JP5144145B2 - 堆積膜形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、堆積膜を形成するための技術に関するものであり、とくに、電子写真感光体における感光層を形成するのに適した技術に関するものである。

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。堆積膜の形成方法としては、高周波グロー放電により原料ガスを分解させたときの分解生成物を、基体に被着させる方法（プラズマＣＶＤ法）が広く採用されている（たとえば特許文献１参照）。

より具体的には、まず基体支持体に支持させた状態で真空容器の反応室に対して基体を収容する。次いで、反応室に原料ガスを供給するとともに、基体支持体とこの基体支持体に対して離間して配置された電極との間に高周波電力を供給する。これにより、原料ガスが分解されるとともに、堆積種が基体の表面に付着して堆積膜が形成される。電子写真感光体を製造する場合、基体の表面には、たとえばアモルファスシリコン（以下、単に「ａ−Ｓｉ」ということがある）系の堆積膜として光導電層および表面層が形成される。一方、目的とする堆積膜の形成された基体は反応室から取り出され、使用後の真空容器は堆積膜が付着しているために洗浄処理される。一般に、洗浄処理は、ウェットエッチング、ブラストなどの物理的エッチングにより行なわれている。

特開昭６０−１８６８４９号公報

しかしながら、ウェットエッチングあるいは物理的エッチングを行なう場合、真空容器を分解し、堆積膜が付着した個々の構成要素を洗浄する必要がある。そればかりか、洗浄後においては、真空容器を再び組み立てる必要がある。そのため、ウェットエッチングあるいは物理的エッチングは、堆積膜を形成するごとに、分解、洗浄および組み立てが必要となるために多大な労力を必要とするばかりか、このことが製造効率の悪化や製造コストの上昇を招来する原因となる。

真空容器の洗浄方法としては、ガスエッチングを採用することも考えられる。ガスエッチングでは、真空容器の分解や組み立てが不要な分だけ労力が軽減される。その反面、ガスエッチングは、堆積膜のエッチング速度が遅いという問題がある。たとえば、洗浄ガスとしてＣｌＦ_３を用いた場合、ａ−Ｓｉのエッチングレートは５μｍ／ｈｒ程度であるのに対して、ａ−ＳｉＣのエッチングレートは０．１μｍ／ｈｒ程度である。このａ−ＳｉＣは、電子写真感光体の表面層として一般に採用されているものであるが、仮に膜厚が１μｍ程度のａ−ＳｉＣを除去する場合には洗浄時間として１０時間程度必要となる。このように、ガスエッチングでは、洗浄に要する時間が長く、またエッチングに必要な洗浄ガスの使用量が多くなる傾向があるため、必ずしも製造効率および製造コストの面から優れた方法であるとは言い難い。

また、ガスエッチングでは、ａ−Ｓｉ系膜を除去する場合、膜中に窒素（Ｎ）や酸素（Ｏ）が含まれていると、ａ−ＳｉＮやａ−ＳｉＯの残渣が十分に除去されずに白い粉（残渣）として残る場合がある。このような状況下で再び基体に堆積膜を形成した場合には、基体の表面に先の残渣が付着し、この残渣に起因して球状突起などの成膜欠陥を生じることがある。

本発明は、成膜時に反応室に付着した堆積膜を効率良く洗浄しつつ、成膜時の残渣に起因する成膜欠陥の発生を抑制することを課題としている。

本発明の第１の側面においては、反応室において、第１導体に堆積膜形成対象物を支持させる第１ステップと、前記反応室を反応ガス雰囲気とする第２ステップと、前記第１導体と、前記第１導体とは前記反応室において離間して配置された第２導体との間にパルス状の直流電圧を印加する第３ステップと、を含む、堆積膜形成方法であって、前記第１ステップを行う前に、前記反応室にＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを供給して前記反応室の洗浄を行う第４ステップをさらに含んでおり、前記第３ステップにおいては、前記第２導体の電位を基準電位とした前記第１導体の電位が−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下とされ、前記第４ステップにおいては、前記第１導体と前記第２導体との間にパルス状の直流電圧を印加した状態で、前記反応室に前記洗浄ガスが供給されることを特徴とする、堆積膜形成方法が提供される。

好ましくは、前記第１ステップと前記第２ステップの間に行われ、かつ前記反応室にＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを供給する第５ステップをさらに含んでいる。

前記第５ステップにおいては、前記第１導体と前記第２導体との間にパルス状の直流電圧を供給するのが好ましい。前記第５ステップにおいては、たとえば前記第２導体の電位を基準電位とした前記第１導体の電位が−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下とされる。

前記堆積膜形成対象物は、たとえば電子写真感光体を構成する円筒状の導電性基体である。この場合、前記第２ステップにおいては、たとえば前記堆積膜形成対象物に対してシリコンを含む非単結晶膜が形成され得る反応性ガス雰囲気とされる。

本発明によれば、堆積膜形成対象物に堆積膜を形成する前にＣｌＦ_３を含む洗浄ガスによって反応室の洗浄を行なうため、反応室の洗浄に当たって、反応室を規定する容器を分解し、それを再組み立てする必要がない。そのため、反応室の洗浄に要する労力を軽減することが可能となる。

また、堆積膜形成対象物に対する堆積膜の形成は、第１導体と第２導体との間にパルス状の直流電圧を印加することにより行なわれるために堆積種を積極的に堆積膜形成対象物に衝突させることができる。そのため、パルス状の直流電圧を印加する方法では、第１導体と第２導体との間に高周波電力を供給する場合に比べて、堆積膜形成対象物に同程度の厚みの堆積膜を形成するときに、第２導体に形成される堆積膜の膜厚を小さくすることが可能となる。そのため、反応室の洗浄に当たって、除去すべき堆積膜の厚みを小さくすることが可能であるため、たとえ洗浄ガスを用いて堆積膜を除去する場合であっても、洗浄に必要な時間を短くすることが可能となるとともに、反応室の洗浄に必要な洗浄ガスの使用量を低減することが可能となる。

本発明において堆積膜形成対象物を反応室に収容した後に洗浄を行なうようにすれば、堆積膜形成対象物の表面が洗浄されるため、堆積膜形成対象物に成膜時の残渣などの異物が付着したとしても除去することができる。そのため、成膜残渣の付着に起因して発生する球状突起など成膜欠陥が生じることを抑制することが可能となる。

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１ないし図５を参照しつつ説明する。

図１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、電子写真感光体１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、セラミックス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ＳｎＯ_２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。

円筒状基体１０としては、外周面がフッ素化されているものを使用することもできる。たとえば円筒状基体１０がＡｌ製である場合には、円筒状基体１０としては外周面にフッ化アルミニウム膜が形成されたものを使用することができる。円筒状基体１０として、外周面がフッ素化されたものを使用すれば、画像メモリ特性を改善することができるため、画像品質の向上を図ることができる。

円筒状基体１０の外周面におけるフッ素原子の割合は、たとえば１ａｔｍ％以上７０ａｔｍ％以下とされる。これは、円筒状基体１０の外周面におけるフッ化原子の割合が不当に大きいと、円筒状基体１０の外表面から堆積膜が剥離しやすくなる一方、フッ素原子の割合が不当に小さいと画像メモリ特性の改善効果を十分に得ることができなくなるからである。

ここで、フッ素原子の原子割合は、Ｘ線電子分光分析（ＥＳＣＡ：Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）により円筒状基体の外表面の組成を評価したときの値として定義される。

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、Ａｓ_２Ｓｅ₃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不当に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１０^１１Ω・ｃｍ以上）を有するものとされている。表面層１３の厚みは、たとえば０．２μｍ以上１．５μｍ以下とされる。

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２および図３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、支持体３を反応室４に収容したものであり、回転手段５、ガス供給手段６および排気手段７をさらに備えている。

支持体３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３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３は、２つの円筒状基体１０を支持できる長さ寸法に形成されており、導電性支柱３１に対して着脱自在とされている。そのため、支持体３では、支持した２つの円筒状基体１０の表面に直接触れることなく、反応室４に対して２つの円筒状基体１０の出し入れを行なうことができる。

導電性支柱３１は、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おり、反応室４の中心において、後述するプレート４２に対して絶縁材３２を介して固定されている。導電性支柱３１には、導板３３を介して直流電源３４が接続されている。この直流電源３４は、制御部３５によってその動作が制御されている。制御部３５は、直流電源３４を制御することにより、導電性支柱３１を介して、支持体３にパルス状の直流電圧（図５参照）を供給するように構成されている。

導電性支柱３１の内部には、セラミックパイプ３６を介してヒータ３７が収容されている。セラミックパイプ３６は、絶縁性および熱伝導性を確保するためのものである。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を使用することができる。

ここで、支持体３の温度は、たとえば支持体３あるいは導電性支柱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に基づいて、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２００℃以上４００℃以下から選択される一定の範囲に維持される。

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り、円筒状電極４０および一対のプレート４１，４２により規定されている。

円筒状電極４０は、第２導体として機能するものであり、支持体３の周囲を囲む円筒状に形成される。この円筒状電極４０は、円筒状基体１０と同様な導電性材料により中空に形成されており、絶縁部材４３,４４を介して一対のプレート４１，４２に接合されている。

円筒状電極４０は、支持体３に支持させた円筒状基体１０と円筒状電極４０との間の距離Ｄ１が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下となるような大きさに形成されている。これは、円筒状基体１０と円筒状電極４０との距離Ｄ１が１０ｍｍよりも小さい場合は反応室４に対する円筒状基体１０の出し入れなどにおいて作業性を充分に確保できず、また円筒状基体１０と円筒状電極４０との間で安定した放電が得ることが困難となり、逆に、円筒状基体１０と円筒状電極４０との距離Ｄ１が１００ｍｍよりも大きい場合は、装置２が大きくなってしまい単位設置面積当たりの生産性が悪くなるためである。

円筒状電極４０は、ガス導入口４５および複数のガス吹き出し孔４６を有しているとともに、その一端において接地されている。なお、円筒状電極４０は、必ずしも接地する必要はなく、直流電源３４とは別の基準電源に接続してもよい。円筒状電極４０を直流電源３４とは別の基準電源に接続する場合、基準電源における基準電圧は、たとえば−１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下とされる。

ガス導入口４５は、真空反応室４に供給すべき洗浄ガスや原料ガスを導入するためのものであり、ガス供給手段６に接続されている。

複数のガス吹き出し孔４６は、円筒状電極４０の内部に導入された洗浄ガスや原料ガスを円筒状基体１０に向けて吹き出すためのものであり、図の上下方向等間隔で配置されているとともに、周方向にも等間隔で配置されている。複数のガス吹き出し孔４６は、同一形状の円形に形成されており、その孔径は、たとえば０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされている。もちろん、複数のガス吹き出し孔４６の孔径、形状および配置については、適宜変更可能である。

プレート４１は、反応室４が開放された状態と閉塞された状態とを選択可能とするためのものであり、プレート４１を開閉することによって反応室４に対する支持体３の出し入れが可能とされている。プレート４１は、円筒状基体１０と同様な導電性材料により形成されているが、下面側に防着板４７が取着されている。これにより、プレート４１に対して堆積膜が形成されるのが防止されている。この防着板４７もまた、円筒状基体１０と同様な導電性材料により形成されており、防着板４７はプレート４１に対して着脱自在とされている。

プレート４２は、反応室４のベースとなるものであり、円筒状基体１０と同様な導電性材料により形成されている。プレート４２と円筒状電極４０との間に介在する絶縁部材４４は、円筒状電極４０とプレート４２との間にアーク放電が発生するのを抑える役割を有するものである。このような絶縁部材４４は、たとえばガラス材料（ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス、耐熱ガラスなど）、無機絶縁材料（セラミックス、石英、サファイヤなど）、あるいは合成樹脂絶縁材料（テフロン（登録商標）などのフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ビニロン、エポキシ、マイラー、ＰＥＥＫ材など）により形成することができるが、絶縁性を有し、使用温度で充分な耐熱性があり、真空中でガスの放出が小さい材料であればば特に限定はない。ただし、絶縁部材４４は、成膜体の内部応力および成膜時の温度上昇に伴って生じるバイメタル効果に起因する応力により反りが発生して使用できなくなるのを防止するために、一定以上の厚みを有するものとして形成されている。たとえば、絶縁部材４４をテフロン（登録商標）のような熱膨張率３×１０^−５／Ｋ以上１０×１０^５／Ｋ以下の材料により形成する場合には、絶縁部材４４の厚みは１０ｍｍ以上に設定される。このような範囲に絶縁部材４４の厚みを設定した場合には、絶縁部材４４と円筒状基体１０に成膜される１０μｍ以上３０μｍ以下のａ−Ｓｉ膜との界面に発生する応力に起因するそり量が、水平方向（円筒状基体１０の軸方向に略直交する半径方向）の長さ２００ｍｍに対して、水平方向における端部と中央部との軸方向における高さの差で1ｍｍ以下とすることができ、絶縁部材４４を繰り返し使用することが可能となる。

プレート４２および絶縁部材４４には、ガス排出口４２Ａ，４４Ａおよび圧力計４９が設けられている。排気口４２Ａ，４４Ａは、反応室４の内部の気体を排出するためのものであり、排気手段７に接続されている。圧力計４９は、反応室４の圧力をモニタリングするためのものであり、公知の種々のものを使用することができる。

図４に示したように、回転手段５は、支持体３を回転させるためのものであり、回転モータ５０および回転力伝達機構５１を有している。回転手段５により支持体３を回転させて成膜を行なった場合には、支持体３とともに円筒状基体１０が回転させられるために、円筒状基体１０の外周に対して均等に原料ガスの分解成分を堆積させることが可能となる。

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１ｒｐｍ以上１０ｒｐｍ以下の一定の回転数で回転させるように動作制御される。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および絶縁平板５４を有している。

回転導入端子５２は、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および絶縁平板５４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。ここで、絶縁軸部材５３の外径Ｄ２は、成膜時において、支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）Ｄ３よりも小さくなるように設定されている。より具体的には、成膜時における円筒状基体１０の温度が２００℃以上４００℃以下に設定される場合、絶縁軸部材５３の外径Ｄ２は、支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）Ｄ３よりも０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、好適には３ｍｍ程度大きくなるように設定される。この条件を満たすために、非成膜時（常温環境下（たとえば１０℃以上４０℃以下））においては、絶縁軸部材５３の外径Ｄ２と支持体３の外径（後述する上ダミー基体３８Ｃの内径）Ｄ３との差は、０．６ｍｍ以上５．５ｍｍ以下に設定される。

絶縁平板５４は、プレート４１を取り外しするときに上方から落下するゴミや粉塵などの異物が円筒状基体１０へ付着するのを防止するためのものであり、上ダミー基体３８Ｃの内径Ｄ３より大きな外径Ｄ４を有する円板状に形成されている。絶縁平板５４の直径Ｄ４は、円筒状基体１０の直径Ｄ３の１．５倍以上３．０倍以下とされ、たとえば円筒状基体１０として直径Ｄ３が３０ｍｍのものを用いる場合には、絶縁平板５４の直径Ｄ４は５０ｍｍ程度とされる。

このような絶縁平板５４を設けた場合には、円筒状基体１０に付着した異物に起因する異常放電を抑制することができるため、成膜欠陥の発生を抑制することができる。これにより、電子写真感光体１を形成する際の歩留まりを向上させ、また電子写真感光体１を用いて画像形成する場合における画像不良の発生を抑制することができる。

図２に示したように、ガス供給手段６は、洗浄ガスタンク６０、複数の原料ガスタンク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。

洗浄ガスタンク６０は、洗浄ガスが充填されたものである。洗浄ガスとしては、ＣｌＦ_３を含むものが用いられる。洗浄ガスは、窒素ガスなどの不活性ガスをさらに含んでいてもよい。各原料ガスタンク６１〜６３は、原料ガスが充填されたものである。原料ガスとしては、たとえばＢ_２Ｈ_６、Ｈ_２（またはＨｅ）、ＣＨ₄あるいはＳｉＨ₄が用いられる。

バルブ６０Ｂ〜６３Ｂ，６０Ｃ〜６３Ｃおよびマスフローコントローラ６０Ｄ〜６３Ｄは、反応室４に導入するガス成分の流量、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、ガス供給手段６においては、各原料ガスタンク６１〜６３に充填すべきガスの種類、あるいは複数の原料ガスタンク６１〜６３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。

排気手段７は、反応室４のガスをガス排出口４２Ａ，４４Ａを介して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。これらのポンプ７１，７２は、圧力計４９でのモニタリング結果により動作制御されるものである。すなわち、排気手段７では、圧力計４９でのモニタリング結果に基づいて、反応室４を真空に維持できるとともに、反応室４のガス圧を目的値に設定することができる。反応室４の圧力は、たとえば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。

次に、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系膜が形成された電子写真感光体１（図１参照）を作製する場合を例にとって説明する。

まず、反応室４の内部にＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを供給することにより反応室４の洗浄を行なう。反応室４への洗浄ガスの供給は、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を制御することにより、洗浄ガスタンク６０の洗浄ガスを、配管６０Ａ，６４およびガス導入口４５を介して円筒状電極４０の内部に導入することにより行なわれる。円筒状電極４０の内部に導入された洗浄ガスは、複数のガス吹き出し孔４６を介して円筒状基体１０に向けて吹き出される。

洗浄ガスの供給時における反応室４の温度は、たとえば１００℃以下に調整される。除去すべき成分がａ−Ｓｉなどである場合には、反応室４の温度を高く設定したほうが洗浄効果が高くなるが、必要以上に反応室４の温度を高く設定すると、装置２の内部に錆が発生する可能性が高くなるため、反応室４の温度は１００℃以下とするのが好ましい。反応室４の温度は、制御部３５によってヒータ３７の発熱温度（供給電力）を制御することによって調整することができ、また反応室４における不当な温度上昇を抑制するために、装置２を外部から水冷などにより冷却してもよい。

洗浄ガスの供給時における反応室４の圧力は、常圧以下、たとえば１０Ｐａ以上１０^５Ｐａ以下とされる。反応室４の圧力は、排気手段７によってガス排出口４２Ａ，４４Ａを介して反応室４から排出させる洗浄ガスの流量を、メカニカルブースタポンプ７１（図２参照）およびロータリーポンプ７２（図２参照）の動作を制御することにより調整される。

このような洗浄方法は、ガスを用いて洗浄を行なうものであるため、ウェットエッチングや物理的エッチングによって洗浄を行なう場合のように各種の部品を分解し、それを再組み立てする必要がない。そのため、ガスを用いた洗浄方法では、反応室４の洗浄に要する労力を軽減することが可能となる。

反応室４に洗浄ガスを供給している間においては、円筒状電極４０と支持体３との間へのパルス状の直流電圧を印加してもよい。このようなパルス状の直流電圧の印加は、制御部３５によって直流電源３４を制御することにより行なわれる。

より具体的には、制御部３５は、円筒状電極４０が接地されている場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して、−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下の範囲内の負のパルス状直流電位Ｖ１（図５参照）を供給する。

一方、円筒状電極４０が基準電源（図示略）に接続されている場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して供給するパルス状直流電位Ｖ１は、基準電源により供給される電位Ｖ２を基準電位として、たとえば−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下の範囲（目的とする電位差ΔＶ）となるように設定される。また、基準電源により供給する電位Ｖ２は、支持体３（円筒状基体１０）に対して負のパルス状電圧（図５参照）を印加する場合には、たとえば−１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下に設定される。ここで一例を挙げれば、目的とする電位差ΔＶを−３０００Ｖに設定し、基準電源により供給される基準電位が５００Ｖの場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して供給するパルス状直流電位Ｖ１は、−２５００Ｖとされる。

制御部３５はまた、直流電圧の周波数（１／Ｔ（ｓｅｃ））が３００ｋＨｚ以下に、ｄｕｔｙ比（Ｔ１／Ｔ）が２０％以上９０％以下となるように直流電源３４を制御する。

なお、本発明におけるｄｕｔｙ比とは、図５に示したようにパルス状の直流電圧の１周期（Ｔ）（円筒状基体１０と円筒状電極４０との間に電位差が生じた瞬間から、次に電位差が生じた瞬間までの時間）における電位差発生Ｔ１が占める時間割合と定義される。たとえば、ｄｕｔｙ比２０％とは、パルス状の電圧を印加する際の、１周期に占める電位差発生（ＯＮ）時間が１周期全体の２０％であることを言う。

反応室４に洗浄ガスを供給している間にパルス状に直流電圧を印加した場合には、反応室４の内部に付着した堆積膜をエッチングする速度を高めることできるばかりか、ａ−Ｓｉ系膜を形成したときに生じる残渣であるａ−ＳｉＮやａ−ＳｉＯなどの残渣を効率良く除去することが可能となる。その結果、洗浄方法としてＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを用いたガスエッチングを採用した場合であっても、洗浄時間の短縮化するとともに、残渣の少ない清浄な状態に反応室４の内部を保つ事が可能となる。

次いで、プラズマＣＶＤ装置２のプレート４１を取り外した上で、複数の円筒状基体１０（図面上は２つ）を支持させた支持体３を、反応室４の内部にセットし、再びプレート４１を取り付ける。

支持体３に対する２つの円筒状基体１０の支持に当たっては、支持体３の主要部を外套した状態で、フランジ部３０上に、下ダミー基体３８Ａ、円筒状基体１０、中間ダミー基体３８Ｂ、円筒状基体１０、および上ダミー基体３８Ｃが順次積み上げられる。

各ダミー基体３８Ａ〜３８Ｃとしては、製品の用途に応じて、導電性または絶縁性基体の表面に導電処理を施したものが選択されるが、通常は、円筒状基体１０と同様な材料により円筒状に形成されたものが使用される。

ここで、下ダミー基体３８Ａは、円筒状基体１０の高さ位置を調整するためのものである。中間ダミー基体３８Ｂは、隣接する円筒状基体１０の端部間で生じるアーク放電に起因する円筒状基体１０に成膜不良が発生するのを抑制するためのものである。この中間ダミー基体３８Ｂとしては、その長さがアーク放電を防止できる最低限の長さ（本実施形態では１ｃｍ）以上を有し、その表面側角部が曲面加工で曲率０．５ｍｍ以上または端面加工でカットされた部分の軸方向の長さ及び深さ方向の長さが０．５ｍｍ以上となるように面取りがされたものが使用される。上ダミー基体３８Ｃは、支持体３に堆積膜が形成されるのを防止し、成膜中に一旦被着した成膜体の剥離に起因する成膜不良の発生を抑制するためのものである。上ダミー基体３８Ｃは、一部が支持体３の上方に突出した状態とされる。

次いで、反応室４を密閉状態とし、回転手段５により支持体３を介して円筒状基体１０を回転させるとともに、反応室４にＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを供給する。反応室４への洗浄ガスの供給は、反応室４に円筒状基体１０を収容させる前の洗浄と同様な手法および条件において行なわれる。

このようにして反応室４に円筒状基体１０を収容した後に洗浄を行なうようにすれば、反応室４の内部をさらに洗浄できるばかりでなく、円筒状基体１０の外周面をも洗浄することができる。そのため、円筒状基体１０に成膜時の残渣が付着することを抑制できるため、円筒状基体１０の外周面に成膜残渣の付着に起因して発生する球状突起など成膜欠陥が生じることを抑制することが可能となる。また、円筒状基体１０の外周面を、ＣｌＦ_３を含む洗浄ガスにより洗浄することにより、外周面をフッ素化することができる。これにより、円筒状基体１０の外周面に光導電層１２などの堆積膜を形成したときに、画像メモリ特性を改善することが可能となる。

反応室４に洗浄ガスを供給している間においては、反応室４に円筒状基体１０を収容する前の洗浄と同様に、円筒状電極４０と支持体３との間へのパルス状の直流電圧を印加してもよい。このようなパルス状の直流電圧の印加は、反応室４に円筒状基体１０を収容する前の洗浄と同様な条件下、たとえば円筒状電極４０が接地されている場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して、−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下の範囲内の負のパルス状直流電位Ｖ１（図５参照）を供給することにより行なわれる。

真空室４に洗浄ガスを供給している間にパルス状に直流電圧を印加した場合には、反応室４の内部に付着した堆積膜を、より効率良くエッチング除去することができるとともに、円筒状基体１０に残渣が付着することを、より効率良く抑制することができる。

次いで、円筒状基体１０を加熱し、排気手段７により反応室４を減圧する。

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系膜を形成する場合には２５０℃以上３００℃以下の範囲に設定され、ヒータ３７をオン・オフすることにより略一定に維持される。

一方、反応室４の減圧は、排気手段７によってガス排出口４２Ａ，４４Ａを介して真空反応室４からガスを排出させることにより行なわれる。反応室４の減圧の程度は、圧力計４９（図２参照）での反応室４の圧力をモニタリングしつつ、メカニカルブースタポンプ７１（図２参照）およびロータリーポンプ７２（図２参照）の動作を制御することにより、たとえば１０^−３Ｐａ程度とされる。

次いで、円筒状基体１０の温度が所望温度となり、反応室４の圧力が所望圧力となった場合には、ガス供給手段６により反応室４に原料ガスを供給するとともに、円筒状電極４０と支持体３との間にパルス状の直流電圧を印加する。これにより、円筒状電極４０と支持体３（円筒状基体１０）との間にグロー放電が起こり、原料ガスが分解され、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。

一方、排気手段７においては、圧力計４９のモニタリングしつつ、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の動作を制御することにより、真空反応室４におけるガス圧を目的範囲に維持する。すなわち、反応室４の内部は、ガス供給手段６におけるマスフローコントローラ６１Ｄ〜６３Ｄと排気手段７におけるポンプ７１，７２によって安定したガス圧に維持される。反応室４におけるガス圧は、たとえば１．０Ｐａ以上１００Ｐａ以下とされる。

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６１Ｄ〜６３Ｄを制御することにより、原料ガスタンク６１〜６３の原料ガスを、所望の組成および流量で、配管６１Ａ〜６３Ａ，６４およびガス導入口４５を介して円筒状電極４０の内部に導入することにより行なわれる。円筒状電極４０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を介して円筒状基体１０に向けて吹き出される。そして、バルブ６１Ｂ〜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が順次積層形成される。

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、ＳｉＨ_４（シランガス）などのＳｉ含有ガス、Ｂ_２Ｈ_６などのドーパント含有ガス、および水素（Ｈ_２）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（Ｈ_２）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１００００ｐｐｍ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。たとえば、グロー放電分解法では、円筒状基体１０の温度および直流パルス電力を高めに設定し、希釈ガスとしての水素流量を増すことによって形成できる。また、μｃ−Ｓｉを含む光導電層１２においても、先に説明したのと同様な元素（第１３族元素、第１５族元素、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）など）を添加してもよい。

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、ＳｉＨ_４（シランガス）などのＳｉ含有ガスおよびＣＨ_４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−Ｓｉ_１−ｘＣ_ｘ：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。

第１のＳｉＣ層は、その膜厚が、耐圧、残留電位、膜強度などから決定され、通常０．１μｍ以上２．０μｍ以下、好適には０．２μｍ以上１．０μｍ以下、最適には０．３μｍ以上０．８μｍ以下とされる。第２のＳｉＣ層は、その膜厚が、耐圧、残留電位、膜強度、寿命（耐摩耗性）等から決定され、通常０．０１μｍ以上２μｍ以下、好適には０．０２μｍ以上１．０μｍ以下、最適には０．０５μｍ以上０．８μｍ以下とされる。

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、Ｃ_２Ｈ_２（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。また、表面層１３は、その膜厚が、通常０．１μｍ以上２．０μｍ以下、好適には０．２μｍ以上１．０μｍ以下、最適には０．３μｍ以上０．８μｍ以下とされる。

表面層１３をａ−Ｃ層として形成した場合には、Ｓｉ−Ｏ結合に比べてＣ−Ｏ結合のほうが結合エネルギが小さいため、表面層１３をａ−Ｓｉ系材料により形成する場合に比べて、表面層１３の表面が酸化することをより確実に抑制できる。そのため、表面層１３をａ−Ｃ層として形成した場合には、印刷時のコロナ放電により発生するオゾンなどによって、表面層１３の表面が酸化されることが適切に抑制されるため、高温高湿環境下などでの画像流れの発生を抑制することができる。

一方、円筒状電極４０と支持体３との間へのパルス状の直流電圧を印加は、反応室４の洗浄を行なう場合と同様に、制御部３５によって直流電源３４を制御することにより行なわれる。

より具体的には、制御部３５は、円筒状電極４０が接地されている場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して、−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下、好ましくは−３０００Ｖ以上−５００Ｖ以下の範囲内の負のパルス状直流電位Ｖ１（図５参照）を供給する。

一方、円筒状電極４０が基準電極（図示略）に接続されている場合には、支持体（導電性支柱３１）に対して供給するパルス状直流電位Ｖ１は、基準電源により供給される電位Ｖ２を基準電位として、たとえば−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下の範囲（目的とする電位差ΔＶ）となるように設定される。また、基準電源により供給する電位Ｖ２は、支持体３（円筒状基体１０）に対して負のパルス状電圧（図５参照）を印加する場合には、たとえば−１５００Ｖ以上１５００Ｖ以下に設定される。

制御部３５はまた、直流電圧の周波数（１／Ｔ（ｓｅｃ））が３００ｋＨｚ以下に、ｄｕｔｙ比（Ｔ１／Ｔ）が２０％以上９０％以下となるように直流電源３４を制御する。

なお、本発明におけるｄｕｔｙ比とは、反応室４の洗浄を行なう場合のパルス状の直流電圧を印加する場合と同様に定義される。

一般に、１３．５６ＭＨｚのＲＦ帯域以上の高周波電力を使用した場合、空間で生成されたイオン種が電界によって加速され、正・負の極性に応じた方向に引き寄せられることになるが、高周波交流により電界が連続して反転することから、イオン種が円筒状基体１０および円筒状電極４０には同程度の厚みに堆積膜が形成される。また、イオン種の一部は、円筒状基体１０および円筒状電極４０到達するより前に、空間中で再結合を繰り返し、再度ガスあるいはポリシリコン粉体などのシリコン化合物となって排気され、一部のポリシリコン化合物は反応室４に白色の粉体（残渣）として残る。

これに対して、支持体３が負極性となるように円筒状電極４０と支持体３との間にパルス状の直流電圧を印加した場合には、イオン種としてのカチオンが負極である支持体３（円筒状基体１０）に引き寄せられて円筒状基体１０に衝突させられて堆積膜が形成される。一方、正極である円筒状電極４０にはカチオンが引き寄せられないため、ａ−Ｓｉを形成する場合のように堆積種が多くのカチオンを含む場合には、円筒状電極４０のほうが円筒状基体１０よりも成膜速度が遅くなる。その結果、電荷注入阻止層１１、光導電層１２および表面保護層１３を目的とする膜厚に形成する場合にパルス状の直流電圧を印加すれば、高周波電力を印加する場合に比べて、円筒状電極４０に形成される堆積膜の厚みを小さくすることが可能となる。すなわち、支持体３が負極性となるように円筒状電極４０と支持体３との間にパルス状の直流電圧を印加して堆積膜を形成すれば、反応室４の洗浄時に除去すべき堆積膜の厚みを小さくできるために、ＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを用いたガスエッチングであっても、洗浄時間を短くすることが可能となる。

また、円筒状電極４０と支持体３との間に負のパルス状の直流電圧を印加した場合には、カチオンが支持体３側に選択的に引き寄せられるため、カチオンなどの分解成分の再結合が生じることを抑制できる。これにより、ポリシリコン粉体などのシリコン化合物の発生、ひいてはシリコン化合物が反応室４に残ることを抑制することが可能となるため、円筒状基体１０にシリコン化合物などの残渣が付着することに起因する成膜欠陥の発生を抑制することが可能となる。

次に、本発明の堆積膜形成方法を実現可能なプラズマＣＶＤ装置の他の例について、図６および図７を参照しつつ説明する。ただし、図６および図７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体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は省略する。

図６および図７に示したプラズマＣＶＤ装置２′は、反応室４（円筒状電極４０）の中心に配置された中央電極８を備えている一方で、この中央電極８を囲むように複数（図面上は５つ）の支持体３が配置されたものである。

複数の支持体３は、中央電極８の軸心を中心とする同一円周上において等間隔Ｄ５で配置されており、各支持体３と中央電極８との間の距離Ｄ６は、同様なものとされている。複数の支持体３は、１つの直流電源３４に接続されており、複数の支持体３について１つの直流電源３４により同時にパルス状の直流電圧を供給するように構成されている。もちろん、各支持体３について、１つずつ直流電源３４を接続するようにしてもよい。

中央電極８は、円筒状電極４０と同様に、各支持体３（円筒状基体１０）との間に電位差を生じさせるためのものである。ここで、中央電極８と各支持体３や円筒状電極４０との間には、直流電源３４を制御することにより、たとえば電位差が−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下、周波数が３００ｋＨｚ以下、ｄｕｔｙ比が２０％以上９０％以下の範囲のパルス状の直流電圧が印加される。

この中央電極８は、中空状に形成されているとともに、円筒状基体１０や支持体３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。中央電極８の内部には、導電性支柱８０、セラミックパイプ８１およびヒータ８２が収容されている。

導電性支柱８０は、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おり、反応室４（後述する円筒状電極４０）の中心において、プレート４２に対して絶縁材８３を介して固定されている。導電性支柱８０は、接地されており、中央電極８が接地電位となるようになされている。もちろん、導電性支柱８０は、直流電源３４とは異なる基準電源に接続してもよく、また中央電極８に直接基準電源を接続してもよい。

セラミックパイプ８１は、絶縁性および熱伝導性を確保するためのものである。ヒータ８２は、中央電極８を加熱するためのものである。ヒータ８２としては、円筒状基体１０を加熱するためのヒータ３７と同様なもの、たとえばニクロム線やカートリッジヒータを使用することができる。この場合、円筒状基体１０を加熱するためのヒータ３７と、中央電極８のためのヒータ８２とは、個別に駆動可能なように構成してもよいが、それらのヒータ３７，８２は、装置構成を簡略化するために、同時にオン・オフ駆動できるようにするのが好ましい。

ただし、中央電極８のためのヒータ８２は、そのヒータ容量が円筒状基体１０のヒータ容量の２５％以上９０％以下の範囲に設定される。これは、ヒータ３７，８２を同時にオン・オフ駆動する構成では、ヒータ８２のヒータ容量がヒータ３７のヒータ容量と同等以上の場合、支持体３よりも、中央電極８の温度がより早く上昇してしまい、円筒状基体１０が支持された支持体３の温度が充分上昇する前に、その周囲に配置された支持体３の温度モニタ（熱電対）が中央電極８の温度を感知し、ヒータ３７，８２の加熱を停止してしまうおそれがあるからである。その一方で、ヒータ８２の容量がヒータ３７の容量よりも小さすぎる場合、中央電極８の温度が充分に上昇したことが温度モニタ（熱電対）により感知されたときには、円筒状基体１０の温度が上昇し過ぎることが起こり得るため好ましくない。

ヒータ３７およびヒータ８２の容量は、たとえば隣接する円筒状基体１０の間の距離Ｄ４が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、各円筒状基体１０と中央電極８との距離Ｄ５が１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下、真空反応室４内の反応ガス圧が１３．３Ｐａ以上１３３Ｐａ以下に設定される場合には、それぞれ２４０Ｗ以上４００Ｗ以下および６０Ｗ以上３６０Ｗ以下とされる。

プラズマＣＶＤ装置２′では、制御部３５によって直流電源３４を制御することにより、各支持体３（円筒状基体１０）と円筒状電極４０の間、および各支持体３（円筒状基体１０）と中央電極８との間にパルス状の直流電圧を印加することができる。これにより、各支持体３と、円筒状電極４０およびは中央電極８との間にグロー放電が発生する。そのため、真空反応室４に原料ガスを供給した状態でグロー放電を生じさせることにより、円筒状基体１０の表面に堆積膜を形成することができる。

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、上述の実施形態では、プラズマＣＶＤ装置２，２′は、第２導体である円筒状電極４０を利用して反応室４に洗浄ガスや原料ガスを供給するように構成されていたが、円筒状電極４０とは別に、ガス導入管を配置し、そのガス導入管を用いて反応室４に原料ガスを導入するようにしてもよい。ガス導入管としては、従来周知のガス導入管が好適に使用でき、ガス導入管は、たとえば反応室４内の円筒状基体１０と円筒状電極４０との間、あるいは円筒状基体１０と中央電極８との間に適宜配置される。

本発明はさらに、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。

本実施例では、図８に示したプラズマＣＶＤ装置９を用いて一対の基板９０Ａ，９０Ｂと間に図５に示したようなパルス状直流電圧を印加して成膜を行なう場合に、それぞれに基板９０Ａ，９０Ｂの表面に形成される堆積膜の厚みを検討した。

図８に示したプラズマＣＶＤ装置９は、真空容器９１の内部に導電性支持体９２Ａ，９２Ｂを収容したものであり、これらの支持体９２Ａ，９２Ｂのそれぞれには、絶縁体９３Ａ，９３Ｂを介して基板９０Ａ，９０Ｂが支持されている。基板９０Ａ，９０Ｂは、アルミニウムにより寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍ×１０ｍｍの矩形板状に形成されたものであり、それらの基板９０Ａ，９０Ｂの距離は４０ｍｍに設定されている。基板９０Ａ，９０Ｂには、直流電源９４が接続されており、基板９０Ａ，９０Ｂとの間に直流電圧が印加可能とされている。基板９０Ａ，９０Ｂはさらに、支持体９２Ａ，９２Ｂに接続されたヒータ９５Ａ，９５Ｂによって加熱可能とされている。

真空容器９１に対しては、ガス供給管９６を介して所定のガスが供給可能とされている一方で、排気口９７を介して真空容器９１の内部の気体を外部に排出することが可能なように構成されている。

本実施例においては、下記表１に示す条件によって基板９０Ａ，９０Ｂの表面に光導電層および表面層をそれぞれ形成し、光導電層および表面層の厚みを測定した。なお、下記表１におけるＤＣ電圧は、基板９０Ａ，９０Ｂとの間の電位差を示しているが、基板９０Ａ，９０Ｂの間には、ｄｕｔｙ比が５０％、周波数が３０ｋＨｚの矩形パルス状の直流電圧を印加した。また、成膜時間は１時間とした。

一方、比較として、高周波電力を供給することにより、下記表２に示した条件で光導電層および表面層を形成した場合の膜厚についても測定した。高周波電力の供給による光導電層および表面層の形成は、図８に示したプラズマＣＶＤ装置９において、直流電源９４に代えて、高周波発振器を採用したものを使用した。なお、成膜時における高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚとし、成膜時間は１時間とした。

光導電層および表面層の膜厚みは、光学式厚み計（「ＭＣ−８５０Ａ」；大塚電子株式会社）を用いて測定した。膜厚の測定結果については、ＤＣ電圧を印加した場合、ＲＦ電力を供給した場合の双方ともに、下記表３に示した。

表３から分かるように、パルス状の直流電圧を印加して光導電層および表面層を形成した場合には、正極側の基板に比べて、負極側の基板のほうが堆積膜の膜厚が大きくなった。これに対して、高周波電力を供給して光導電層および表面層を形成した場合には、正極側の基板の堆積膜と負極側の基板の堆積膜の厚みが同程度となった。

一方、表１から分かるように、光導電層はホウ素（Ｂ）を含むａ−Ｓｉ膜として形成され、表面層はａ−ＳｉＣとして形成される。

すなわち、ａ−Ｓｉ系の膜を形成する場合には、パルス状の直流電圧を印加することにより、負極側に形成される堆積膜の厚みを正極側に比べて大きくすることができる。換言すれば、パルス状の直流電圧を印加してａ−Ｓｉ系の膜を形成する場合には、電位の小さい側の堆積膜が厚くなる一方で、電位の大きい側の堆積膜が薄くなるため、堆積膜形成対象物を電位の小さい側に支持させることにより、堆積膜形成対象物に対して効率良く堆積膜を形成することができるとともに、目的とする厚みの堆積膜を形成するのに要する時間を短くすることが可能となる。

本実施例では、円筒状基体の表面に正帯電ａ−Ｓｉ系の堆積膜を形成する場合において、装置の内部に付着した堆積膜のエッチングに要する時間およびエッチング後の残渣の有無について検討した。

堆積膜は、図６および図７に示したプラズマＣＶＤ装置２′を用いて、円筒状基体の表面に、電荷注入阻止層、光導電層および表面層を順次積層することにより２０μｍの厚みに形成した。

円筒状基体としては、アルミニウムからなる外径３０ｍｍ、長さ３４０ｍｍのものを用いた。プラズマＣＶＤ装置２′においては、１つの支持体に対して２本の円筒状基体を軸方向に並ぶように支持させるとともに、円筒状基体の回転速度を１０ｒｐｍに設定した。

電荷注入阻止層は、下記表４に示す条件で厚みが５μｍとなるように形成した。光導電層および表面層は、上記表１に示す条件で、それぞれ厚みが１４μｍおよび１μｍとなるように形成した。ただし、ＤＣ電圧は、支持体が負極性となるように印加した。

一方、比較として、高周波電力を供給することにより、下記表５に示した条件で電荷注入阻止層を厚みが５μｍとなるように形成するとともに、上記表２に示した条件で光導電層および表面層を、それぞれ厚みが１４μｍおよび１μｍとなるように形成した場合についても、堆積膜のエッチングに要する時間およびエッチング後の残渣の有無について検討した。高周波電力の供給による堆積膜の形成は、図６および図７に示したプラズマＣＶＤ装置２′において、直流電源３４に代えて、高周波発振器を採用したものを使用した。なお、成膜時における高周波の周波数は、１３．５６ＭＨｚとした。

堆積膜のエッチングは、プラズマＣＶＤ装置２′から堆積膜を形成した円筒状基体を取り出した後、プラズマＣＶＤ装置２′の内部に、下記表６に示す条件で洗浄ガス（ＣｌＦ_３，Ｎ_２）を供給することにより行なった。なお、表６においてＤＣ電圧とは、支持体と中央電極や円筒状電極との間の電位差を示しており、ＤＣ電圧の値が示されている条件においては、洗浄ガスの供給時に、支持体と中央電極や円筒状電極との間に、ｄｕｔｙ比が５０％、周波数が３０ｋＨｚの矩形パルス状を、支持体が負極性となるように直流電圧を印加したことを意味している。一方、表６においてＲＦ電力とは、支持体と中央電極や円筒状電極との間に供給した高周波の電力を示しており、ＲＦ電圧の値が示されている条件においては、洗浄ガスの供給時に、支持体と中央電極や円筒状電極との間に、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給したことを意味している。

また、エッチングに要する時間は、円筒状電極に付着した堆積膜が除去されるまでに要する時間として測定した。エッチングに要する時間の測定結果については、下記表６に同時に示した。

一方、エッチング後の残渣の有無は、プラズマＣＶＤ装置２′の内部に、白色の粉体が残存しているか否かを目視により確認することにより行なった。残渣の有無の確認結果については、下記表６に同時に示した。

表６から分かるように、パルス状の直流電圧を印加して堆積膜を形成した場合には、高周波電力を供給して堆積膜を形成した場合にエッチングに要する時間が比べて短くなっている。これは、実施例１からも分かるように、パルス状の直流電圧を印加して堆積膜を形成するときに電位が高い側である中央電極や円筒状電極の堆積膜の厚み小さくなっているためであると考えられる。

また、洗浄ガスの供給時にパルス状の直流電圧を印加した場合のほうがパルス状電圧を印加しない場合に比べてエッチング時間が短くなる傾向にあった。ただし、印加電圧が−３０Ｖのときには放電が不安定であり、印加電圧が−５０００Ｖのときにはアーク放電が多発する結果となった。そのため、ＣｌＦ_３による洗浄時に安定したグロー放電を得るためには、印加電圧を−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下とすればよいことがわかった。

一方、表１および表４から分かるように、電荷注入阻止層および光導電層はホウ素（Ｂ）を含むａ−Ｓｉ膜として形成され、表面層はａ−ＳｉＣ膜として形成される。したがって、ＣｌＦ_３を含むガスエッチングによりａ−Ｓｉ系の堆積膜を除去する場合には、洗浄ガスの供給時に、−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下のパルス状の直流電圧を印加することにより効率良く、かつ安定して堆積膜を除去することでき、洗浄に要する時間を短くすることが可能となる。

さらに、洗浄ガスの供給時に−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下のパルス状の直流電圧を印加した場合には、白い粉体（残渣）の発生が確認されなかった一方で、印加電圧が−３０Ｖのときには白い粉体（残渣）が確認された。したがって、洗浄ガスの供給時に−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下のパルス状の直流電圧を印加することにより、シリコン化合物などの残渣の発生を抑制することが可能となる。

本実施例では、図６および図７に示したプラズマＣＶＤ装置２′を用いて円筒状基体の表面に堆積膜を形成した正帯電電子写真感光体について、装置内に円筒状基体をセットしてから円筒状基体に堆積膜を形成する前に装置内に洗浄を行なうことが、成膜欠陥の発生、画像欠陥の発生および画像メモリ特性に与える影響について検討した。

堆積膜は、図６および図７に示したプラズマＣＶＤ装置２′を用いて、実施例２と同様にして、表４に示した条件で円筒状基体の表面に５μｍの電荷注入阻止層を形成した後に、表１に示した条件で１４μｍの光導電層および１μｍの表面層を積層することにより形成した。円筒状基体としては、実施例２と同様に、アルミニウムからなる外径３０ｍｍ、長さ３４０ｍｍのものを用いた。プラズマＣＶＤ装置２′においては、１つの支持体に対して２本の円筒状基体を軸方向に並ぶように支持させるとともに、円筒状基体の回転速度を１０ｒｐｍに設定した。

洗浄の条件は、下記表７に示した通りとした。条件１は装置に円筒状基体をセットした後に洗浄を行なっていないことを意味しており、条件２は装置に円筒状基体をセットした後に洗浄ガスを供給して洗浄を行なったことを意味しており、条件３は装置に円筒状基体をセットした後に洗浄ガスを供給するとともに支持体と中央電極や円筒状電極との間にパルス状の直流電圧を印加して洗浄を行なったことを意味している。条件３におけるパルス状電圧は、ｄｕｔｙ比が５０％、周波数が３０ｋＨｚとして、支持体が負極性となるように印加した。また、比較として、円筒状基体をセットした後に洗浄ガスを供給するとともに支持体と中央電極や円筒状電極との間に高周波電力を供給して洗浄を行なった場合についても検討した。

（成膜欠陥）
成膜欠陥は、堆積膜を形成した円筒状基体（電子写真感光体）の表面に、球状突起あるいは球状突起より影響の大きい集合突起（複数の球状突起は重なって構成される）が発生しているか否かを確認することにより行なった。成膜欠陥については、集合突起が発生しなかった場合を◎、集合突起が存在し且つ球状突起の発生数が１個以下であった場合を○、集合突起が存在し且つ球状突起の発生数が２個であった場合を△、集合突起が存在し且つ球状突起の発生数が３個以上であった場合をＸとして評価した。評価結果については、下記表７に示した。

（画像欠陥）
画像欠陥は、堆積膜を形成した円筒状基体（電子写真感光体）を「ＥＣＯＳＹＳ ＬＳ−２０００Ｄ」（京セラミタ製）に組み込んで画像を印刷したときに直径が０．２ｍｍ以上の黒点が生じているか否かを確認することにより評価した。画像欠陥については、黒点が発生しなかった場合を◎、黒点の発生数が１個であった場合を○、黒点の発生数が２個であった場合を△、黒点の発生数が３個以上であった場合を×として評価した。評価結果については下記表７に示した。

（画像メモリ特性）
画像メモリ特性は、堆積膜を形成した円筒状基体（電子写真感光体）を「ＥＣＯＳＹＳ ＬＳ−２０００Ｄ」（京セラミタ製）に組み込んで画像を印刷したときに、電子写真感光体の１回転目の画像が残って２回転目に現れるか否かを確認することにより評価した。画像メモリ特性は、２回転目に１回転目の画像が視認不可能であった場合を◎、２回転目に１回転目の画像がわずかに視認可能なレベルで現れるものの実用上充分に許容される場合を○、２回転目に１回転目の画像が視認可能なレベルで現れるものの実用上許容される場合を△、２回転目に１回転目の画像が充分に視認可能なレベルで現れ且つ実用上許容できない場合を×として評価した。評価結果については下記表７に示した。参考として、電子写真感光体の表面における帯電能を下記表７に同時に示した。

表７から分かるように、堆積膜を形成する前に装置に円筒状基体をセットした状態で洗浄を行なった場合（条件２および条件３）には、基体セット後に洗浄を行なわない場合（条件１）やＲＦ電力を供給した場合（比較）に比べて、成膜欠陥および画像欠陥の発生が抑制され、画像メモリ特性が改善されている。

一方、本発明者は、条件１に対応する電子写真感光体について、球状突起の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって分析した。その結果、球状突起の原因となる異物は、ほとんどがＳｉおよびＣであった。すなわち、プラズマＣＶＤ装置に円筒状基体を出し入れする際に、微小な振動などにより装置内の壁などから成膜残渣であるＳｉ化合物やＣ化合物が落下し、それが円筒状基体の外表面に付着したまま堆積膜が形成されて球状突起に成長したものと考えられる。したがって、装置内に円筒状基体をセットした状態でＣｌＦ_３
を含む洗浄ガスを供給することにより、たとえ成膜残渣が円筒状基体に付着した場合であっても、成膜残渣が適切に除去されるものと考えられる。

本実施例では、下記表８に示す条件で負帯電電子写真感光体を形成した以外は、実施３と同様に、装置内に円筒状基体をセットしてから円筒状基体に堆積膜を形成する前に装置内の洗浄を行なうことが、成膜欠陥の発生、画像欠陥の発生および画像メモリ特性に与える影響について検討した。本実施例ではさらに、作成された電子写真感光体の外観不良についても評価した。成膜欠陥の発生、画像欠陥の発生、画像メモリ特性および外観不良の評価結果については、下記表９および表１０に示した。

なお、画像欠陥の評価においては、「ＥＣＯＳＹＳ ＬＳ−２０００Ｄ」（京セラミタ製）を負帯電電子写真感光体用に改造したものを使用した。また、外観不良は、電子写真感光体の外観を目視により確認し、剥離が視認できない場合を◎、わずかな剥離が視認できるものの、その剥離が画像形成領域外である場合を○、剥離が視認できるものの、その剥離が画像形成領域外である場合を△、それ以外の場合を×として評価した。

表９から分かるように、洗浄時間が０分（洗浄なし）の条件４に比べて、洗浄時間１分から２０分の範囲にある条件５〜７では、成膜欠陥の発生、画像欠陥の発生、画像メモリ特性および外観不良ともに改善されていた。また、洗浄時間が６０分である条件８でも、画像欠陥の発生および画像メモリ特性は改善されていた。その一方で、洗浄時間が１２０分である条件９では、外観観察において膜の剥離が生じていたのに加え、洗浄を行なっていない条件４よりも成膜欠陥の発生、画像欠陥の発生、および画像メモリ特性が悪化していた。

表１０から分かるように、洗浄ガスを５分間供給するとともにＲＦ電力を供給した条件１０に比べて、洗浄ガスを５分間供給するとともにＤＣ電圧を印加した条件１１では、成膜欠陥の発生、画像欠陥の発生、画像メモリ特性および外観不良ともに改善されていた。また、条件１１よりも洗浄時間を長くした場合には、洗浄時間が４５分および６０分である条件１４および条件１５では、外観観察において膜の剥離が生じており、とくに条件１５では、ＲＦ電力を供給した条件１０よりも成膜欠陥の発生、画像欠陥の発生、および画像メモリ特性よりも悪化していた。

以上の結果より、実用上問題が生じる程度の剥離が生じないように円筒状基体の洗浄を行なうことにより、負帯電電子写真感光体を作成する場合であっても、正帯電電子写真感光体を作成する場合と同様に、成膜欠陥および画像欠陥の発生を抑制し、画像メモリ特性を改善することが可能となる。

本実施例では、上記表９に示した条件によって洗浄した円筒状基体について、Ｘ線電子分光分析（ＥＳＣＡ：Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）により、その表面の元素分析を行なった。元素分析の結果についは、下記表１１に示した。下記表１１においては、参考として、上記表９に示した条件により洗浄を行なって作成した電子写真感光体の外観不良および画像メモリ特性の結果について同時に示した。

表１１から分かるように、ＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを用いて円筒状基体の洗浄を行なった場合には、円筒状基体の表面からフッ素（Ｆ）が検出されており、円筒状基体の表面にフッ化アルミニウムが形成されていると考えられる。

また、洗浄時間（ＣｌＦ_３との接触時間）が長いほど、円筒状基体の表面におけるフッ素の元素比率が高くなるとともに画像メモリ特性が改善させる傾向があった。その一方で、フッ素の元素比率が大き過ぎると、外観不良（膜の剥離）が生じて、円筒状基体に対して適切に堆積膜を形成するのが困難となった。

したがって、実用上問題が生じる程度の剥離が生じないように、たとえば本実施例ではアルミニウム原子とフッ素原子の合計を１００としたときのフッ素原子の比率を１ａｔｍ％以上７０ａｔｍ％以下となるように円筒状基体の表面をフッ素化することにより、画像メモリ特性が改善されるものと考えられる。

本発明の堆積膜形成方法により堆積膜が形成された電子写真感光体の一例を示す断面図およびその要部拡大図である。 本発明の堆積膜形成方法を実現可能なプラズマＣＶＤ装置を示す縦断面図である。 図２に示した堆積膜形成装置を示す横断面図である。 図２および図３に示したプラズマＣＶＤ装置の要部拡大図である。 図２および図３に示したプラズマＣＶＤ装置における電圧印加状態を説明するためのグラフである。 本発明の堆積膜形成方法を実現可能なプラズマＣＶＤ装置の他の例を示す縦断面図である。 図７に示したプラズマＣＶＤ装置を示す横断面図である。 実施例１において使用したプラズマＣＶＤ装置の説明するための概略構成図である。

符号の説明

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）
３ 支持体（第１導体）
４ 反応室
４０ 円筒状電極（第２導体）
８ 中央電極（第２導体）

Claims (7)

1. 反応室において、第１導体に堆積膜形成対象物を支持させる第１ステップと、
   前記反応室を反応ガス雰囲気とする第２ステップと、
   前記第１導体と、前記第１導体とは前記反応室において離間して配置された第２導体との間にパルス状の直流電圧を印加する第３ステップと、
   を含む、堆積膜形成方法であって、
   前記第１ステップを行う前に、前記反応室にＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを供給して前記反応室の洗浄を行う第４ステップをさらに含んでおり、
   前記第３ステップにおいては、前記第２導体の電位を基準電位とした前記第１導体の電位が−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下とされ、
   前記第４ステップにおいては、前記第１導体と前記第２導体との間にパルス状の直流電圧を印加した状態で、前記反応室に前記洗浄ガスが供給されることを特徴とする、堆積膜形成方法。
2. 前記第４ステップにおいては、前記第２導体の電位を基準電位とした前記第１導体の電位が−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下とされる、請求項１に記載の堆積膜形成方法。
3. 前記第１ステップと前記第２ステップとの間に行われ、かつ前記反応室にＣｌＦ_３を含む洗浄ガスを供給する第５ステップをさらに含んでいる、請求項１または２に記載の堆積膜形成方法。
4. 前記第５ステップにおいては、前記第１導体と前記第２導体との間にパルス状の直流電圧が供給される、請求項３に記載の堆積膜形成方法。
5. 前記第５ステップにおいては、前記第２導体の電位を基準電位とした前記第１導体の電位が−３０００Ｖ以上−５０Ｖ以下とされる、請求項４に記載の堆積膜形成方法。
6. 前記堆積膜形成対象物は、電子写真感光体を構成する円筒状の導電性基体である、請求項１ないし５のいずれかに記載の堆積膜形成方法。
7. 前記第２ステップにおいては、前記堆積膜形成対象物に対してシリコンを含む非単結晶膜が形成され得る反応性ガス雰囲気とされる、請求項６に記載の堆積膜形成方法。

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