線ａに示すように、開口端に０．５μｍの膜厚の中
間層を形成したとき、開口端から奥側に３０ｍｍに入っ
た位置では、０．１μｍと極端にその膜厚が薄くなって
いる。このように中間層の膜厚分布のばらつきが大きく
なると、この中間層の上面に硬質カーボン膜を形成した
とき、円筒状部材１１の開口端近傍では密着性よく硬質
カーボン膜を形成することができるが、開口端から奥側
に入るに従って硬質カーボン膜の密着性が悪くなり、剥
離し易くなってしまう。

【００１９】これは、円筒状部材の開口内の奥では、中
間層の膜厚が薄くなっているので硬質カーボン膜のスト
レスに耐えきれず、中間層と硬質カーボン膜が剥離して
しまうためである。そのため、従来の方法で円筒状部材
の内周面に中間層と硬質カーボン膜を形成しても、硬質
カーボン膜形の優れた特性により耐摩耗性や耐腐食性を
高めるなどの効果を充分に得ることができなかった。

【００２０】この発明は、この課題を解決して、円筒状
部材の内周面に均一な膜厚で中間層を形成し、その上に
硬質カーボン膜を密着性よくしかも均一な膜厚で形成す
ることができるようにすることを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による円筒状部材の内周面への被膜形成方
法は、いずれも円筒状部材の内周面に硬質カーボン膜に
対する密着性を高めるための二層の中間層を形成する中
間層形成工程と、その中間層上に硬質カーボン膜を形成
する硬質カーボン膜形成工程とからなる。

【００２２】そして、そのいずれの工程においても、円
筒状部材の内周面を形成する開口内に補助電極を挿入
し、その補助電極と円筒状部材との間に電圧を印加し
て、プラズマによるスパッタ、抵抗加熱蒸着、化学気相
成長(ＣＶＤ：Chemical VaporDeposition）法等によっ
て被膜形成を行なうことを特徴としている。

【００２３】中間層形成工程では、中間層材料からなる
補助電極を使用して、そのスパッタあるいは抵抗加熱蒸
着により金属膜の中間層を形成する場合と、真空層内に
スパッタガス（アルゴンガス等）と炭素又はシリコンを
含むガスを導入して、補助電極からスパッタされた分子
と炭素又はシリコンとが反応した炭化金属膜又は金属シ
リサイド膜を形成する場合とがある。

【００２４】そして、二層の中間層を形成するために、
材料の異なる補助電極を使用してそのスパッタあるいは
抵抗加熱蒸着により、円筒状部材の内周面と密着性のよ
い第１の中間層（下層）と硬質カーボン膜と密着性のよ
い第２の中間層（上層）とを順次形成する場合と、補助
電極のスパッタあるいは抵抗加熱蒸着により第１の中間
層を形成した後、真空層内にスパッタガスと炭素又はシ
リコンを含むガスを導入して、補助電極からスパッタさ
れた分子と炭素又はシリコンとが反応した炭化金属膜又
は金属シリサイド膜による第２の中間層を形成する場合
とがある。

【００２５】いずれの場合も、円筒状部材は真空槽内に
配置して接地あるいは浮遊電位に保持し、補助電極には
直流負電圧，高周波電圧，あるいは交流電圧を印加す
る。

【００２６】また、硬質カーボン膜形成工程では、真空
槽内に内周面に中間層を形成した円筒状部材を配置し
て、その開口内に補助電極を挿入し、該補助電極を接地
電位にする。そして、真空槽内を排気した後、ベンゼン
Ｃ6Ｈ6，メタンＣＨ4 等の炭素を含むガスを導入し、円
筒状部材に電圧を印加して真空槽内にプラズマを発生さ
せ、プラズマＣＶＤ法により該円筒状部材の内周面の中
間層上に硬質カーボン膜を形成する。

【００２７】そのプラズマを発生させるために、円筒状
部材に直流電圧（負電圧又は正電圧）を印加するか、高
周波電圧を印加するか、あるいは円筒状部材に直流電圧
を印加するとともに、真空槽内に設けたアノードに直流
電圧を印加し、フィラメントに交流電圧を印加する方法
のいずれかを行なう。

【００２８】上記中間層形成工程と硬質カーボン膜形成
工程とは、別の真空槽で行なうか、同じ真空槽で時間を
おいて行なってもよいが、同じ真空槽内で連続して行な
う方がよい。

【００２９】円筒状部材は、ガイドブッシュ，シリン
ダ，ベアリングなどの内周面が他の部材と摺接する円筒
状の部材（一方の端面が閉じているものも含む）であ
り、一般に炭素工具鋼（ＳＫ鋼）等の金属製であるが、
セラミック等の絶縁性材料からなるもの、あるいは金属
基材の内周面に超硬合金やセラミックをロー付けなどに
よって固着したものなどでも、この発明を実施できる。

【００３０】円筒状部材が絶縁性材料からなる場合は、
中間層形成工程ではその円筒状部材接地電位にはできな
いので浮遊電位になるが、補助電極の中間層材料から飛
び出したイオンはプラスの電位を持っており、このイオ
ンより電位が低い箇所に引き付けられて膜を形成するの
で、浮遊電位の円筒状部材の内周面にも中間層を形成す
ることができる。

【００３１】硬質カーボン膜形成工程では、円筒状部材
が絶縁性材料からなる場合でも、その内周面に金属膜の
中間層が形成されているので、それに電圧を印加するこ
とができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１及び図２は、この発明によ
る被膜形成方法によって円筒状部材の内周面に形成され
る被膜構成を拡大して示す模式図である。この発明によ
る被膜形成方法は、この図１及び図２に示すように、基
材である円筒状部材１１の内周面１１ｂに、硬質カーボ
ン膜に対する密着性を高めるための中間層２又は１２を
形成する中間層形成工程と、その中間層２又は１２上に
硬質カーボン（ＤＬＣ）膜３を形成する硬質カーボン膜
形成工程とからなる。

【００３３】中間層形成工程には、図１に示すような単
層の中間層２を形成する場合と、図２に示すような第１
の中間層（下層）１２ａと第２の中間層（上層）１２ｂ
からなる二層の中間層１２を形成する場合とがある。図
１に示す単層の中間層２は、チタン−シリコン合金（金
属シリサイド）被膜、チタン−炭素合金（金属炭化物）
被膜などで形成される。

【００３４】図２に示す二層の中間層１２は、第１の中
間層１２ａがチタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），モリブ
デン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），タンタル（Ｔ
ａ），アルミニウム（Ａｌ）などで形成され、第２の中
間層１２ｂはチタン−シリコン合金（金属シリサイド）
被膜、チタン−炭素合金（炭化チタン）等の金属炭化物
被膜、あるいはシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇ
ｅ）などで形成される。そして、中間層形成工程におい
ても硬質カーボン膜形成工程においても、円筒状部材１
１の内周面１１ｂを形成する開口内に補助電極を挿入し
て被膜形成を行なう。

【００３５】〔単層の中間層を形成する工程の第１の
例：図３〕まず、円筒状部材の内周面に単層の中間層形
成する工程の第１の例を、図３を用いて説明する。ここ
では、図１に示した中間層２としてチタン−シリコン合
金膜を形成する例で説明する。

【００３６】図３に示すように、ガス導入口１５と排気
口１７とを備えた真空槽１３の中に、基材として円筒状
の中心開口１１ａを有する円筒状部材１１を、絶縁支持
具１０によって下部を真空槽１３に固定して配置する。
この円筒状部材１１は、各種のブッシュやシリンダ，ベ
アリング等の部品であり、例えば炭素工具鋼（ＳＫ鋼）
等の金属で形成されており、真空槽１３と共にアースに
接続して接地電位に保持する。

【００３７】そして、この円筒状部材１１の開口１１ａ
内の中心軸上に、中間層材料であるチタン−シリコン合
金材料からなるロッド状の補助電極２３を挿入するよう
に配置する。この例では、この補助電極２３を構成する
チタン−シリコン合金材料中のシリコンの比率は３０ｗ
ｔ％から７０ｗｔ％とする。そして、図示しない排気手
段によって真空槽１３内を３×１０-5 torr の真空度に
なるまで排気する。その後、ガス導入口１５からスパッ
タガスとしてアルゴンガスを真空槽１３内に導入して、
真空度を５×１０-3 torr になるように制御する。

【００３８】さらに、直流電源３５からマイナス５００
Ｖの直流電圧を補助電極２３に印加する。すると円筒状
部材１１の開口１１ａ内で補助電極２３の周囲領域にプ
ラズマが発生して、そのプラズマ中のイオンによってチ
タン−シリコン合金材料からなる補助電極２３の表面を
スパッタする。なお、例えば円筒状部材１１の内径（開
口１１ａの直径）が１０ｍｍであるとき、補助電極２３
の直径は２ｍｍ程度のものを使用するとよい。しかし、
補助電極２３の断面形状は円形に限らず、三角や四角あ
るいはその他の多角形状としてもよい。

【００３９】そして、この補助電極２３の表面からスパ
ッタにより叩き出された中間層材料の分子が円筒状部材
１１の内周面１１ｂに付着し、そこにチタン−シリコン
合金膜（金属シリサイド膜）からなる中間層を形成する
ことができる。このスパッタリング処理を３０分間行な
い、円筒状部材１１の開口内面に０.５μｍ の厚さのチ
タン−シリコン合金膜からなる中間層を形成する。

【００４０】このように、この実施例における中間層形
成工程においては、円筒状部材１１の開口１１ａ内に中
間層材料からなる補助電極２３を配置して、開口１１ａ
内の補助電極２３の周囲にプラズマを発生させ、円筒状
部材１１の内周面１１ｂに中間層を形成する。円筒状部
材１１の開口１１ａ内に補助電極２３を配置して形成す
るプラズマは、円筒状部材１１の軸線方向での全長に亘
って均一であるため、その内周面１１ｂに均一な膜厚で
中間層２（図１）を形成することができる。

【００４１】この中間層形成工程によって形成される中
間層の膜厚分布を図４に示す。この図４の線図は、横軸
が円筒状部材１１の開口端からの距離を示し、縦軸は円
筒状部材１１の内周面１１ｂに形成される中間層の膜厚
を示す。そして、曲線ｂが中間層の膜厚分布を示す。

【００４２】この図に示すように、円筒状部材１１の開
口端に０.５μｍ の膜厚の中間層を形成したとき、その
中間層の膜厚は、開口端から奥側へ３０ｍｍに入った位
置でも殆ど変化なく、内周面１１ｂの全域に亘って均一
な膜厚でチタン−シリコン合金膜からなる中間層が形成
されている。その後、この内周面に中間層を形成した円
筒状部材１１の中間層２上に、図１に示した硬質カーボ
ン膜３を形成するが、その硬質カーボン膜形成工程につ
いては後述する。

【００４３】〔単層の中間層を形成する工程の第２の
例：図５〕円筒状部材の内周面に単層の中間層形成する
工程の第２の例を、図５を用いて説明する。この図５に
おいて図３と同じ部分には同一の符号を付してあり、そ
れらの説明は省略する。

【００４４】この中間層形成工程において、図３によっ
て説明した第１の例と異なるのは、円筒状部材１１の開
口１１ａ内の中心軸上に挿入配置した補助電極２３に、
高周波電源３６からマッチング回路１９を介して高周波
電圧を印加する点だけである。このときの高周波電力は
例えば４００Ｗ（ワット）である。このようにしても、
円筒状部材１１の開口１１ａ内で補助電極２３の周囲領
域にプラズマが発生して、そのプラズマ中のイオンによ
ってチタン−シリコン合金材料からなる補助電極２３の
表面をスパッタし、その表面からスパッタにより叩き出
された中間層材料の分子が円筒状部材１１の内周面全域
に均一に付着する。

【００４５】それによって、チタン−シリコン合金膜
（金属シリサイド膜）からなる中間層を、図４に曲線ｂ
で示すように均一な膜厚で形成することができる。その
他の条件等は前述の第１の例と同じであるから、説明を
省略する。

【００４６】〔単層の中間層を形成する工程の第３の
例：図６〕円筒状部材の内周面に単層の中間層形成する
工程の第３の例を、図６を用いて説明する。この図６に
おいても図３と同じ部分には同一の符号を付してあり、
それらの説明は省略する。

【００４７】この中間層形成工程において、図３によっ
て説明した第１の例と異なるのは、円筒状部材１１の開
口１１ａ内の中心軸上に挿入配置した、中間層材料であ
るチタン−シリコン合金材料からなる補助電極２３の両
端を交流電源３７に接続したことである。そして、真空
槽１３内を３×１０-5 torr の真空度になるように排気
した後、アルゴンガスを真空槽１３内に導入することな
く、交流電源３７によって交流電圧を、例えば電流が２
Ａ流れるように補助電極２３に印加する。

【００４８】すると、円筒状部材１１の開口１１ａ内に
配設されている補助電極２３が抵抗加熱されてその表面
が溶融し、真空槽１３内の真空度が高いため蒸発する。
その蒸発したチタン−シリコン合金分子が、円筒状部材
１１の内周面１１ｂに抵抗加熱蒸着法により付着して、
チタン−シリコン合金膜（金属シリサイド膜）からなる
中間層を形成する。

【００４９】この場合も、円筒状部材１１の開口１１ａ
内の全長に亘って、補助電極２３の表面からの抵抗加熱
による中間層材料の蒸発が均等に発生するため、円筒状
部材１１の内周面１１ｂの全域に亘って、図４に示すよ
うに均一な膜厚で中間層が形成することができる。その
他の条件等は前述の第１の例と同じであるから、説明を
省略する。

【００５０】なお、これらの中間層形成工程に使用する
補助電極２３の太さは、円筒状部材１１の開口１１ａの
径より小さければよいが、好ましくは円筒状部材１１の
内周面１１ｂとの間に４ｍｍ程度の隙間、すなわち充分
なプラズマ形成領域を設けるようにするとよい。さら
に、その補助電極２３の長さは、円筒状部材１１の開口
１１ａ内に挿入したとき、開口１１ａの長さ（軸線方向
の寸法）とほぼ同じになるか、あるいは若干突出する長
さにするとよい。

【００５１】また、上述の各実施例では、補助電極２３
をチタン−シリコン合金で構成し、中間層をチタン−シ
リコン合金膜で形成する例について説明した。しかし、
これに限るものではなく、補助電極をカーボン−シリコ
ン合金（シリコンカーバイト），クロム−シリコン合
金，チタン−ゲルマニウム合金，クロム−ゲルマニウム
合金，アルミニウム−シリコン合金，炭化チタン等の炭
化金属などで構成し、中間層をそれらの合金膜あるいは
炭化金属膜で形成することもできる。

【００５２】〔硬質カーボン膜形成工程の第１の例：図
７〕上述した各例のいずれかの中間層形成工程によっ
て、内周面１１ｂに中間層２を形成した円筒状部材１１
の中間層２上に、図１に示した硬質カーボン膜３を形成
するが、その硬質カーボン膜形成工程は３種類ある。

【００５３】まず、その第１の例を図７によって説明す
る。図７において、図３，図５，図６と対応する部分に
は同一の符号を付してあるが、必ずしも同一のものを使
用する必要はない。この硬質カーボン膜形成工程では、
図７に示すように、ガス導入口１５と排気口１７とを有
する真空槽１３内に、内周面１１ｂに中間層２を形成し
た円筒状部材１１を、絶縁支持具１０によって下部を真
空槽１３に固定して配置する。

【００５４】そして、この円筒状部材１１の開口１１ａ
内の中心軸線上に、補助電極２３′を挿入して配置す
る。その補助電極２３′は真空槽１３を介してアースに
接続して接地電位にする。この補助電極２３′として
は、中間層形成工程で使用した補助電極２３をそのまま
継続して使用してもよいし、ステンレス等の金属材料で
作られた別のロッド状の補助電極を使用してもよい。

【００５５】さらに、図示しない排気手段によって、真
空槽１３内を真空度が３×１０-5torrになるように排気
口１７から排気する。その後、ガス導入口１５から炭素
を含むガスとしてメタン（ＣＨ4 ）を真空槽１３内に導
入して、この真空槽１３内の真空度が０.１torr になる
ように制御する。

【００５６】次いで、円筒状部材１１には直流電源２５
からマイナス６００Ｖの直流電圧を印加して、真空槽１
３内にプラズマを発生させる。このとき、円筒状部材１
１の開口１１ａ内に接地電位の補助電極が挿入配置され
ているため、円筒状部材１１の外周部だけでなく、開口
１１ａ内にもプラズマが発生する。それによって、円筒
状部材１１の全面に硬質カーボン膜（ＤＬＣ）が形成さ
れる。

【００５７】このように、円筒状部材１１の開口１１ａ
内に補助電極２３′を配置して硬質カーボン膜の形成処
理を行なうことにより、同電位同士が対向している中間
層２を形成した内周面１１ｂの間に接地電位の補助電極
２３′が配設されるため、異常放電であるホロー放電の
発生がなくなり硬質カーボン膜の密着性が向上する。さ
らに、円筒状部材１１の開口１１ａ内で軸線方向の全長
において、その電位特性が均一になり、内周面１１ｂの
中間層２上に形成される硬質カーボン膜の膜厚が変化す
ることなく、開口端付近から奥側まで内周面１１ｂの全
域に均一な膜厚で硬質カーボン膜を形成することができ
る。

【００５８】そのうえ、硬質カーボン膜の下層に形成し
た中間層も、前述のように円筒状部材１１の内周面１１
ｂの全域に均一な膜厚で形成されているため、ストレス
に起因する中間層と硬質カーボン膜の剥離は発生しな
い。したがって、この発明による中間層形成工程と硬質
カーボン膜形成工程によって、円筒状部材１１の内周面
１１ｂに中間層２及び硬質カーボン膜３を形成すると、
基材である円筒状部材１１に対する硬質カーボン膜の密
着性が極めて良好となる。

【００５９】この硬質カーボン膜形成工程においても、
補助電極２３′の太さは、円筒状部材１１の開口１１ａ
の径より小さければよいが、好ましくは内周面１１ｂと
の間に４ｍｍ程度の隙間、すなわちプラズマ形成領域を
設けるようにするとよい。また、この補助電極２３′の
長さは、円筒状部材１１に挿入したときに開口１１ａの
軸線方向の寸法と略同じか、あるいは円筒状部材１１か
ら補助電極２３が突出するようにするとよい。

【００６０】〔硬質カーボン膜形成工程の第２の例：図
８〕次に、硬質カーボン膜形成工程の第２の例を図８に
よって説明する。図８においても、図３，図５，図６と
対応する部分には同一の符号を付してあるが、必ずしも
同一のものを使用する必要はない。この場合に使用する
真空槽１３内には、上部にアノード３１とフィラメント
３３が設けられている。

【００６１】前述の例と同様にこの真空槽１３内に、内
周面１１ｂに中間層２を形成した円筒状部材１１を、絶
縁支持具１０によって下部を真空槽１３に固定して配置
し、その開口１１ａ内の中心部に接地した補助電極２
３′を挿入して配設する。この補助電極２３′として
も、中間層形成工程で使用した補助電極２３をそのまま
継続して使用してもよいし、ステンレス等の金属材料で
作られた別のロッド状の補助電極を使用してもよい。

【００６２】そして、真空槽１３内を真空度が３×１０
-5 torr になるように排気した後、ガス導入口１５から
炭素を含むガスとしてベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）を真空槽１
３内に導入して、真空槽１３内の圧力を５×１０-3 tor
r になるように制御する。

【００６３】その後、アノード３１には直流電源２７か
ら直流電圧を印加し、フィラメント３３には交流電源２
９から交流電圧を印加する。このとき、直流電源２７か
らアノード３１に印加する直流電圧はプラス１０Ｖと
し、交流電源２９からフィラメント３３に印加する交流
電圧は１０で、３０Ａの電流がフィラメント３３に流れ
るようにする。また、円筒状部材１１には直流電源２５
からマイナス３ｋＶの直流電圧を印加する。

【００６４】そして、真空槽１３内の円筒状部材１１の
周囲領域にプラズマを発生させ、円筒状部材１１の全面
に硬質カーボン膜を形成する。この場合も、円筒状部材
１１の開口１１ａ内に接地電位の補助電極２３′が配設
されているため、円筒状部材１１の外周部だけでなく、
開口１１ａ内にもプラズマが発生し、内周面１１ｂの中
間層２上にも硬質カーボン膜が形成される。

【００６５】〔硬質カーボン膜形成工程の第３の例：図
９〕次に、硬質カーボン膜形成工程の第３の例を図９に
よって説明する。図９においても、図３，図５，図６と
対応する部分には同一の符号を付してあるが、必ずしも
同一のものを使用する必要はない。

【００６６】この場合も、図９に示すように真空槽１３
内に、内周面１１ｂに中間層２を形成した円筒状部材１
１を、絶縁支持具１０によって下部を真空槽１３に固定
して配置し、その開口１１ａ内の中心部に接地した補助
電極２３′を挿入して配設する。この補助電極２３′と
しても、中間層形成工程で使用した補助電極２３をその
まま継続して使用してもよいし、ステンレス等の金属材
料で作られた別のロッド状の補助電極を使用してもよ
い。

【００６７】そして、この真空槽１３内をその真空度が
３×１０-5 torr になるように排気した後、ガス導入口
１５から炭素を含むガスとしてメタン（ＣＨ4 ）を真空
槽１３内に導入し、真空度を０.１torr になるように調
整する。さらに、円筒状部材１１には、１３.５６ＭＨ
ｚ の発振周波数を有する高周波電源２１からマッチン
グ回路１９を介して高周波電圧（高周波電力４００Ｗ）
を印加し、真空槽１３内の円筒状部材１１の周囲領域に
プラズマを発生させ、円筒状部材１１の全面に硬質カー
ボン膜を形成する。する。

【００６８】この場合も、円筒状部材１１の開口１１ａ
内に接地電位の補助電極２３′が配設されているため、
円筒状部材１１の外周部だけでなく、開口１１ａ内にも
プラズマが発生し、内周面１１ｂの中間層２上にも硬質
カーボン膜が形成される。

【００６９】この例においても、円筒状部材１１の開口
１１ａ内に補助電極２３′を配置して硬質カーボン膜の
形成処理を行なうことにより、同電位同士が対向してい
る中間層２を形成した内周面１１ｂの間に接地電位の補
助電極２３′が配設されるため、異常放電であるホロー
放電の発生がなくなり、硬質カーボン膜の密着性が向上
する。また、円筒状部材１１の開口端付近から奥側まで
内周面１１ｂの全域に均一な膜厚で硬質カーボン膜を形
成することができる。その他の条件および作用・効果は
前述の第１の例と同様であるので、説明を省略する。

【００７０】これらの硬質カーボン膜形成工程は、前述
した中間層形成工程とは別の真空槽を使用して行なう
か、同じ真空槽を使用して時間をおいて行なってもよい
が、同じ真空槽内で連続して行なうこともできる。しか
し、好ましくは同一の装置を用いて連続して中間層と硬
質カーボン膜とを形成する方がよい。その理由は、円筒
状部材の内周面に形成される中間層と硬質カーボン膜と
の被膜の相互の密着性が向上するためである。

【００７１】そして、同一の装置を用いて連続して中間
層と硬質カーボン膜とを形成するときは、中間層を形成
した後、補助電極２３を接地電位とし、円筒状部材１１
に直流負電圧あるいは高周波電圧を印加し、さらにガス
導入口１５から導入するガスを炭素を含むガスに変えれ
ばよい。

【００７２】さらに、図７から図９を用いて説明した各
硬質カーボン膜形成工程の説明においては、炭素を含む
ガスとしてメタンガスやベンゼンガスを用いる例につい
て説明したが、メタン以外にエチレンなどの炭素を含む
ガスや、あるいはヘキサンなどの炭素を含む液体の蒸発
蒸気も使用することができる。また、説明した３種類の
中間層形成工程と、３種類の硬質カーボン膜形成工程と
の組み合わせは任意であり、９通りの組み合わせが可能
である。

【００７３】上記の各実施例の説明において示した具体
的な数値は一例であり、円筒状部材及び補助電極の材
質，形状，大きさなどに応じて種々変更される。なお、
図７から図９を用いて説明した各硬質カーボン膜形成工
程によれば、円筒状部材１１の外周部と開口１１ａ内と
にプラズマが形成されるため、硬質カーボン膜が円筒状
部材１１の外周面と内周面とに形成されることになる。

【００７４】しかし、円筒状部材１１の外周部に被覆部
材を配置したり、簡易的にはアルミニウム箔を円筒状部
材１１の外周部に巻き付けることにより、円筒状部材１
１の内周面１１ｂにのみに硬質カーボン膜を形成するこ
とができる。

【００７５】また、上述した硬質カーボン膜形成工程の
各例の説明においては、円筒状部材１１の開口１１ａ内
に配置する補助電極２３′はアースに接続して接地電位
とするように説明した。しかし、この補助電極２３′に
直流電源から直流の正電圧を印加して硬質カーボン膜を
形成するようにしてもよい。このように、補助電極２
３′に直流の正電圧を印加して硬質カーボン膜を形成す
ると次のような効果がある。

【００７６】すなわち、直流正電圧を補助電極２３′に
印加すると、この補助電極２３′の周囲領域に電子を集
める効果を生じ、補助電極２３′の周囲領域は電子密度
が高くなる。それによって必然的に炭素を含む分子と電
子との衝突確率が増え、ガス分子のイオン化が促進さ
れ、その補助電極２３′の周囲領域のプラズマ密度が高
くなる。

【００７７】そのため、補助電極２３′に直流の正電圧
を印加して硬質カーボン膜を形成すると、補助電極２
３′を接地電位にしたときと比らべて硬質カーボン膜の
被膜形成速度が速くなる。さらに、円筒状部材１１の開
口１１ａの大きさが小さくなり、内周面１１ｂと補助電
極２３′との隙間寸法が小さくなると、補助電極２３′
に直流正電圧を印加しないで硬質カーボン膜を形成しよ
うとしても、円筒状部材１１の開口１１ａ面にプラズマ
が発生せず、被膜形成ができなくなる。

【００７８】これに対して、補助電極２３′に直流正電
圧を印加して硬質カーボン膜を形成する場合には、円筒
状部材１１の開口１１ａ内に配置した補助電極２３′に
印加した直流正電圧によって電子を強制的に補助電極２
３′の周囲領域に集めることができる。そのため、補助
電極２３′の周囲にプラズマを発生させることができ、
開口１１ａが小さい円筒状部材１１の内周面１１ｂに
も、硬質カーボン膜の形成が可能になる。

【００７９】また、前述した中間層形成工程において
は、円筒状部材１１を接地電位にしたが、直流負電圧を
印加してもよい。さらに、円筒状部材１１がセラミック
等の絶縁性材料でできている場合には、接地も直流負電
圧の印加もせず浮遊電位にしておいても、その円筒状部
材１１の内周面に補助電極２３の中間層材料による中間
層を均一な膜厚で形成することができる。

【００８０】〔二層の中間層を形成する工程の第１の
例：図３〕次に、図２に示したように円筒状部材１１の
内周面１１ｂに第１の中間層１２ａと第２の中間層１２
ｂからなる二層の中間層１２を形成する場合の中間層形
成工程について説明する。この場合も３種類の中間層形
成工程があるが、その第１の例について、再び図３を用
いて説明する。

【００８１】この中間層形成工程では、図３に示すよう
に排気口１７及びガス導入口１５を有する真空槽１３内
に円筒状部材１１を、絶縁支持具１０によって下部を真
空槽１３に固定して配置する。この円筒状部材１１の開
口１１ａ内の中心部に、チタンやクロム等の第１の中間
層材料からなる第１の補助電極を、図示の補助電極２３
と同様に挿入配置し、円筒状部材１１を真空槽１３と共
にアースに接続して接地電位にする。

【００８２】そして、真空槽 １３内を３×１０-5 torr
の真空度になるまで排気口１７から排気する。その後
ガス導入口１５からスパツタガスとしてアルゴンガスを
真空槽１３内に導入して、真空度を５×１０-3 torr に
なるように制御する。さらに、直流電源３５からマイナ
ス５００Ｖの直流電圧を第１の補助電極に印加する。す
ると、円筒状部材１１の開口１１ａ内で第１の補助電極
の周囲領域にプラズマが発生して、そのプラズマ中のイ
オンによって第１の中間層材料からなる補助電極２３の
表面をスパッタする。

【００８３】そして、この第１の補助電極の表面からス
パッタにより叩き出された第１の中間層材料の分子が円
筒状部材１１の内周面１１ｂに付着し、チタン膜あるい
はクロム膜等の金属膜からなる円筒状部材１１と密着性
のよい第１の中間層１２ａを形成する。その後、第１の
補助電極に代えてシリコン，ゲルマニウム等の第２の中
間層材料からなる第２の補助電極を、円筒状部材１１の
開口１１ａ内の中心部に図示の補助電極２３と同様に挿
入して配置する。

【００８４】そして、上述と同様にその第２の補助電極
に直流電源３５から直流負電圧を印加して、円筒状部材
１１の開口１１ａ内の第２の補助電極の周囲にプラズマ
を発生させ、その第２の補助電極をなす第２の中間層材
料のスパッタにより、円筒状部材１１の内周面１１ｂの
第１の中間層１２ａ上にシリコン膜あるいはゲルマニウ
ム膜等の硬質カーボン膜と結合性のよい第２の中間層１
２ｂを形成する。

【００８５】この場合にも、図２に示した第１の中間層
１２ａ及び第２の中間層１２ｂは、円筒状部材１１の内
周面１１ｂの開口端側から奥側まで全域に亘って均一な
膜厚で形成される。このように二層膜構造の中間層１２
を形成すると、下層の第１の中間槽１２ａを構成するチ
タン，クロム，アルミニウムなどは、円筒状部材１１と
の密着性を保つ役割をもち、上層の第２の中間層１２ｂ
を構成するシリコンやゲルマニウムは、硬質カーボン膜
３と共有結合してそれと強く結合する役割をもつ。

【００８６】〔二層の中間層を形成する工程の第２の
例：図５〕この中間層形成工程第２の例においても、上
述の第１の例と同様な処理を行なう。但し、前述した単
層の中間層を形成する工程の第２の例の場合と同様に、
図５に示すようにアースに接続した円筒状部材１１の開
口１１ａ内の中心部に、図示されている補助電極２３に
代えてチタンやクロム等の第１の中間層材料からなる第
１の補助電極を配置する。

【００８７】そして、真空槽１３を排気してスパッタガ
スとしてアルゴンガスを導入した後、その第１の補助電
極に高周波電源３６からマッチング回路１９を介して高
周波電圧を印加する。それによって、第１の補助電極の
周囲にプラズマを発生させて、その第１の補助電極をな
す第１の中間層材料をスパッタして、円筒状部材１１の
内周面１１ｂに第１の中間層１２ａを均一な膜厚で形成
する。

【００８８】その後、円筒状部材１１の開口１１ａ内に
配置した第１の補助電極を、シリコンやゲルマニウム等
の第２の中間層材料からなる第２の補助電極と交換す
る。そして、上述と同様にその第２の補助電極に高周波
電源３６からマッチング回路１９を介して高周波電圧を
印加する。それによって、第２の補助電極の周囲にプラ
ズマを発生させて、その第２の補助電極をなす第２の中
間層材料をスパッタして、円筒状部材１１の内周面１１
ｂの第１の中間層１２ａ上に第２の中間層１２ｂを均一
な膜厚で形成する。

【００８９】その他の条件や作用・効果などは、前述の
単層の中間層を形成する工程の第２の例、および二層の
中間層を形成する工程の第１の例と同様であるので、そ
の説明は省略する。

【００９０】〔二層の中間層を形成する工程の第３の
例：図６〕この中間層形成工程第３の例においても、上
述の第１の例と同様な処理を行なう。但し、前述した単
層の中間層を形成する工程の第３の例の場合と同様に、
図６に示すようにアースに接続した円筒状部材１１の開
口１１ａ内の中心部に、図示されている補助電極２３に
代えてチタンやクロム等の第１の中間層材料からなる第
１の補助電極を配置する。

【００９１】そして、真空槽１３内を排気した後、第１
の補助電極に交流電源３７によって交流電圧を印加し
て、この第１の補助電極をなす第１の中間層材料を抵抗
加熱して蒸発させる。その蒸発した分子を円筒状部材１
１の内周面１１ｂに蒸着させることにより、円筒状部材
と密着性のよいチタン膜やクロム膜からなる第１の中間
層を形成する。

【００９２】その後、第１の補助電極をシリコンやゲル
マニウム等の第２の中間層材料からなる第２の補助電極
と交換する。そして、上述と同様にその第２の補助電極
に交流電圧を印加して、その第２の補助電極をなす第２
の中間層材料を抵抗加熱して蒸発させる。その蒸着した
分子を円筒状部材１１の内周面１１ｂに蒸着させること
により、円筒状部材１１の内周面１１ｂの第１の中間層
１２ａ上に、硬質カーボン膜３と結合性のよいシリコン
膜やゲルマニウム膜からなる第２の中間層１２ｂを形成
する。

【００９３】その他の条件や作用・効果などは、前述の
単層の中間層を形成する工程の第３の例、および二層の
中間層を形成する工程の第１の例と同様であるので、そ
の説明は省略する。

【００９４】なお、これらの中間層形成工程の各例にお
いて、第１の補助電極を構成する第１の中間層材料とし
ては、チタン，クロム，およびアルミニウム、あるいは
チタン合金，クロム合金，アルミニウム合金などを適用
することができる。また、第２の補助電極を構成する第
２の中間層材料としては、シリコンやゲルマニウム，あ
るいはシリコンの化合物やゲルマニウムの化合物などを
適用することができる。

【００９５】これらの中間層形成工程に続いて、前述し
た３種類の硬質カーボン膜形成工程のいずれかを実施し
て、内周面１１ｂに二層の中間層１２を形成した円筒状
部材１１の第２の中間層上に、図２に示した硬質カーボ
ン膜３を形成する。その硬質カーボン膜形成工程は、前
述した中間層形成工程とは別の真空槽を使用して行なっ
ても、同じ真空槽内で連続して行なってもよいが、好ま
しくは同一の装置を用いて連続して中間層と硬質カーボ
ン膜とを形成する方がよいのは、単層の中間層を形成し
た場合と同様である。

【００９６】また、上述した３種類の中間層形成工程
と、前述した３種類の硬質カーボン膜形成工程との組み
合わせは任意であること、その他のバリエーションなど
も前述の単層の中間層を形成した場合と同様である。

【００９７】〔単層の中間層を形成する工程の第４の
例：図３〕次に、単層の中間層を形成する工程の先に説
明した３つの例とは異なる６種類の例について説明す
る。これらの中間層形成工程においては、補助電極の中
間層材料と、真空槽内に導入したガスに含まれる炭素あ
るいはシリコンとの化合物によって中間層を形成する。

【００９８】そこでまず、第４の例を再び図３を用いて
説明する。この中間層形成工程においては、前述した第
１の例と同様に図３に示す装置を使用する。そして、ガ
ス導入口１５と排気口１７とを有する真空槽１３内に、
基材である円筒状部材１１を絶縁支持具１０によって下
部を真空槽１３に固定して配置する。そして、この円筒
状部材１１の開口１１ａ内の中心部に、中間層材料であ
るチタンＴｉからなるロッド状の補助電極２３（第１の
例の場合と材料が異なるが便宜上同じ符号を使用する）
を挿入して配設する。円筒状部材１１は真空槽１３と共
にアースに接続して接地電位に保持する。

【００９９】そして、真空槽１３内部を真空度が３×１
０-5 torr 以下になるように排気口１７から排気する。
その後、ガス導入口１５からスパッタガスとしてのアル
ゴンガスと炭素を含むガスであるメタン（ＣＨ4 ）ガス
との混合ガスを真空槽１３内に導入して、真空槽１３内
の圧力を８×１０-3 torr になるように制御する。この
とき、アルゴンガスとメタンガスとの比率は、メタン流
量比４０％から８０％とする。

【０１００】さらに、補助電極２３に直流電源３５から
マイナス５００Ｖの直流負電圧を印加する。その結果、
円筒状部材１１の開口１１ａ内の補助電極２３の周囲領
域にプラズマを発生させることができる。なお、円筒状
部材１１は前述のように接地電位にしているが、マイナ
ス５０Ｖ程度の直流負電圧を印加するようにしてもよ
い。

【０１０１】この補助電極２３の周囲に発生したプラズ
マ中のイオンによりチタンからなる補助電極２３をスパ
ッタし、そのスパッタによって叩き出されたチタン分子
とメタン中の炭素とが反応する反応性スパッタリングに
よって、円筒状部材１１の内周面１１ｂに炭化チタン
（ＴｉＣx ）からなる中間層が形成される。このスパッ
タリング処理を３０分間行ない、円筒状部材１１の内周
面１１ｂに０.５μｍ の均一に厚さの炭化チタン被膜か
らなる中間層２（図１参照）を形成する。

【０１０２】その他の条件や作用・効果等は、前述した
単層の中間層を形成する工程の第１の例の場合と同様で
あるのでその説明は省略する。

【０１０３】〔単層の中間層を形成する工程の第５の
例：図３〕次に、上述した中間層形成工程の第４の例と
真空槽内へ導入するガスが異なる第５の例について説明
する。この中間層形成工程においても図３の装置を使用
して、上述した第４の例の場合と同様に、真空槽１３内
に円筒状部材１１及びその開口１１ａ内にチタン（Ｔ
ｉ）からなる補助電極２３を配置する。

【０１０４】そして、真空槽１３内を真空度が３×１０
-5 torr 以下になるように排気した後、ガス導入口１５
からスパッタガスとしてのアルゴンガスとシリコン（Ｓ
ｉ）を含むガス、例えばモノシラン（ＳｉＨ4）との混
合ガスを真空槽１３内に導入して、真空槽１３内の圧力
を８×１０-3 torr になるように制御する。

【０１０５】その後、補助電極２３に直流電源３５から
マイナス５００Ｖの直流負電圧を印加し、補助電極２３
の周囲領域にプラズマを発生させる。そのプラズマ中の
イオンによりチタンからなる補助電極２３をスパッタ
し、そのスパッタによって叩き出されたチタン分子とモ
ノシラン中のシリコンとが反応する反応性スパッタリン
グによって、円筒状部材１１の内周面１１ｂに金属シリ
サイド（ＴｉＳｉ）からなる中間層が形成される。

【０１０６】このスパッタリング処理を３０分間行な
い、円筒状部材１１の内周面１１ｂに０.５μｍ の均一
に厚さの金属シリサイド被膜からなる中間層２（図１参
照）を形成する。その他の条件や作用・効果等は、前述
した単層の中間層を形成する工程の第１の例の場合と同
様であるのでその説明は省略する。

【０１０７】〔単層の中間層を形成する工程の第６の
例：図５〕次に、中間層形成工程の第６の例を説明す
る。この中間層形成工程は、前述の第２の例と同様に図
５に示す装置を使用する。そして、上述した第４の例の
場合と同様に、真空槽１３内に円筒状部材１１及びその
開口１１ａ内にチタン（Ｔｉ）からなる補助電極２３を
配置する。

【０１０８】その後、真空槽１３内を真空度が３×１０
-5 torr 以下になるように排気した後、ガス導入口１５
からスパッタガスとしてのアルゴンガスと炭素を含むガ
スであるメタン（ＣＨ4 ）ガスとの混合ガスを真空槽１
３内に導入して、真空槽１３内の圧力を８×１０-3 tor
r になるように制御する。

【０１０９】そして、１３．５６ＭＨｚの発振周波数を
有する高周波電源３６からマッチング回路１９を介し
て、補助電極２３に高周波電圧（電力４００Ｗ）を印加
して、補助電極２３の周囲領域にプラズマを発生させ
る。そのプラズマ中のイオンによりチタンからなる補助
電極２３をスパッタし、そのスパッタによって叩き出さ
れたチタン分子と、メタンガス中の炭素とが反応する反
応性スパッタリングによって、円筒状部材１１の内周面
１１ｂに炭化チタン（ＴｉＣｘ）膜からなる中間層が均
一な膜厚で形成される。

【０１１０】その他の条件や作用・効果等は、前述した
単層の中間層を形成する工程の第２の例の場合と同様で
あるのでその説明は省略する。

【０１１１】〔単層の中間層を形成する工程の第７の
例：図５〕次に、上述した中間層形成工程の第６の例と
真空槽内へ導入するガスが異なる第７の例について説明
する。この中間層形成工程においても図５の装置を使用
して、上述した第６の例の場合と同様に、真空槽１３内
に円筒状部材１１及びその開口１１ａ内にチタン（Ｔ
ｉ）からなる補助電極２３を配置する。

【０１１２】その後、第５の例の場合と同様に真空槽１
３内を排気した後、アルゴンガスとシリコン（Ｓｉ）を
含むガスであるモノシラン(ＳｉＨ4）との混合ガスを真
空槽１３内に導入する。そして、高周波電源３６からマ
ッチング回路１９を介して、補助電極２３に高周波電圧
を印加して、補助電極２３の周囲領域にプラズマを発生
させる。

【０１１３】そのプラズマ中のイオンによりチタンから
なる補助電極２３をスパッタし、そのスパッタによって
叩き出されたチタン分子と、モノシラン中のシリコンと
が反応する反応性スパッタリングによって、円筒状部材
１１の内周面１１ｂに金属シリザイド（ＴｉＳｉ）膜か
らなる中間層が均一な膜厚で形成される。その他の条件
や作用・効果等は、前述した単層の中間層を形成する工
程の第２の例及び第５の例の場合と同様であるのでその
説明は省略する。

【０１１４】〔単層の中間層を形成する工程の第８の
例：図６〕次に、中間層形成工程の第８の例を説明す
る。この中間層形成工程は、前述の第３の例と同様に図
６に示す装置を使用する。上述した第４の例の場合と同
様に、真空槽１３内に円筒状部材１１及びその開口１１
ａ内にチタン（Ｔｉ）からなる補助電極２３を配置す
る。

【０１１５】そして、真空槽１３内を排気した後、アル
ゴンガスと炭素を含むガスであるメタン（ＣＨ4 ）ガス
との混合ガスを真空槽１３内に導入する。その後、交流
電源３７から交流電圧を、電流が１０Ａ流れるように補
助電極２３に印加する。それにより円筒状部材１１の開
口１１ａ内に配置されたチタンからなる補助電極２３が
抵抗加熱され、その表面が溶融してチタン分子が蒸発す
る。

【０１１６】その蒸発したチタン分子とメタン中の炭素
が結合し、円筒状部材１１の内周面１１ｂに蒸着され
る。すなわち、抵抗加熱蒸着法により炭化チタン膜（炭
化金属膜）が、円筒状部材１１の内周面１１ｂに中間層
として形成される。その他の条件や作用・効果等は、前
述した単層の中間層を形成する工程の第３の例及び第５
の例の場合と同様であるのでその説明は省略する。

【０１１７】〔単層の中間層を形成する工程の第９の
例：図６〕次に、上述した中間層形成工程の第８の例と
真空槽内へ導入するガスが異なる第９の例について説明
する。この中間層形成工程においても図６の装置を使用
して、上述した第６の例の場合と同様に、真空槽１３内
に円筒状部材１１及びその開口１１ａ内にチタン（Ｔ
ｉ）からなる補助電極２３を配置する。

【０１１８】その後、第５の例の場合と同様に真空槽１
３内を排気した後、アルゴンガスとシリコン（Ｓｉ）を
含むガスであるモノシラン（ＳｉＨ4)との混合ガスを真
空槽１３内に導入する。

【０１１９】その後、上述の第８の例と同様に、交流電
源３７から交流電圧を、補助電極２３に電流が１０Ａ流
れるように印加する。それにより補助電極２３が抵抗加
熱され、その表面が溶融してチタン分子が蒸発する。そ
の蒸発したチタン分子とモノシラン中のシリコンが結合
し、円筒状部材１１の内周面１１ｂに蒸着される。すな
わち、抵抗加熱蒸着法により金属シリサイド（ＴｉＳ
ｉ）膜が、円筒状部材１１の内周面１１ｂに中間層とし
て均一な膜厚で形成される。

【０１２０】その他の条件や作用・効果等は、前述した
単層の中間層を形成する工程の第３の例及び第５の例の
場合と同様であるのでその説明は省略する。

【０１２１】〔二層の中間層を形成する工程の第４の
例：図３〕次に、二層の中間層を形成する工程の先に説
明した３つの例とは異なる６種類の例について説明す
る。これらの中間層形成工程においては、補助電極の中
間層材料によって第１の中間層を形成し、補助電極の中
間層材料と真空槽内に導入したガスに含まれる炭素ある
いはシリコンとの化合物によって第２の中間層を形成す
る。そこでまず、第４の例を説明する。

【０１２２】この中間層形成工程は、二層の中間層を形
成する工程の第１の例と同様に図３に示す装置を使用す
る。そして、第１の中間層としてチタン被膜を形成し、
第２の中間層としてチタンと炭素の化合物である炭化チ
タン被膜を形成する。

【０１２３】図３に示すように、ガス導入口１５と排気
口１７とを有する真空槽１３内に、基材である円筒状部
材１１を、絶縁支持具１０によって下部を真空槽１３に
固定して配置する。そして、この円筒状部材１１の開口
１１ａ内の中心部に、中間層材料であるチタン（Ｔｉ）
からなる補助電極２３を挿入した配設する。円筒状部材
１１は真空槽１３と共にアースに接続して接地電位にす
るが、−５０Ｖ程度の直流負電圧を印加してもよい。

【０１２４】そして、真空槽１３内を真空度が３×１０
-5 torr 以下になるように排気した後、ガス導入口１５
からスパッタガスとしてアルゴンガスを真空槽１３内に
導入して、真空槽１３内の圧力を８×１０-3 torr にな
るように制御する。その後、補助電極２３に直流電源３
５からマイナス５００Ｖの直流負電圧を印加する。その
結果、円筒状部材１１の開口１１ａ内に配置された補助
電極２３の周囲領域にプラズマが発生する。

【０１２５】そのプラズマ中のイオンによってチタンか
らなる補助電極２３をスパッタし、そのスパッタによっ
て叩き出されたチタン分子が円筒状部材１１の内周面１
１ｂに付着して、チタン被膜からなる第１の中間層を形
成する。このスパッタリング処理を３０分間行ない、円
筒状部材１１の内周面１１ｂの全域に膜厚０.５μｍ の
チタン被膜からなる第１の中間層１２ａ（図２）を均一
な膜厚で形成することができる。

【０１２６】引き続きこの第１の中間層１２ａの上面に
第２の中間層１２ｂを形成する工程を説明する。この工
程は第１の中間層を形成した円筒状部材１１を別の真空
槽に移して行なうこともできるが、好ましくは同一の真
空槽内で連続して行なう方がよい。

【０１２７】真空槽１３内で連続して行なう場合には、
図３においてガス導入口１５からスパッタガスとしての
アルゴンガスと炭素を含むガスであるメタン（ＣＨ4 ）
との混合ガスを真空槽１３内に導入して、真空槽１３内
の圧力を８×１０-3ｔｏｒｒになるように制御する。こ
のときアルゴンとメタンとの比率は、メタン流量比４０
％から８０％とする。

【０１２８】そして、第１の中間層形成時に使用したチ
タンからなる補助電極２３に、直流電源３５から再びマ
イナス５００Ｖの直流負電圧を印加する。その結果、円
筒状部材１１の開口１１ａ内に配置された補助電極２３
の周囲領域にプラズマが発生する。

【０１２９】そのプラズマ中のイオンによってチタンか
らなる補助電極２３をスパッタし、そのスパッタによっ
て叩き出されたチタン分子とメタン中の炭素とが反応す
る反応性スパッタリングによって、円筒状部材１１の内
周面１１ｂに炭化チタン（ＴｉＣx ）からなる第２の中
間層が形成される。このスパッタリング処理を３０分間
行なうと、円筒状部材１１の内周面１１ｂに０.５μｍ
の均一な膜厚で炭化チタン被膜からなる第２の中間層１
２ｂ（図２）を形成することができる。したがって、二
層の中間層１２を均一な膜厚で形成できる。

【０１３０】その他の条件や作用・効果などは、二層の
中間層を形成する第１の例の場合と同様であるので、詳
細な説明は省略する。

【０１３１】〔二層の中間層を形成する工程の第５の
例：図３〕次に、上述の第４の例と第２の中間層を金属
シリサイドによって形成する点だけが相違する第５の例
を説明する。この中間層形成工程の第５の例においても
図３の装置を使用する。そして、第１の中間層の形成工
程は、上述の第４の例と全く同じである。

【０１３２】円筒状部材１１の内周面１１ｂに第１の中
間層を形成した後、その上に第２の中間層を形成する際
には、図３においてガス導入口１５からスパッタガスと
してのアルゴンガスとシリコンを含むガスであるモノシ
ランとの混合ガスを真空槽１３内に導入する。そして、
補助電極２３には直流電源３５からマイナス５００Ｖの
直流負電圧を印加する。その結果、円筒状部材１１の開
口１１ａ内に配置された補助電極２３の周囲領域にプラ
ズマが発生する。

【０１３３】そのプラズマ中のイオンによってチタンか
らなる補助電極２３をスパッタし、そのスパッタによっ
て叩き出されたチタン分子とモノシラン中のシリコンと
が反応する反応性スパッタリングによって、円筒状部材
１１の内周面１１ｂの第１の中間層上に金属シリサイド
（ＴｉＳｉ）からなる第２の中間層が均一な膜厚で形成
される。

【０１３４】その他の条件や作用・効果などは、二層の
中間層を形成する第１の例及び第４の例の場合と同様で
あるので、詳細な説明は省略する。

【０１３５】〔二層の中間層を形成する工程の第６の
例：図５〕次に、二層の中間層を形成する工程の第６の
例を説明する。この中間層形成工程は、単層の中間層を
形成する工程の第２の例と同様に図５に示す装置を使用
する。そして、この第６の例において、前述の第４の例
と異なるのは、円筒状部材１１の開口１１ａ内に配設し
た中間層材料のチタンからなる補助電極２３に、高周波
電源３６からマッチング回路１９を介して１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電圧（電力４００Ｗ）印加してプラズマを
発生させる点だけである。

【０１３６】そして、第１の中間層を形成する工程で
は、真空槽１３内にスパッタガスとしてのアルゴンガス
のみを導入し、チタン被膜の第１の中間層を円筒状部材
１１の内周面に形成する。第２の中間層を形成する工程
では、真空槽１３内にスパッタガスとしてのアルゴンガ
スと炭素を含むガスとしてのメタン（ＣＨ4 ）ガスとの
混合ガスを導入し、炭化チタン（ＴｉＣx ）膜からなる
第２の中間層を円筒状部材１１の内周面１１ｂの第１の
中間層上に形成する。

【０１３７】その他の条件や作用・効果などは、二層の
中間層を形成する第２の例及び第４の例の場合と同様で
あるので、詳細な説明は省略する。

【０１３８】〔二層の中間層を形成する工程の第７の
例：図５〕次に、上述の第６の例と第２の中間層を金属
シリサイドによって形成する点だけが相違する第７の例
を説明する。この中間層形成工程の第７の例においても
図５の装置を使用する。そして、第１の中間層の形成工
程は、上述の第６の例と全く同じである。

【０１３９】円筒状部材１１の内周面１１ｂに第１の中
間層を形成した後、その上に第２の中間層を形成する際
には、図５においてガス導入口１５からスパッタガスと
してのアルゴンガスとシリコンを含むガスであるモノシ
ランとの混合ガスを真空槽１３内に導入する。

【０１４０】そして、高周波電源３６からマッチング回
路１９を介して１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を補助電
極２３に印加して、その周辺領域にプラズマを発生させ
る。そのプラズマによるスパッタで叩き出されたチタン
分子とモノシラン中のシリコンとが反応する反応性スパ
ッタリングによって、円筒状部材１１の内周面１１ｂの
第１の中間層上に金属シリサイド（ＴｉＳｉ）からなる
第２の中間層が均一な膜厚で形成される。

【０１４１】その他の条件や作用・効果などは、二層の
中間層を形成する第２の例及び第６の例の場合と同様で
あるので、詳細な説明は省略する。

【０１４２】〔二層の中間層を形成する工程の第８の
例：図６〕次に、二層の中間層を形成する工程の第８の
例を説明する。この中間層形成工程は、単層の中間層を
形成する工程の第３の例と同様に図６に示す装置を使用
する。

【０１４３】この第８の例において、前述の第４の例と
異なるのは、円筒状部材１１の開口１１ａ内に配設した
中間層材料のチタンからなる補助電極２３に、交流電源
３７によって交流電圧を印加して、補助電極２３に電流
が１０Ａ流れるようにする点だけである。

【０１４４】それにより補助電極２３が抵抗加熱され、
その表面が溶融してチタン分子が蒸発する。その蒸発し
たチタン分子が、円筒状部材１１の内周面１１ｂに蒸着
され、抵抗加熱蒸着法によりチタン（Ｔｉ）膜が、円筒
状部材１１の内周面１１ｂに第１の中間層として均一な
膜厚で形成される。

【０１４５】その後、真空槽１３内にアルゴンガスと炭
素を含むガスとしてのメタン（ＣＨ4 ）ガスとの混合ガ
スを導入し、上述と同様に補助電極２３に交流電圧を印
加し、抵抗加熱蒸着法により補助電極２３から蒸発した
チタン分子とメタンの炭素とが反応させて、炭化チタン
（ＴｉＣx ）膜からなる第２の中間層を円筒状部材１１
の内周面１１ｂの第１の中間層上に形成する。

【０１４６】その他の条件や作用・効果等は、前述した
二層の中間層を形成する工程の第３の例及び第４の例の
場合と同様であるのでその説明は省略する。

【０１４７】〔二層の中間層を形成する工程の第９の
例：図６〕次に、上述の第８の例と第２の中間層を金属
シリサイドによって形成する点だけが相違する第９の例
を説明する。この中間層形成工程の第９の例においても
図６の装置を使用する。そして、第１の中間層の形成工
程は、上述の第８の例と全く同じである。

【０１４８】円筒状部材１１の内周面１１ｂに第１の中
間層を形成した後、その上に第２の中間層を形成する際
には、図６においてガス導入口１５からアルゴンガスと
シリコンを含むガスであるモノシランとの混合ガスを真
空槽１３内に導入する。そして、交流電源３７から補助
電極２３に交流電圧を印加して、抵抗加熱蒸着法により
補助電極２３から蒸発したチタン分子とモノシラン中の
シリコンとを反応させ、円筒状部材１１の内周面１１ｂ
の第１の中間層上に金属シリサイド（ＴｉＳｉ）からな
る第２の中間層を形成する。

【０１４９】その他の条件や作用・効果などは、二層の
中間層を形成する第３の例及び第５の例の場合と同様で
あるので、詳細な説明は省略する。

【０１５０】上述の各二層の中間層を形成する工程で
は、補助電極２３としてチタンを用いた例で説明した
が、チタン（Ｔｉ）以外にもモリブデン（Ｍｏ），タン
グステン（Ｗ），タンタル（Ｔａ），アルミニウム（Ａ
ｌ）なども適用可能である。これらの材料からなる補助
電極を使用して、上述した各中間層形成工程を実施する
と、第１の中間層としては補助電極の材料による金属膜
が形成され、第２の中間層としてはその材料の金属炭化
物膜あるいは金属シリサイド膜が形成されることにな
る。

【０１５１】また、第２の中間層を形成する工程で真空
槽内にアルゴンガスと混合して導入する炭素を含むガス
としてメタン（ＣＨ4 ）を使用する例について説明した
が、エチレンなどを使用することもできる。またさら
に、シリコンを含むガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）
を使用する例について説明したが、ジシラン(ＳｉＨ6)
などを使用することもできる。

【０１５２】これらの中間層形成工程に続いて、前述し
た第１〜第３の３種類の硬質カーボン膜形成工程のいず
れかを実施して、内周面に単層あるいは二層の中間層を
形成した円筒状部材の中間層上に、硬質カーボン膜を形
成する。その硬質カーボン膜形成工程は、前述した各中
間層形成工程とは別の真空槽を使用して行なってもよい
が、同じ真空槽内で連続して行なった方が、中間層と硬
質カーボン膜との密着性が強固になる。

【０１５３】また、上述した各種の中間層形成工程と、
前述した３種類の硬質カーボン膜形成工程との組み合わ
せは任意であること、その他のバリエーションなども前
述した実施例の場合と同様である。

【０１５４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
による円筒状部材の内周面への被膜形成方法における中
間層形成工程、および硬質カーボン膜形成工程において
は、いずれも基材である円筒状部材の開口内に補助電極
を挿入して、プラズマを発生させたり、抵抗加熱蒸着を
行なったりして、中間層あるいは硬質カーボン膜形成工
程を形成する。

【０１５５】そのため、同電位の電極同士が対向してい
る円筒状部材の開口内に、接地電位あるいは直流負電圧
が印加された補助電極が存在することとなり、同電位同
士が対向することがなくなる。このような電位状態は、
プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法にとって最も望まし
い状態であり、異常放電であるホロー放電は発生しな
い。そのため、密着性の良好な中間層および硬質カーボ
ン膜を形成することができる。

【０１５６】しかも、中間層および硬質カーボン膜は、
円筒状部材の内周面にその開口端側から奥側まで全域に
亘って均一な膜厚で形成される。二層の中間層を形成し
た後、その上に硬質カーボン膜を形成すれば、その密着
性はより強固になる。

【０１５７】したがって、この発明の被膜形成方法によ
って、各種ガイドブッシュ，ピストンシリンダ，ベアリ
ング等の内周面が他の部材と摺動する円筒状部材（部
品）の内周面に、中間層を介して硬質カーボン膜を形成
すれば、内周面の耐摩耗性を大幅に高めることができ、
ひいてはその部材を使用する機械等の寿命を飛躍的に延
ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による被膜形成方法によつて円筒状部
材の内周面に形成される被膜構成の例を拡大して示す模
式図である。

【図２】この発明による被膜形成方法によつて円筒状部
材の内周面に形成される被膜構成の他の例を拡大して示
す模式図である。

【図３】この発明による被膜形成方法における中間層形
成工程の一例を説明するための断面図である。

【図４】円筒状部材の内周面にこの発明による中間層形
成工程で中間層を形成した場合の膜厚分布を示す線図で
ある。

【図５】この発明による被膜形成方法における中間層形
成工程の他の例を説明するための断面図である。

【図６】この発明による被膜形成方法における中間層形
成工程のさらに他の例を説明するための断面図である。

【図７】この発明による被膜形成方法における硬質カー
ボン膜形成工程の一例を説明するための断面図である。

【図８】この発明による被膜形成方法における硬質カー
ボン膜形成工程の他の例を説明するための断面図であ
る。

【図９】この発明による被膜形成方法における硬質カー
ボン膜形成工程のさらに他の例を説明するための断面図
である。

【図１０】硬質カーボン膜の下層に形成する従来の中間
層の形成方法を説明するための断面図である。

【図１１】硬質カーボン膜の従来の形成方法を説明する
ための断面図である。

【図１２】円筒状部材の内周面に従来の方法で中間層を
形成した場合の膜厚分布を示す線図である。

【符号の説明】

２：中間層 ３：硬質カーボン膜 １０：絶縁支持具 １１：円筒状部材 １１ａ：開口 １１ｂ：内周面 １２：中間層 １２ａ：第１の中間層 １２ｂ：第２の中間層 １３：真空槽 １５：ガス導入口 １７：排気口 １９：マッチング回路 ２１，３６：高周波電源 ２３，２３′：補助電極 ２５，２７，３５：直流電源 ２９，３７：交流電源 ３１：アノード ３３：フィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｑ // Ｆ１６Ｃ 33/16 Ｆ１６Ｃ 33/16 (72)発明者 戸井田 孝志 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シチズン時計株式会社所沢事業所内 (72)発明者 関根 敏一 東京都田無市本町６丁目１番12号 シチ ズン時計株式会社田無製造所内 (56)参考文献 特開 昭62−182278（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−230658（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54768（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−279998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−75569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−40487（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 B01J 19/08 C01B 31/02 C23C 14/00 - 14/58 C30B 29/04 F16C 33/16

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状部材の内周面に中間層を形成する
   中間層形成工程と、その中間層上に硬質カーボン膜を形
   成する硬質カーボン膜形成工程とからなり、 前記中間層形成工程が、 真空槽内に円筒状部材を配置するとともに、該円筒状部
   材の内周面を形成する開口内に、第１の中間層材料から
   なる第１の補助電極を挿入し、前記円筒状部材を接地又
   は浮遊電位にして、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内にスパッタガス
   を導入し、 前記第１の補助電極に電圧を印加して前記円筒状部材の
   開口内の前記第１の補助電極の周囲にプラズマを発生さ
   せ、該第１の補助電極をなす第１の中間層材料のスパッ
   タにより、前記円筒状部材の内周面に該円筒状部材と密
   着性のよい第１の中間層を形成した後、 前記第１の補助電極に代えて第２の中間層材料からなる
   第２の補助電極を前記円筒状部材の開口内に挿入し、 該第２の補助電極に電圧を印加して前記円筒状部材の開
   口内の該第２の補助電極の周囲にプラズマを発生させ、
   該第２の補助電極をなす第２の中間層材料のスパッタに
   より、前記円筒状部材の内周面の前記第１の中間層上に
   硬質カーボン膜と結合性のよい第２の中間層を形成する
   工程であり、 前記硬質カーボン膜形成工程が、 真空槽内に前記内周面に第１，第２の中間層を形成した
   円筒状部材を配置し、 該円筒状部材の内周面を形成する開口内に補助電極を挿
   入し、該補助電極を接地電位にして、 前記真空槽内を前記排気口から排気した後、該真空槽内
   に炭素を含むガスを導入し、 前記円筒状部材に電圧を印加して前記真空槽内にプラズ
   マを発生させ、該円筒状部材の内周面の前記第２の中間
   層上に硬質カーボン膜を形成する工程である、 ことを特徴とする円筒状部材の内周面への被膜形成方
   法。
2. 【請求項２】 円筒状部材の内周面に中間層を形成する
   中間層形成工程と、その中間層上に硬質カーボン膜を形
   成する硬質カーボン膜形成工程とからなり、 前記中間層形成工程が、 真空槽内に円筒状部材を配置し、該円筒状部材の内周面
   を形成する開口内に、第１の中間層材料からなる第１の
   補助電極を挿入し、前記円筒状部材を接地又は浮遊電位
   にして、 前記真空槽内を前記排気口から排気した後、前記第１の
   補助電極に交流電圧を印加して、該第１の補助電極をな
   す第１の中間層材料の抵抗加熱蒸着により前記円筒状部
   材の内周面に該円筒状部材と密着性のよい第１の中間層
   を形成した後、 前記第１の補助電極に代えて第２の中間層材料からなる
   第２の補助電極を前記円筒状部材の開口内に挿入し、 該第２の補助電極に交流電圧を印加して、該第２の補助
   電極をなす第２の中間層材料の抵抗加熱蒸着により、前
   記円筒状部材の内周面の前記第１の中間層上に硬質カー
   ボン膜と結合性のよい第２の中間層を形成する工程であ
   り、 前記硬質カーボン膜形成工程が、 真空槽内に前記内周面に第１，第２の中間層を形成した
   円筒状部材を配置し、 該円筒状部材の内周面を形成する開口内に補助電極を挿
   入し、該補助電極を接地電位にして、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内に炭素を含むガ
   スを導入し、 前記円筒状部材に電圧を印加して前記真空層内にプラズ
   マを発生させ、該円筒状部材の内周面の前記第２の中間
   層上に硬質カーボン膜を形成する工程である、 ことを特徴とする円筒状部材の内周面への被膜形成方
   法。
3. 【請求項３】 円筒状部材の内周面に中間層を形成する
   中間層形成工程と、その中間層上に硬質カーボン膜を形
   成する硬質カーボン膜形成工程とからなり、 前記中間層形成工程が、 真空槽内に円筒状部材を配置するとともに、該円筒状部
   材の内周面を形成する開口内に、中間層材料からなる金
   属の補助電極を挿入し、前記円筒状部材を接地又は浮遊
   電位にして、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内にアルゴンガス
   を導入し、 前記補助電極に電圧を印加して前記円筒状部材の開口内
   の前記補助電極の周囲にプラズマを発生させ、該補助電
   極をなす中間層材料のスパッタリングによって、前記円
   筒状部材の内周面に金属被膜からなる第１の中間層を形
   成し、 その後、前記真空槽内を排気した後、該真空槽内にアル
   ゴンガスと炭素を含むガスとの混合ガスを導入し、 前記補助電極に電圧を印加して前記円筒状部材の開口内
   の前記補助電極の周囲にプラズマを発生させ、該補助電
   極をなす中間層材料からスパッタにより叩き出された分
   子と前記炭素を含むガス中の炭素とが反応する反応スパ
   ッタリングによって、前記円筒状部材の内周面に金属炭
   化物被膜からなる第２の中間層を形成する工程であり、 前記硬質カーボン膜形成工程が、 真空槽内に前記内周面に前記第１，第２の中間層を形成
   した円筒状部材を配置し、 該円筒状部材の内周面を形成する開口内に補助電極を挿
   入し、該補助電極を接地電位にして、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内に炭素を含むガ
   スを導入し、 前記円筒状部材に電圧を印加して前記真空槽内にプラズ
   マを発生させ、該円筒状部材の内周面の前記第２の中間
   層上に硬質カーボン膜を形成する工程である、 ことを特徴とする円筒状部材の内周面への被膜形成方
   法。
4. 【請求項４】 円筒状部材の内周面に中間層を形成する
   中間層形成工程と、その中間層上に硬質カーボン膜を形
   成する硬質カーボン膜形成工程とからなり、 前記中間層形成工程が、 真空槽内に円筒状部材を配置し、該円筒状部材の内周面
   を形成する開口内に、中間層材料からなる金属の補助電
   極を挿入し、前記円筒状部材を接地又は浮遊電位にし
   て、 前記真空槽内を前記排気口から排気した後、前記真空槽
   内にアルゴンガスを導入し、 前記補助電極に交流電圧を印加して、該補助電極をなす
   中間層材料の抵抗加熱蒸着により前記円筒状部材の内周
   面に金属被膜からなる第１の中間層を形成し、 その後、前記真空槽内を排気した後、該真空槽内にアル
   ゴンガスと炭素を含むガスとの混合ガスを導入し、 前記補助電極に交流電圧を印加して、該補助電極をなす
   中間層材料の抵抗加熱蒸着により、前記円筒状部材の内
   周面の前記第１の中間層上に金属炭化物被膜からなる第
   ２の中間層を形成する工程であり、 前記硬質カーボン膜形成工程が、 真空層内に前記内周面に第１，第２の中間層を形成した
   円筒状部材を配置し、 該円筒状部材の内周面を形成する開口内に補助電極を挿
   入し、該補助電極を接地電位にして、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内に炭素を含むガ
   スを導入し、 前記円筒状部材に電圧を印加して前記真空槽内にプラズ
   マを発生させ、該円筒状部材の内周面の前記第２の中間
   層上に硬質カーボン膜を形成する工程である、 ことを特徴とする円筒状部材の内周面への被膜形成方
   法。
5. 【請求項５】 円筒状部材の内周面に中間層を形成する
   中間層形成工程と、その中間層上に硬質カーボン膜を形
   成する硬質カーボン膜形成工程とからなり、 前記中間層形成工程が、 真空槽内に円筒状部材を配置するとともにも、該円筒状
   部材の内周面を形成する開口内に、中間層材料からなる
   金属の補助電極を挿入し、前記円筒状部材を接地又は浮
   遊電位にして、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内にアルゴンガス
   を導入し、 前記補助電極に電圧を印加して前記円筒状部材の開口内
   の前記補助電極の周囲にプラズマを発生させ、該補助電
   極をなす中間層材料のスパッタリングによって、前記円
   筒状部材の内周面に金属被膜からなる第１の中間層を形
   成し、 その後、前記真空槽内を排気した後、該真空層内にアル
   ゴンガスとシリコンを含むガスとの混合ガスを導入し、 前記補助電極に電圧を印加して前記円筒状部材の開口内
   の前記補助電極の周囲にプラズマを発生させ、該補助電
   極をなす中間層材料からスパッタにより叩き出された分
   子と前記シリコンを含むガス中のシリコンとが反応する
   反応スパッタリングによって、前記円筒状部材の内周面
   に金属シリサイド被膜からなる第２の中間層を形成する
   工程であり、 前記硬質カーボン膜形成工程が、 真空槽内に前記内周面に前記第１，第２の中間層を形成
   した円筒状部材を配置し、 該円筒状部材の内周面を形成する開口内に補助電極を挿
   入し、該補助電極を接地電位にして、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内に炭素を含むガ
   スを導入し、 前記円筒状部材に電圧を印加して前記真空槽内にプラズ
   マを発生させ、該円筒状部材の内周面の前記第２の中間
   層上に硬質カーボン膜を形成する工程である、ことを特
   徴とする円筒状部材の内周面への被膜形成方法。
6. 【請求項６】 円筒状部材の内周面に中間層を形成する
   中間層形成工程と、その中間層上に硬質カーボン膜を形
   成する硬質カーボン膜形成工程とからなり、 前記中間層形成工程が、 真空槽内に円筒状部材を配置し、該円筒状部材の内周面
   を形成する開口内に、中間層材料からなる金属の補助電
   極を挿入し、前記円筒状部材を接地又は浮遊電位にし
   て、 前記真空槽内を前記排気口から排気した後、前記真空槽
   内にアルゴンガスを導入し、 前記補助電極に交流電圧を印加して、該補助電極をなす
   中間層材料の抵抗加熱蒸着により前記円筒状部材の内周
   面に金属被膜からなる第１の中間層を形成し、 その後、前記真空槽内を排気した後、該真空槽内にアル
   ゴンガスとシリコンを含むガスとの混合ガスを導入し、 前記補助電極に交流電圧を印加して、該補助電極をなす
   中間層材料の抵抗加熱蒸着により、前記円筒状部材の内
   周面の前記第１の中間層上に金属シリサイド被膜からな
   る第２の中間層を形成する工程であり、 前記硬質カーボン膜形成工程が、 真空槽内に前記内周面に第１，第２の中間層を形成した
   円筒状部材を配置し、 該円筒状部材の内周面を形成する開口内に補助電極を挿
   入し、該補助電極を接地電位にして、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内に炭素を含むガ
   スを導入し、 前記円筒状部材に電圧を印加して前記真空槽内にプラズ
   マを発生させ、該円筒状部材の内周面の前記第２の中間
   層上に硬質カーボン膜を形成する工程である、 ことを特徴とする円筒状部材の内周面への被膜形成方
   法。
7. 【請求項７】 前記中間層形成工程において、前記補助
   電極に直流負電圧を印加してプラズマを発生させること
   を特徴とする請求項３又は５に記載の円筒状部材の内周
   面への被膜形成方法。
8. 【請求項８】 前記中間層形成工程において、前記第１
   の補助電極に直流負電圧を印加して該第１の補助電極の
   周囲にプラズマを発生させ、前記第２の補助電極に直流
   負電圧を印加して該第２の補助電極の周囲にプラズマを
   発生させることを特徴とする請求項１記載の円筒状部材
   の内周面への被膜形成方法。
9. 【請求項９】 前記中間層形成工程において、前記補助
   電極に高周波電圧を印加してプラズマを発生させること
   を特徴とする請求項３又は５に記載の円筒状部材の内周
   面への被膜形成方法。
10. 【請求項１０】 前記中間層形成工程において、前記第
    １の補助電極に高周波電圧を印加して該第１の補助電極
    の周囲にプラズマを発生させ、前記第２の補助電極に高
    周波電圧を印加して該第２の補助電極の周囲にプラズマ
    を発生させることを特徴とする請求項１記載の円筒状部
    材の内周面への被膜形成方法。
11. 【請求項１１】 前記硬質カーボン膜形成工程におい
    て、前記円筒状部材に直流電圧を印加して前記真空槽内
    にプラズマを発生させることを特徴とする請求項１乃至
    １０のいずれか一項に記載の円筒状部材の内周面への被
    膜形成方法。
12. 【請求項１２】 前記硬質カーボン膜形成工程におい
    て、前記真空槽として内部にアノードとフィラメントを
    備えたものを使用し、前記円筒状部材に直流電圧を印加
    するとともに、前記アノードに直流電圧を、フィラメン
    トに交流電圧をそれぞれ印加して、該真空槽内にプラズ
    マを発生させることを特徴とする請求項１乃至１１のい
    ずれか一項に記載の円筒状部材の内周面への被膜形成方
    法。
13. 【請求項１３】 前記硬質カーボン膜形成工程におい
    て、前記円筒状部材に高周波電圧を印加して前記真空槽
    内にプラズマを発生させることを特徴とする請求項１乃
    至１１のいずれか一項に記載の円筒状部材の内周面への
    被膜形成方法。