JPH10168582A - 円筒状部材の内周面への被膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 円筒状部材１１の内周面１１ｂを形成す
る開口１１ａ内に第１の中間層材料からなる補助電極２
３を挿入し、その補助電極２３のスパッタあるいは抵抗
加熱蒸着により第１の中間層を形成する。さらに、その
円筒状部材１１に補助電極を挿入して、真空層内にシリ
コン又はゲルマニウムを含むガスを導入してプラズマを
発生させ、内周面１１ｂの第１の中間層上にシリコン膜
又はゲルマニウム膜による第２の中間層を形成する。そ
の後、真空層内に炭素を含むガスを導入してプラズマを
発生させ、内周面１１ｂの第２の中間層上に硬質カーボ
ン膜を形成する。

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９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３０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３０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３０の表面をスパッタする。それによっ
て、このターゲット３０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。

【０００８】次に、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
１０を用いて説明する。図１０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】この図１０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】

【発明が解決しようとする課題】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。

【００１４】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。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９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。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１１を用いて説明する。図１１
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９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。

【００１７】従来の方法で中間層を形成した場合、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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明による被膜形成方法は、いずれも円筒状部
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（下層）と硬質カーボン膜と結合性のよい第２の中間
層（上層）を形成する第１，第２の中間層形成工程と、
その第２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。

【００２１】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）法等によって被膜形成を行なうことを特
徴としている。上記第１の中間層形成工程では、第１の
中間層材料（チタン又はクロム）からなる補助電極を使
用して、アルゴン等のスパッタガスによるスパッタある
いは抵抗加熱蒸着により、円筒状部材の内周面に第１の
中間層を形成する。

【００２２】第２の中間層形成工程では、上記と同じか
あるいはステンレス等の金属材料で作られた補助電極を
使用し、真空層内にシリコン又はゲルマニウムを含むガ
スを導入してプラズマを発生させ、プラズマＣＶＤプロ
セスによって、円筒状部材の内周面の上記第１の中間層
上にシリコン膜又はゲルマニウム膜による第２の中間層
を形成する。

【００２３】いずれの場合も、円筒状部材は真空槽内に
配置して接地電位にするかあるいはそれに直流負電圧を
印加し、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。

【００２４】また、硬質カーボン膜形成工程では、真空
槽内に内周面に上記第１，第２の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かあるいは直流正電圧を印加
する。そして、真空槽内を排気した後、ベンゼンＣ6Ｈ
6，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プロセスにより該円筒状部材の内周面の
第２の中間層上に硬質カーボン膜を形成する。

【００２５】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）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。上記第１，第２の中間層形成工程および硬質
カーボン膜形成工程は、それぞれ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こともできる。

【００２６】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、一般に合金工具鋼（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。

【００２７】円筒状部材が絶縁性材料からなる場合は、
第１の中間層形成工程では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
位が低い個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第１の中間層を形成する
ことができる。

【００２８】第２の中間層形成工程および硬質カーボン
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による第１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。

【００２９】

【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。

【００３０】この図１に示す円筒状部材の内周面の被膜
構成は、合金工具鋼等の基材によって形成された円筒状
部材１１の内周面１１ｂに、基材に対する密着性を高め
るための第１の中間層１２ａと、硬質カーボン膜に対す
る密着性を高める第２の中間層１２ｂとからなる二層の
中間層１２を形成し、その中間層１２上に硬質カーボン
（ＤＬＣ）膜３を形成している。

【００３１】その二層の中間層１２のうち、第１の中間
層１２ａはチタン（Ｔｉ）膜、クロム（Ｃｒ）膜、アル
ミニウム（Ａｌ）膜、またはチタン−シリコン合金、カ
ーボン−シリコン合金、クロム−シリコン合金等の金属
シリサイド膜、あるいはチタン−ゲルマニウム合金膜、
クロム−ゲルマニウム合金膜、アルミニウム−シリコン
合金膜などで形成される。

【００３２】第２の中間層１２ｂは、シリコン（Ｓｉ）
膜またはゲルマニウム（Ｇｅ）膜、あるいはシリコン−
カーボン合金膜などで形成される。以下に、上述した第
１の中間層１２ａ、第２の中間層１２ｂ、および硬質カ
ーボン膜３の形成工程についてそれぞれ説明する。

【００３３】〔第１の中間層を形成する工程の第１の
例：図２〕まず、円筒状部材の内周面に第１の中間層を
形成する工程の第１の例を、図２を用いて説明する。こ
こでは、図１に示した第１の中間層１２ａとしてチタン
膜を形成する例で説明する。

【００３４】図２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、例えば合金工具鋼（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。

【００３５】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。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。

【００３６】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２ｍ
ｍ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。

【００３７】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 の厚さのチタン膜からなる第１の中間層１２ａ
を形成する。

【００３８】このように、この実施例における第１の中
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に第１の中間層を形成す
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
均一な膜厚で第１の中間層１２ａ（図１）を形成するこ
とができる。

【００３９】この第１の中間層形成工程によって形成さ
れる第１の中間層の膜厚分布を図３に示す。この図３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
第１の中間層の膜厚を示す。そして、曲線ｂが第１の中
間層の膜厚分布を示す。

【００４０】この図に示すように、円筒状部材１１の開
口端に０.５μｍの膜厚の第１の中間層を形成したと
き、その第１の中間層の膜厚は、開口端から奥側へ３０
ｍｍ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膜からなる第１の中間層
が形成されている。

【００４１】なお、この第１の中間層形成工程におい
て、円筒状部材１１を接地電位にする例で説明したが、
円筒状部材１１に直流負電圧を印加するようにしてもよ
い。その後、この円筒状部材１１の内周面に形成した第
１の中間層１２ａ上に、図１に示した第２の中間層１２
ｂを形成し、さらにその上に硬質カーボン膜３を形成す
るが、それらの第２の中間層と硬質カーボン膜形成工程
については後述する。

【００４２】〔第１の中間層を形成する工程の第２の
例：図４〕円筒状部材の内周面に第１の中間層を形成す
る工程の第２の例を、図４を用いて説明する。この図４
において図２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。

【００４３】この第１の中間層形成工程において、図２
によって説明した第１の例と異なるのは、円筒状部材１
１の開口１１ａ内の中心軸上に挿入配置した補助電極２
３に、高周波電源３６からマッチング回路１９を介して
高周波電力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。

【００４４】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であるチタン（Ｔ
ｉ）の分子が円筒状部材１１の内周面全域に均一に付着
する。それによって、チタン膜からなる第１の中間層１
２ａを、図３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。

【００４５】〔第１の中間層を形成する工程の第３の
例：図５〕円筒状部材の内周面に第１の中間層を形成す
る工程の第３の例を、図５を用いて説明する。この図５
においても図２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。この第１の中間層形成工
程において、図２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。

【００４６】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２Ａ流れるように補助電極２３
に印加する。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分子が、円筒状部材１１の内周面１
１ｂに抵抗加熱蒸着法により付着して、チタン膜からな
る第１の中間層を形成する。

【００４７】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３に示すよ
うに均一な膜厚で第１の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。

【００４８】なお、これらの第１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１
１ａ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。

【００４９】また、上述の各例では、補助電極２３をチ
タンで構成し、第１の中間層１２ａをチタン膜で形成す
る例について説明した。しかし、これに限るものではな
く、例えば、補助電極２３をクロム（Ｃｒ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）、またはチタン−シリコン合金、カーボン
−シリコン合金、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、またはアル
ミニウム−シリコン合金等で構成し、第１の中間層１２
ａをそれらの金属膜あるいは合金膜で形成することもで
きる。

【００５０】〔第２の中間層を形成する工程の第１実施
例：図６〕次に、円筒状部材１１の内周面１１ｂに上述
のように形成した第１の中間層１２ａ上に、図１に示す
ように第２の中間層１２ｂを形成する第２の中間層形成
工程について説明する。この場合も３種類の工程がある
が、その第１の例について、図６を用いて説明する。

【００５１】この第２の中間層形成工程では、図６に示
すように排気口１７及びガス導入口１５を有し、内部に
アノード３１とフィラメント３３を設けた真空槽１３を
用いる。その真空槽１３内に内周面に第１の中間層１２
ａ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。

【００５２】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、第１の中
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。

【００５３】そして、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からシリ
コンを含むガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）を真空槽
１３内に導入して、この真空槽１３内の真空度が５×１
０-3 torr になるように制御する。

【００５４】その後、アノード３１には直流電源２７か
らプラス１０Ｖの直流電圧を印加し、フィラメント３３
には交流電源２９から１０Ｖの交流電圧を印加して、３
０Ａ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３ｋ
Ｖの直流電圧を印加する。

【００５５】このとき、円筒状部材１１の開口１１ａ内
に接地電位の補助電極２３′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。そのため、プラズマＣＶＤプ
ロセスにより、円筒状部材１１の内周面１１ｂの第１の
中間層（チタン膜）上に、第２の中間層として厚さが
０．５μｍ程度のシリコン膜が形成される。

【００５６】このように、円筒状部材１１の開口１１ａ
内に補助電極２３′を配置して第２の中間層の形成処理
を行なうことにより、円筒状部材１１の同電位同士が対
向している内周面１１ｂの間に接地電位の補助電極２
３′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、第２の中間層の密着性が向上する。

【００５７】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の第１の中間層（チタン膜）上に形成され
る第２の中間層の膜厚が変化することなく、図３に示し
た第１の中間層の膜厚と同様に、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第２の中間層を形
成することができる。

【００５８】そして、このように二層膜構造の中間層１
２を形成すると、図１に示した下層の第１の中間層１２
ａを構成するチタンは、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
リコンは、後述する硬質カーボン膜３と共有結合してそ
れと強く結合する役割をもつ。なお、ガス導入口１５か
ら導入するガスは、シリコンを含むガスとしてモノシラ
ンを使用する実施例で説明したが、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）を含むガスを導入してゲルマニウム膜からなる第２
の中間層を形成してもよい。

【００５９】また、シリコンを含むガスとしてジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を使用することもできる。さらに、モノ
シランやジシランなどのシリコンを含むガスに水素（Ｈ
2 ）やヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）を添加して
もよい。あるいは、モノシランやジシランなどのシリコ
ンを含むガスにメタンやエチレンなどの炭素を含むガス
を混合してもよい。この場合は第２の中間層１２ｂとし
て、シリコン−カーボン合金膜が形成できる。

【００６０】また、この第２の中間層形成工程において
は、補助電極２３′を接地電位にしたが、補助電極２
３′に直流正電圧を印加するようにしてもよい。

【００６１】〔第２の中間層を形成する工程の第２の
例：図７〕この第２の中間層形成工程の第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が、図７に
示すように、使用する真空槽１３内には図６に示したア
ノード３１とフィラメント３３は設けられていない。

【００６２】そして、この真空槽１３内に、中心開口１
１ａ内に補助電極２３′を挿入して、内周面１１ｂに第
１の中間層１２ａを形成した円筒状部材１１を配置し、
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からシリコンを含むガスとしてモノ
シラン（ＳｉＨ4 ）を導入し、真空度を０.１torr にな
るように調整する。

【００６３】さらに、円筒状部材１１には、１３.５６
ＭＨｚ 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４９を介して４００Ｗの高周波電力を印加
し、真空槽１３内の円筒状部材１１の開口１１ａ内を含
む周囲領域にプラズマを発生させる。

【００６４】そのため、プラズマＣＶＤプロセスによ
り、円筒状部材１１の内周面１１ｂの第１の中間層上
に、硬質カーボン膜と結合性のよいシリコン膜からなる
第２の中間層が均一な膜厚で形成され、二層の中間層１
２となる。その他の条件や作用・効果などは、前述の第
２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。

【００６５】〔第２の中間層を形成する工程の第３の
例：図８〕この第２の中間層形成工程の第３の例におい
ても、上述の第１実施例と同様な処理を行なう。この場
合も、図８に示すように真空槽１３内に、内周面１１ｂ
に第１の中間層１２ａ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。

【００６６】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からシリコンを含むガスとしてモノシラン（ＳｉＨ
4 ）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１３内にプラズマを発生させる。

【００６７】したがって、プラズマＣＶＤプロセスによ
って円筒状部材１１の内周面１１ｂの第１の中間層１２
ａ上に硬質カーボン膜３と結合性のよいシリコン膜から
なる第２の中間層１２ｂが均一な膜厚で形成され、二層
の中間層１２となる。その他の条件や作用・効果など
は、前述の第２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。

【００６８】〔硬質カーボン膜形成工程の第１の例：図
６〕上述した第１，第２の中間層形成工程によって、内
周面１１ｂに二層の中間層１２を形成した円筒状部材１
１の第２の中間層上に、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も３種類あ
る。その３種類の硬質カーボン膜形成工程で使用する装
置は、図６から図８に示した３種類の第２の中間層形成
工程で使用したものと同じであるから、再び図６から図
８を用いて各硬質カーボン膜形成工程を説明する。

【００６９】まず、その第１の例を図６によって説明す
る。図６において、図２，図４，図５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６に示すように、ガス導入口１５と排気口１７とを有
し、内部にアノード３１とフィラメント３３を設けた真
空槽１３内に、内周面１１ｂに中間層１２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。

【００７０】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、第２の中
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。

【００７１】そして、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
を含むガスとしてベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）を真空槽１３内
に導入して、真空槽１３内の圧力を５×１０-3 torr に
なるように制御する。

【００７２】さらに、アノード３１には直流電源２７か
らプラス１０Ｖの直流電圧を印加し、フィラメント３３
には交流電源２９から１０Ｖの交流電圧を印加して、３
０Ａ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３ｋ
Ｖの直流電圧を印加して、真空槽１３内にプラズマを発
生させる。

【００７３】このとき、円筒状部材１１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１μｍから５μｍ程度の硬質カーボン膜３（ＤＬＣ）
が形成される。

【００７４】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３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１２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３の密着性が向上
する。

【００７５】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の第２の中間層上に形成される硬質カーボ
ン膜３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。そのうえ、硬質カーボン膜の
下層に形成した各中間層も、前述のように円筒状部材１
１の内周面１１ｂ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３の
剥離は発生しない。

【００７６】したがって、この発明による第１、第２の
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１２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。

【００７７】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′が若干突出するようにするとよい。

【００７８】〔硬質カーボン膜形成工程の第２の例：図
７〕次に、硬質カーボン膜の形成工程の第２の例を図７
によって説明する。図７においても、図２，図４，図５
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、アノード３１とフィラメント３３
が設けられていない。

【００７９】そして、前述の例と同様にこの真空槽１３
内に、内周面１１ｂに中間層１２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２３′を挿入して配設する。この補助電極２３′
としても、第２の中間層形成工程で使用した補助電極２
３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。

【００８０】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。

【００８１】また、円筒状部材１１には、１３.５６Ｍ
Ｈｚ 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４９を介して４００Ｗの高周波電力を印加し、
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、プラズマＣＶＤプロセスによつて、円筒状部
材１１の内周面１１ｂの中間層１２上を含む全面に硬質
カーボン膜３を形成する。

【００８２】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１２上にも硬
質カーボン膜３が形成される。 その他の条件や作用・
効果などは、前述の硬質カーボン膜形成工程の第１の例
と同様であるので、その説明は省略する。

【００８３】〔硬質カーボン膜形成工程の第３の例：図
８〕次に、硬質カーボン膜の形成工程の第３の例を図８
によって説明する。図８においても、図２，図４，図５
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。

【００８４】この場合も、図８に示すように真空槽１３
内に、内周面１１ｂに二層の中間層１２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１
３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、第２の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。

【００８５】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。そして、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１３内
にプラズマを発生させ、プラズマＣＶＤプロセスにより
円筒状部材１１の全面に硬質カーボン膜を形成する。

【００８６】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１２上にも硬質
カーボン膜３が形成される。

【００８７】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３
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１２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３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３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。

【００８８】これらの硬質カーボン膜形成工程は、前述
した第１、第２の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。

【００８９】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、第２の中間層
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。

【００９０】また、第２の中間層の形成工程を硬質カー
ボン膜の形成工程と同じプラズマ化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）法で行なうことにより、これらの工程は、ガス導入
口１５に導入するガスを変えるだけで、簡単に同一の装
置を用いて連続して行なうことができる。

【００９１】さらに、図６から図８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。

【００９２】また、説明した３種類の第１の中間層形成
工程と、３種類の第２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、２
７通りの組み合わせが可能である。上記の各実施形態の
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。

【００９３】なお、図６から図８を用いて説明した各第
２の中間層形成工程、及び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、第２の中間層及び硬質カーボン
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。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１１
の内周面１１ｂにのみ第２の中間層１２ｂ及び硬質カー
ボン膜３を形成することができる。

【００９４】また、上述した第２の中間層形成工程およ
び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
を印加して第２の中間層あるいは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２３′に
直流の正電圧を印加して第２の中間層または硬質カーボ
ン膜を形成すると次のような効果がある。

【００９５】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シリコン又はゲルマ
ニウム、あるいは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２
３′の周囲領域のプラズマ密度が高くなる。

【００９６】そのため補助電極２３′に直流の正電圧を
印加して第２の中間層または硬質カーボン膜３を形成す
ると、補助電極２３′を接地電位にしたときと比べて第
２の中間層または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
しないで第２の中間層または硬質カーボン膜３を形成し
ようとしても、円筒状部材１１の開口１１ａ内にプラズ
マが発生せず、被膜形成ができなくなる。

【００９７】これに対して、補助電極２３′に直流正電
圧を印加して第２の中間層または硬質カーボン膜３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２３′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１
１の内周面１１ｂにも、第２の中間層または硬質カーボ
ン膜３の形成が可能になる。

【００９８】また、前述した第１の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の中間層材料により
第１の中間層を均一な膜厚で形成することができる。

【００９９】

【発明の効果】以上説明してきたように、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第１，
第２の中間層形成工程、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、第１，第２の中間層あるいは硬
質カーボン膜を形成する。

【０１００】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。

【０１０１】それによって、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。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。

【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おける第１の中
間層形成工程の第１の例を説明するための断面図であ
る。

【図３】円筒状部材の内周面にこの発明による第１の中
間層形成工程で第１の中間層を形成した場合の膜厚分布
を示す線図である。

【図４】この発明による被膜形成方法における第１の中
間層形成工程の第２の例を説明するための断面図であ
る。

【図５】同じく第１の中間層形成工程の第３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第２の中
間層形成工程及び硬質カーボン膜形成工程の第１の例を
説明するための断面図である。

【図７】同じく第２の中間層形成工程及び硬質カーボン
膜形成工程の第２の例を説明するための断面図である。

【図８】同じく第２の中間層形成工程及び硬質カーボン
膜形成工程の第３の例を説明するための断面図である。

【図９】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１０】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１１】は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】

３：硬質カーボン膜 １０：絶縁支持具 １１：円筒状部材 １１ａ：中心開口 １１ｂ：内周面 １２：二層の中間層 １２ａ：第１の中間層（下層） １２ｂ：第２の中間層（上層） １３：真空槽 １５：ガス導入口 １７：排気口 １９，４９：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

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１０月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、第１
   の中間層材料からなる補助電極を挿入し、前記円筒状部
   材を接地電位にするかあるいはそれに直流負電圧を印加
   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、 前記補助電極に直流負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の中間層を形成する第１の中間層形成工程と、 真空槽内に内周面に前記第１の中間層を形成した円筒状
   部材を配置し、該円筒状部材の前記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かあるいはそれに
   直流正電圧を印加し、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内にシリコンまた
   はゲルマニウム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、プラズマＣＶＤプロセスにより前記円筒
   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第２の中間層形
   成工程と、 真空槽内に内周面に前記第１，第２の中間層を形成した
   円筒状部材を配置し、 該円筒状部材の前記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かあるいはそれに直流正電圧を印
   加して、 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、プラズマＣＶＤプロセスにより該円筒状
   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
   形成する硬質カーボン膜形成工程と、 からな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】 請求項１記載の円筒状部材の内周面への
   被膜形成方法において、前記第１の中間層形成工程で、
   前記補助電極に直流負電圧を印加する代わりに高周波電
   力を印加す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】 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、第１
   の中間層材料からなる補助電極を挿入し、前記円筒状部
   材を接地電位にするかあるいはそれに直流負電圧を印加
   して、 前記真空槽内を排気した後、前記補助電極に交流電圧を
   印加し、該補助電極をなす第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の中間層を形成する第１の中間層形成工
   程と、 真空槽内に内周面に前記第１の中間層を形成した円筒状
   部材を配置し、該円筒状部材の前記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かあるいはそれに
   直流正電圧を印加し、 前記真空槽内を排気した後、該真空槽内にシリコンまた
   はゲルマニウム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、プラズマＣＶＤプロセスにより前記円筒
   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第２の中間層形
   成工程と、 真空槽内に内周面に前記第１，第２の中間層を形成した
   円筒状部材を配置し、 該円筒状部材の前記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かあるいはそれに直流正電圧を印
   加して、 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、プラズマＣＶＤプロセスにより該円筒状
   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
   形成する硬質カーボン膜形成工程と、 からな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】 前記第２の中間層形成工程において、前
   記真空槽として内部にアノードとフィラメントを設けた
   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、前記フィラメント
   に交流電圧をそれぞれ印加して、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３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。
5. 【請求項５】 前記第２の中間層形成工程において、前
   記円筒状部材に高周波電力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３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。
6. 【請求項６】 前記第２の中間層形成工程において、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３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。
7. 【請求項７】 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設け
   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、前記フィラメン
   トに交流電圧をそれぞれ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６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。
8. 【請求項８】 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力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６
   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。
9. 【請求項９】 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６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。