(57)【要約】【課題】被処理基体を均一にプラズマ処理すること及び画像欠陥を低減することが可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供する。【解決手段】少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器と,その内部に同一円周上に配置された複数の円筒状基体と,原料ガス導入手段と,該反応容器の外部に配置された複数の高周波電極を有し,該高周波電極に高周波電力を印加して該反応容器内にグロー放電を発生させることにより,該反応容器内に導入された原料ガスを分解し,該複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置及び方法において;該円筒状基体が配置される配置円内概略中央に少なくとも導電性を有する円筒状部材をその軸線方向の一方を接地した状態で配置し,該円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する該反応容器内部の導電性材料との距離を1mm以上100mm以下とする。【選択図】図１
2005163161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器と、該反応容器内部に同一円周上に配置された複数の円筒状基体と、原料ガス導入手段と、該反応容器の外部に配置された複数の高周波電極を有し、該高周波電極に高周波電力を印加して該反応容器内にグロー放電を発生させることにより、該反応容器内に導入された原料ガスを分解し、該複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、該円筒状基体が配置される配置円内概略中央に少なくとも導電性を有する円筒状部材を該円筒状部材の軸線方向の一方を接地した状態で配置し、該円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する該反応容器内部の導電性材料との距離を最接近部分において１ｍｍ以上100ｍｍ以下としたことを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項２】
前記円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する前記反応容器内部の導電性材料との距離が最接近部分において５ｍｍ以上50ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成装置。
【請求項３】
前記円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する前記反応容器内部の導電性材料との距離が最接近部分において５ｍｍ以上15ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成装置。
【請求項４】
前記円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する前記反応容器内部の導電性材料との距離が、該円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の堆積膜形成装置。
【請求項５】
前記円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面の形状は楕円面からなることを特徴とする請求項４に記載の堆積膜形成装置。
【請求項６】
前記円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面の形状は球面からなることを特徴とする請求項４に記載の堆積膜形成装置。
【請求項７】
前記堆積膜形成装置において、前記高周波電極に印加する高周波電力の発振周波数が50〜450ＭＨzの範囲であることを特徴とする請求項１乃至６に記載の堆積膜形成装置。
【請求項８】
前記複数の円筒状基体上に形成される堆積膜は、Ｓi原子を主体とするa-Ｓiからなり、該複数の円筒状基体は電子写真用感光体として用いられることを特徴とする請求項１乃至７に記載の堆積膜形成装置。
【請求項９】
前記請求項１乃至８の堆積膜形成装置を用いて前記複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体上に堆積膜を形成する装置及び方法に関する。とりわけ機能性膜、特に半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入力用ラインセンサー、撮影デバイス、光起電力デバイス等に用いる堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入力用ラインセンサー、撮影デバイス、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニクス素子、光学素子等の形成に用いる堆積膜形成方法として、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、プラズマエッチング法等、高周波電力によって生起されたプラズマを用いた方法が多数知られており、そのための装置も実用に付されている。
【０００３】
例えばプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを高周波グロー放電により分解し、基板上に薄膜状の堆積膜を形成する方法は好適な堆積膜形成手段として実用化されており、例えば電子写真用アモルファスシリコン(以下、「a-Ｓi」と表記する)堆積膜の形成等に利用され、そのための装置も各種提案されている。
【０００４】
特に、ＶＨＦ帯の高周波電力を用いたプラズマＣＶＤ(以下、「ＶＨＦ-ＰＣＶＤ」と略記する。) 法が注目を浴びており、このＶＨＦ-ＰＣＶＤ法を用いた各種堆積膜の開発が積極的に進められている。これは、ＶＨＦ-ＰＣＶＤ法では堆積膜の堆積速度が比較的速く、また高品質な堆積膜が得られるため、製品の低コスト化、高品質化を同時に達成し得るものと期待されるためである。そして、複数のa-Ｓi系電子写真用の感光体を同時に形成できて、生産性が高い堆積膜形成装置の開発が進められている。
【０００５】
例えば、反応容器の一部を誘電体部材とし、カソード電極を反応容器の外側に複数配置することで、大面積で均質な高周波放電が容易に達成され、大面積基体へのプラズマ処理を均一且つ高速に行うことが可能になる装置が開示されている。(例えば、特許文献１参照)
このような堆積膜形成装置の一例として、図２に模式的な構成図を示す。
【０００６】
図２(a)は概略断面図、図２(b)は図２(a)の切断線Ａ-Ａ’に沿う概略断面図である。反応容器201は誘電体部材201(a)、上蓋201(b)及び底板201(c)から成る。反応容器201の下部には排気配管209が接続され、排気配管209の他端は不図示の排気装置(例えば真空ポンプ)に接続されている。反応容器201の中心部を取り囲むように、堆積膜の形成される複数の円筒状基体205が互いに平行になるように同一円周上に配置されている。複数の円筒状基体205は基体加熱用ヒーター207を内蔵した基体支持体206によって各々保持されている。そして、反応容器201内にはＳiＨ4、ＧeＨ4、Ｈ2、ＣＨ4、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3、Ａr、Ｈe等のガスボンベからなる不図示のガス供給装置に接続されたガス供給手段210があり、反応容器201の外には高周波電極202が設置されている。高周波電極202には、高周波電源203がマッチングボックス204と高周波電力分岐手段212を介して接続されている。さらに、円筒状基体205は各々の回転機構208によって、回転可能になっている。
【特許文献１】特開平９-310181号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の堆積膜形成装置及び方法により、膜堆積速度の向上による基体処理時間の短縮、同時処理可能基体数の増加、堆積膜特性の均一性・再現性の向上が達成され、生産コストの安い、実用的な特性と均一性を持つ電子写真用感光体を得ることが可能になった。また真空反応容器内の清掃を厳格に行えばある程度欠陥の少ない電子写真用感光体を得ることは可能である。
【０００８】
しかしながら、これらの堆積膜を用いた製品に対する市場の要求レベルは日々高まっており、この要求に応えるべく、より高品質の製品を製造可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法が求められている。
【０００９】
例えば、電子写真用感光体の場合には、電子写真装置のプロセススピードの向上、装置の小型化、低価格化等の要求が非常に高く、これらを実現可能な感光体特性、具体的には帯電能、感度等の向上、あるいは生産時の良品率の向上が不可欠となっている。また、近年その普及が目覚しいデジタル電子写真装置やカラー電子写真装置においては、文字原稿のみならず、例えば写真、絵、デザイン画等の画像のコピーも頻繁に行われるため、従来以上に電子写真用感光体に前回コピーした画像が次の画像に残留する、いわゆる光メモリーを低減することが求められている。また、この種の電子写真装置は、画像の濃度ムラを低減するために、比較的大きな面積の基体上に膜厚、膜品質共に均一な膜を形成することが求められている。
【００１０】
そして、上記従来の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法を用いた場合には、製造条件によっては処理特性の均一性を広い範囲で得られず、近年要求されている均一性レベルを得ることが難しく電子写真用感光体としては不十分な場合があった。
【００１１】
さらに、近年の電子写真装置の高性能化に対応して電子写真装置の高画質化が要求され、それに伴い現像の解像力が向上し、画像欠陥に関しても、個数、大きさ共に従来以上に低減することが必要とされている。特に、急激に需要が広がっているカラー複写機においては、これまで以上に画像欠陥に対する要求が厳しい。ところが、電子写真用感光体のように大面積で比較的厚い堆積膜が要求される製品においては、その感光体の製造工程が長時間に渡るために製造工程中にダストが発生しやすく、且つ、堆積面の面積が広いため、自ずとダストが付着する確率も高まる傾向がある。このダスト起因の堆積膜の異常成長は画像欠陥に直結するため、極力なくすことが必要となってきた。
【００１２】
従って、膜堆積速度が速く、光学的及び電気的諸特性の要求を満足し、かつ電子写真プロセスによる画像形成時に画像欠陥が少ない堆積膜を高収率で得るためには、改善すべき問題が残存している。
【００１３】
上記の感光体の製造工程で発生する堆積膜の異常成長とは次のようなものである。
【００１４】
a-Ｓi膜は基体表面に数μｍオーダーのダストが付着していた場合、成膜中にそのダストを核として異常成長、いわゆる「球状突起」が成長してしまうという性質を持っている。球状突起はダストを起点とした円錐形を逆転させた形をしており、正常堆積部分と球状突起部分の界面では局在準位が非常に多いために低抵抗化し、帯電電荷が界面を通って基体側に抜けてしまう。このため、球状突起のある部分は、画像上ではべた黒画像で白い点となって現れる(反転現像の場合はべた白画像に黒い点となって現れる)。このいわゆる「ポチ」と呼ばれる画像欠陥は年々規格が厳しくなっており、大きさによってはＡ３用紙に数個存在していても不良として扱われることがある。さらには、カラー複写機に搭載される場合にはさらに規格は厳しくなり、Ａ３用紙に１個存在していても不良となる場合がある。
【００１５】
この球状突起は、ダストを起点としているため、使用する基体は成膜前に精密に洗浄され、成膜装置に設置する行程は全てクリーンルームあるいは真空下で作業が行われる。このようにして、成膜開始前に基体上に付着するダストは極力少なくするよう努力されてきており、効果を上げてきた。しかし、球状突起の発生原因は基体上に付着したダストのみではない。すなわち、a-Ｓi感光体を製造する場合、要求される膜厚が数μｍから数10μｍと非常に厚いため、成膜時間は数時間から数十時間に及び、この間にa-Ｓi膜は基体のみではなく、反応炉壁や反応炉内の構造物にも堆積する。これらの炉壁、構造物は基体のように管理された表面や温度を有していないため、場合によっては密着力が弱く、長時間に渡る成膜中に膜剥がれを起こす場合があった。成膜中に僅かでも剥がれが発生すると、それがダストとなり、堆積中の感光体表面に付着し、これが起点となって球状突起の異常成長が発生してしまう。従って、高い歩留まりを維持していくためには、成膜前の基体の管理のみならず、成膜中における成膜炉内の膜剥がれの防止についても慎重な管理が必要とされ、a-Ｓi感光体の製造を難しいものにしていた。
【００１６】
[発明の目的]
本発明は、被処理基体を均一にプラズマ処理すること及び堆積膜の異常成長を低減することが可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した目的を達成するため、本発明に係る堆積膜形成装置は、少なくとも一部が誘電体部材で構成された減圧可能な反応容器と、該反応容器内部に同一円周上に配置された複数の円筒状基体と、原料ガス導入手段と、該反応容器の外部に配置された複数の高周波電極を有し、該高周波電極に高周波電力を印加して該反応容器内にグロー放電を発生させることにより、該反応容器内に導入された原料ガスを分解し、該複数の円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、該円筒状基体が配置される配置円内概略中央に少なくとも導電性を有する円筒状部材を該円筒状部材の軸線方向の一方を接地した状態で配置し、該円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する該反応容器内部の導電性材料との距離を最接近部分において１ｍｍ以上100ｍｍ以下としたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る堆積膜形成方法は、上述した堆積膜形成装置を用いて、円筒状基体にプラズマ処理を施すことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、複数の基体上に、良好な特性を有する堆積膜を均一に再現性良く、高い膜堆積速度で形成できると同時に、球状突起に起因する画像欠陥を極めて少なくすることが可能である。
【００２０】
上記の効果が得られる本発明の形態について、以下、詳述する。
【００２１】
本発明者らは、複数の円筒状基体を同一円周上に等間隔に配置し、高周波電力導入手段を反応容器の外部に配置した堆積膜形成装置において、堆積膜の密着性を向上させてダストの発生を低減する方法を検討したところ、円筒状基体の周りの構成が非対称となっていることに気がついた。この非対称性は、大雑把に言って、円筒状基体の配置円の内側と外側に分けて考えることができ、内側と外側で膜の密着性や応力などが異なっている可能性が考えられた。
【００２２】
そこで、この非対称性がどのような影響を及ぼしているかを確認するために、円筒状基体を静止状態にして成膜を行い、円筒状基体の周方向の球状突起分布を調べた。すると、やはり球状突起数は周方向に均等に発生しているのではなく、円筒状基体の配置円の内側に多く発生していることが判明した。つまり、このような形態の堆積膜形成装置において球状突起を改善し、カラー複写機での使用にも耐えるレベルまで画像欠陥を低減するためには、主に、この内側の球状突起を低減する必要があることが判明した。
【００２３】
円筒状基体の配置円の内側で球状突起が多く発生する理由は、現在不明だが、堆積膜形成装置の構造を見たとき、円筒状基体が並んだ円周の外側は堆積膜形成装置の炉壁が面しているのに対して、内部側には炉壁はなく、このような空間の形状の違いが原因となって付着した堆積膜の膜応力の差を発生させ、密着性に影響を与えているのだろうと想像している。
【００２４】
これに対して、複数の円筒状基体の内部空間に本発明によるところの円筒状部材を設置した堆積膜形成装置において円筒状基体の周方向の球状突起数分布を調べたところ、内側で球状突起の発生率が低減しており、周方向で球状突起分布はほぼ均等になっていることが判明した。これは、複数の円筒状基体の内部空間に設置した円筒状部材が内部側の炉壁に相当する機能を持ち、擬似的ながら内部と外部の構造が対称になったためではないかと考えている。
【００２５】
円筒状部材は、炉壁と同様の誘電体材料にした場合、炉壁〜円筒状基体間の距離と円筒状基体〜円筒状部材の距離をほぼ等しくしたときに最も球状突起の低減効果が最も現れた。しかし、このときの副作用として、円筒状部材にも堆積膜が付着するため、円筒状基体に堆積する膜の堆積速度が若干低下してしまう現象が現れた。そこで、本発明者らは球状突起改善効果と堆積速度の維持が両立する構成についてさらに検討した。
【００２６】
その結果、円筒状部材の材質を誘電体材料から導電性材料(例えば金属材料)に変更し、かつ、接地することにより、球状突起低減効果を維持しながら円筒状部材の直径を小さくすることが可能であることが判明した。一方、堆積速度は円筒状部材の直径を小さくすることで大幅に向上することが確認され、ある程度以下の大きさにすれば、実質、堆積速度の低下は無視しうる程度にまで改善することが確認された。即ち、円筒状部材の材質を導電性材料(例えば金属材料)に変更して接地し、且つ、円筒状部材の直径をある特定の範囲にすることで、球状突起改善効果と堆積速度維持が両立することが判明した。
【００２７】
また、反応容器の外部に高周波電極が設けられた場合、反応容器は、高周波電極に対向する部分、例えば側壁が誘電材料により形成されるが、他の部分例えば上蓋や底板は、導電性材料によって形成される。これは、高周波電極から放射される電磁波を遮蔽することにより反応容器の天板や底板から高周波エネルギーが進入することを防止し、高周波電極と被処理基体との対称性を確保してプラズマ処理特性の均一化を促進するためである。特に、反応容器の外部に複数の高周波電極を有し、高周波電力を複数の電極に分岐して印加する構成では、分岐部材から放射される高周波の影響を無視することができないため、電力分岐手段と円筒状基体、円筒状部材との間に位置して、高周波を遮蔽するために導電性材料からなる遮蔽部材を配置する必要がある。そして、円筒状部材を上蓋或いは底板に接地した状態で配置する構成の場合、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離(円筒状部材を底板に接地した状態で配置する構成の場合は円筒状部材と上蓋との距離、円筒状部材を上蓋に接地した状態で配置する構成の場合は円筒状部材と底板との距離)を１ｍｍ以上100ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上50ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以上15ｍｍ以下の範囲内にすると、プラズマ処理の均一性やプラズマの長時間の安定性が向上されて堆積膜の特性むらや画像欠陥、特に比較的小さな画像欠陥が改善されることが判明した。その際、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離が、円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなるように形成すると効果がより顕著になることが、本発明者らの実験によって明らかとなった。
【００２８】
すなわち、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離を調整することでプラズマ処理の均一性やプラズマの長時間の安定性が向上して堆積膜の特性むらや画像欠陥の改善が簡便かつ効果的に抑制することができる。このため、本発明によれば、プラズマの均一性ならびに安定性を向上させて、円筒状基体に形成される堆積膜の膜厚、膜質共に均一で、かつ、膜質も良好な堆積膜を再現性良く形成することができる。さらに、プラズマによる各部の昇温に関しても、昇温の程度が軽減されると共に温度の均一性が良好になるために、反応容器内部の部材や反応容器から堆積膜が剥離することが抑えられ、円筒状基体に形成される堆積膜に欠陥が生じることが防止される。したがって、本発明に係る堆積膜形成装置によって堆積膜が形成された円筒状基体を電子写真用感光体として用いることで、得られる画像に欠陥が発生することが防止される。
【００２９】
このような効果が得られる理由に関して、現状で全てが明らかになっているわけではないが、本発明者らは以下のように考えている。
【００３０】
円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離は、比較的大きく離間されていると、反応容器内部に十分なパワーを供給できなかったり、円筒状部材を設置した効果が得られなくなり、接触する寸前まで近づけると、製造条件によっては、電気容量が大きくなりすぎて、プラズマが偏り、場合によっては異常放電が発生してしまうことがある。
【００３１】
そこで、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離を調整して適切な電気容量にしていることで本発明の効果が得られていると考えている。さらに、円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離が、円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなるように形成する、具体的には面の形状が、楕円面状や球面状に形成されていると本発明の効果がより得られるが、これは堆積膜の密着性が向上するばかりではなく、電気容量の変化がなだらかに変化していることによって放電の均一性や安定性を向上させる効果があるためではないかと考えている。
【００３２】
以上のように、本発明の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法は、円筒状基体の面内方向において、膜厚、膜質共に極めて均一な堆積膜を高速で形成し得るプラズマＣＶＤによる堆積膜形成装置として適用するのに好適である。すなわち、プラズマの均一性ならびに長時間の安定性を向上させ、膜厚や膜質の均一性に優れ、且つ、膜質も良好な堆積膜を再現性良く形成し、画像欠陥の発生を大幅に低減して歩留を飛躍的に向上させた堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法であり、a-Ｓi電子写真用感光体のように多層構成で数十μｍの厚さの堆積膜形成を行う際の形成装置及び形成方法に好適に適用され得るものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、被処理基体を均一にプラズマ処理すること及び画像欠陥を低減することが可能な堆積膜形成装置および堆積膜形成方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を用いて本発明の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法について詳細に説明する。
【００３５】
図１は本発明の堆積膜形成装置及び方法で、複数の電子写真用光受容部材を同時に形成できる生産性の極めて高い装置の一例を模式的に示したものである。
【００３６】
図１(a)は概略断面図、図１(b)は図１(a)の切断線Ａ-Ａ’に沿う概略断面図である。図１に示す堆積膜製造装置は、原料ガスが分解される成膜空間を誘電体部材101(a)、上蓋101(b)底板101(c)から成る反応容器101により円柱状領域に制限し、円柱状成膜空間の中心軸が円筒状基体105配置円の中心を通る構成とし、さらに、円筒状基体105の配置円外に設置された高周波電極102を誘電体部材101(a)の外部に位置させることにより、原料ガスの利用効率が向上し、同時に、形成される堆積膜中の欠陥を減少させることが可能となる。
【００３７】
反応容器101の下部には排気配管109が接続され、排気配管109の他端は不図示の排気装置(例えば真空ポンプ)に接続されている。反応容器101の中心部を取り囲むように、堆積膜を形成される複数の円筒状基体105が互いに平行になるように同一円周上に配置されている。複数の円筒状基体105は基体加熱用ヒーター107を内蔵した基体支持体106によって各々保持されている。そして、反応容器101内には概略中央に導電性材料から成る円筒状部材111、ＳiＨ4、ＧeＨ4、Ｈ2、ＣＨ4、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3、Ａr、Ｈe等のガスボンベからなる不図示のガス供給装置に接続されたガス供給手段110があり、反応容器101の外には高周波電極102が設置されている。高周波電極102には、高周波電源103がマッチングボックス104と高周波電力分岐手段112を介して接続されている。さらに、円筒状基体105は各々の回転機構108によって、回転可能になっている。
【００３８】
ここで、円筒状部材111、反応容器101の上蓋101(b)、底板101(c)は導電性材料から成り、円筒状部材111は底板101(c)上に接地された状態で配置されている。材質としては導電性材料なら何でも使用できるが、アルミニウム、鉄、ステンレス、金、銀、銅、ニッケル、クロム、チタンなど金属材料の場合、加工が容易で耐久性が高く、また再利用の利便性などの点でも好ましい。また、これらの材料中の２種以上からなる複合材料なども好適に用いられる。
【００３９】
本発明の堆積膜形成装置101では、円筒状部材111は電気的に接地することが必要である。接地することによって、高周波電極102に対して擬似的な対向電極的な作用をしているものと推測される。そして、さらに、円筒状部材111と上蓋101(b)内面との距離を１ｍｍ以上100ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上50ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以上15ｍｍ以下の範囲内にして電気容量を適切にすることで、プラズマ処理の均一性やプラズマの長時間の安定性が向上されて堆積膜の特性むらや画像欠陥、特に比較的小さな画像欠陥が改善され本発明の効果が得られる。その際、円筒状部材111軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離が、円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなるように形成すると効果がより顕著になり、具体的には面の形状が、楕円面状や球面状に形成されているとより本発明の効果が得られる。
【００４０】
図４に、上蓋401(b)と円筒状部材411との位置関係、及び円筒状部材411軸線方向の接地されていない他方の面の形状を説明するための模式図を示す。図４(a)は上蓋401(b)と円筒状部材411との距離dが一定の平面、図４(b)及び図４(c)は上蓋401(b)と円筒状部材411との距離d１、d２が円筒状部材411の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなっており、各々面の形状が、楕円面状、球面状に形成されている。なお、図４(b)及び図４(c)のように円筒状部材411軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離が、円筒状部材の軸線から径方向に離間するのに従って次第に大きくなる場合、本発明で規定している１ｍｍ以上100ｍｍ以下の距離とは最短距離であるd１のことを指している。
【００４１】
また、図３は図１において円筒状部材311が上蓋301(b)上に接地された状態で配置されている以外は同様の装置構成の一例を、図５は底板501(c)と円筒状部材511との位置関係、及び円筒状部材511軸線方向の接地されていない他方の面の形状を説明するための模式図を示す。説明に関しては各々図１、図４と同様である。
【００４２】
このように、円筒状部材111、311は、接地し円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面と対向する反応容器内部の導電性材料との距離を規定するだけで十分に本発明の効果を得ることができるため、例えば円筒状部材111、311用に別の高周波電源を用意したり、１台の高周波電源103、303から高周波電極102、302と円筒状部材111、311に出力を分岐して整合を取る、といったコストや手間が一切掛からないため、堆積膜形成装置自体のコストを低減することができ、ひいては電子写真用感光体の製造コスト低減にも結びつくことになる。
【００４３】
本発明においては高周波電力の周波数が50〜450ＭＨzの範囲において、画像欠陥の低減効果が特に高くなる。これは、50ＭＨzよりも低い周波数領域においては、プラズマが安定して生成可能な圧力が急激に高まることに起因していると思われる。本発明者らの検討によれば、例えば周波数が13.56ＭＨzの場合には、プラズマが安定して生成可能な圧力は、周波数が50ＭＨz以上の場合と比べ約１桁から半桁高いことが確認されている。このような高い圧力においては、成膜空間中においてポリシラン等のパーティクルが生じ易く、このパーティクルが堆積膜中に取り込まれると球状突起を発生させやすくなる。本発明において、高周波電力の周波数を50ＭＨz以上とすることにより、プラズマ生成圧力を十分低くすることができるため、パーティクルの発生確率は激減し、円筒状基体全周にわたって良好な堆積膜が形成されるものと考えられる。
【００４４】
また、450ＭＨzよりも高い周波数領域においては、プラズマの均一性の低下により450ＭＨz以下の場合と比べて膜特性の均一性に差が生じてしまう。このような膜特性の均一性に差ができると、同時に膜の応力にも差が生じ、その境界付近で膜剥がれが生じやすくなる。このため、画像欠陥が悪化しやすい。周波数が450ＭＨzよりも高い周波数領域においては、電力導入手段近傍での電力の吸収が大きく、ここで電子の生成が最も頻繁に為されるため、プラズマ不均一を生じ易く、堆積膜の特性むらにつながりやすい。450ＭＨz以下の周波数においては、電力導入手段近傍での極端な電力吸収が生じにくいため、プラズマ均一性、さらには膜特性の均一性が高くなる。
【００４５】
また、高周波電源103、303は、装置に適した高周波電力を発生することが出来ればいかなるものでも好適に使用出来る。さらに、高周波電源103、303の出力変動率には特に制限は無い。
【００４６】
本発明で使用されるマッチングボックス104、304は高周波電源103、303と負荷の整合を取ることができるものであればいかなる構成のものでも好適に使用出来る。また、整合を取る方法としては、自動的に調整されるものが製造時の煩雑さを避けるために好適であるが、手動で調整されるものであっても本発明の効果に全く影響は無い。また、マッチングボックス104、304が配置される位置に関しては整合が取れる範囲においてどこに設置してもなんら問題はないが、マッチングボックス104、304から高周波電力導入手段102、302までの配線のインダクタンスを出来るだけ小さくするような配置とした方が広い負荷条件で整合を取ることが可能になるため望ましい。
【００４７】
高周波電極102、302及び高周波電力分岐手段112、312の材質としては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレスなどは熱伝導が良く、電気伝導も良いので好適である。これらの材料中の２種以上からなる複合材料なども好適に用いられる。
【００４８】
高周波電極102、302の数としては、円筒状基体105、305と同数もしくは円筒状基体105、305の１/２とすることが更に好ましい。円筒状基体105、305の１/２とする場合には、近接する２つの円筒状基体105、305との距離が等しくなるよう配置することが最適である。複数の高周波電極102、302への電力の供給は、例えば、１つの高周波電源103、303からマッチングボックス104、304を介した後、電力供給路を高周波電力分岐手段112、312で分岐させて行うことができる。また例えば、１つの高周波電源103、303から電力供給路を高周波電力分岐手段112、312で分岐させた後、複数のマッチングボックスを介して電力供給を行ってもよく、さらには例えば、個々の高周波電極102、302ごとに別個の高周波電源及びマッチングボックスを設けてもよいが、全ての高周波電極102、302から導入される高周波電力の周波数が完全に一致するという点、装置コストの点、装置の大きさの点から、１つの高周波電源から全ての高周波電極102、302に電力供給されることが好ましい。
【００４９】
高周波電極102、302としては棒状、筒状、球状、板状等のカソード電極や、同軸構造体の外部導体に開口部を設けそこから電力供給する手段等が用いることができる。
【００５０】
本発明で使用される反応容器101、301の誘電体部材101(a)、301(a)の材料としては、セラミックス材料が好ましく、具体的には、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コージュライト、炭化珪素、チッ化ホウ素、チッ化アルミ、チッ化珪素等の少なくとも一つ以上を含む材料によって構成されていると堆積膜の密着性が高く、球状突起発生防止のために有効であるので好ましい。これらの中でも、アルミナ、チッ化ホウ素、チッ化アルミは誘電正接や絶縁抵抗等の電気特性にすぐれ、高周波電力の吸収が少ないことからより好ましい。
【００５１】
また、加工の容易さから電子写真用感光体を作製する際には、誘電体部材101(a)、301(a)の形状は円筒形状が好ましいが、必要に応じて楕円形、多角形形状を用いても良く、作製する部材に応じて形状を選択すれば良い。
【００５２】
反応容器101、301の上蓋101(b)、301(b)、底板101(c)、底板301(c)の材質としては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレスなどの材料を用いると導電性で熱伝導が良いので好適である。これらの材料中の２種以上からなる複合材料なども好適に用いられる。
【００５３】
円筒状基体105、305は、使用目的に応じた材質を有するものであれば良い。材質においては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレスは電気伝導が良好のため好適である。さらに、これらの材料中の２種以上からなる複合材料も耐熱性が向上するために望ましい。
【００５４】
基体加熱用ヒーター107、307は真空仕様である発熱体であればよく、具体的にはシース状ヒーター、板状ヒーター、セラミックヒーター、カーボンヒーター等の電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体等を温媒とし熱交換手段による発熱体等が挙げられる。基体加熱用ヒーター107、307の表面材料としてはステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属類、セラミック、耐熱性高分子樹脂等を使用することができる。
【００５５】
図１の堆積膜形成装置を用いた堆積膜の形成は、例えば概略以下のようにして行われる。
【００５６】
まず、基体支持体106に保持した円筒状基体105を反応容器101内に設置し、不図示の排気装置により排気配管109を通して反応容器101内を排気する。続いて、基体加熱用ヒーター107により円筒状基体105を所定の温度に加熱・制御する。
【００５７】
円筒状基体105が所定の温度となったところで、ガス供給手段110を介して、原料ガスを反応容器101内に導入する。原料ガスの流量が設定流量となり、また、反応容器101内の圧力が安定したのを確認した後、高周波電源103からマッチングボックス104を介して高周波電極102へ所定の高周波電力を供給する。供給された高周波電力によって、反応容器101内にグロー放電が生起し、原料ガスは励起・解離して円筒状基体105上に堆積膜が形成される。
【００５８】
所望の膜厚の形成が行なわれた後、高周波電力の供給を止め、続いて原料ガスの供給を停止して堆積膜の形成を終える。多層構造の堆積膜を形成する場合には、同様の操作を複数回繰り返す。この場合、各層間においては、上述したように１つの層の形成が終了した時点で一旦放電を完全に停止し、次層のガス流量、圧力に設定が変更された後、再度放電を生起して次層の形成を行なってもよいし、あるいは、１つの層の形成終了後一定時間でガス流量、圧力、高周波電力を次層の設定値に徐々に変化させることにより連続的に複数層を形成してもよい。また、層と層の間で異なるガス種を使う場合には、各層の間で一旦、反応容器101内の残留ガスを十分真空引きすると、異なるガス種の汚染の心配がなくなるため好ましい。
【００５９】
堆積膜の形成中、必要に応じて円筒状基体105を回転機構108により所定の速度で回転させてもよい。
【００６０】
図３の堆積膜形成装置を用いた堆積膜の形成に関しても、上記図１の場合と同様に行われる。
【００６１】
本発明を用いることにより、例えば図６に示すようなa-Ｓi系電子写真用光受容部材が形成可能である。
【００６２】
図６(a)に示す電子写真用感光体600は、支持体601の上に、水素原子またはハロゲン原子を構成要素として含むa-Ｓiを有する光導電性を有する光導電層602が設けられている。
【００６３】
図６(b)に示す電子写真用感光体600は、支持体601の上に、水素原子またはハロゲン原子を構成要素として含むa-Ｓiからなり光導電性を有する光導電層602と、a-Ｓi系(又はアモルファス炭素系)表面層603が設けられて構成されている。
【００６４】
図６(c)に示す電子写真用感光体600は、支持体601の上に、a-Ｓi系電荷注入阻止層604と、水素原子またはハロゲン原子を構成要素として含むa-Ｓiからなり光導電性を有する光導電層602と、a-Ｓi系(又はアモルファス炭素系)表面層603が設けられて構成されている。
【００６５】
図６(d)に示す電子写真用感光体600は、支持体601の上に、光導電層602が設けられている。この光導電層602は水素原子またはハロゲン原子を構成要素として含むa-Ｓiからなる電荷発生層605及び電荷輸送層606とからなり、その上にa-Ｓi系(又はアモルファス炭素系)表面層603が設けられている。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらによりなんら制限されるものではない。
【００６７】
(実施例１)
図１に示す堆積膜形成装置を用い、直径80ｍｍ、長さ358ｍｍのアルミニウム製の円筒状基体105上に、高周波電源103の発振周波数を105ＭＨzとして表１に示す条件に従い、円筒状基体側から順に電荷注入阻止層、光導電層、表面層からなるa-Ｓi電子写真用感光体を作製した。この際、円筒状部材111及び上蓋101(b)の材質はステンレス製、上蓋101(b)に対向する円筒状部材111の面は平面とし、円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を１ｍｍ以上100ｍｍ以下の範囲で変化させた。
【００６８】
【表１】
2005163161.tif 000003
【００６９】
(比較例１)
実施例１において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を0.2ｍｍ、130ｍｍと変化させた以外は実施例１と同様にしてa-Ｓi電子写真用感光体を作製した。
【００７０】
実施例１、比較例１で作製したa-Ｓi電子写真用感光体は、下記の方法で球状突起数、画像欠陥、帯電能、感度、光メモリー、帯電能むら、感度むら、及び光メモリーむらの評価を行った。
【００７１】
(球状突起数)
得られた感光体の表面を倒立型金属顕微鏡(ユニオン光学株式会社Ｖersaｍet-２)で観察した。そして、10μｍ以上20μｍ未満及び20μｍ以上の大きさの球状突起の数を数え、10cｍ2当たりの個数を調べた。
【００７２】
(画像欠陥)
本テスト用に改造したキヤノン製複写機iＲ5000に本実施例で作製した電子写真用感光体を設置し、プロセススピード265ｍｍ/sec、前露光(波長660nｍのＬＥＤ)光量４lx・s、主帯電器の電流値1000μＡの条件にて画像形成を行い、Ａ３サイズの黒原稿を複写した。こうして得られた画像を観察し、直径0.1ｍｍ以上0.3ｍｍ未満及び直径0.3ｍｍ以上の球状突起に起因する白ポチの個数を数えた。
【００７３】
(帯電能、帯電能むら)
電子写真装置の主帯電器に一定の電流(例えば1000μＡ)を流し、現像器位置にセットした表面電位計(ＴＲＥＫ社Ｍodel 344)の電位センサーにより暗部電位を測定した。したがって、暗部電位が大きいほど帯電能が良好であることを示す。帯電能測定は感光体軸線方向全領域に渡って行い、その平均値とした。そして、帯電能むらは最大値と最小値の差を平均値で割った値で評価した。
【００７４】
(感度、感度むら)
現像器位置での暗部電位が一定値(例えば450Ｖ)となるよう主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度0.1以下の所定の白紙を用い、現像器位置での明部電位が所定の値となるよう像露光(波長655nｍの半導体レーザー)を調整した際の像露光量により評価する。したがって、像露光量が少ないほど感度が良好であることを示す。感度測定は感光体軸線方向全領域に渡って行い、その平均値とした。したがって、数値が小さいほど良好である。そして、感度むらは最大値と最小値の差を平均値で割った値で評価した。
【００７５】
(光メモリー、光メモリーむら)
現像器位置における暗部電位が所定の値となるように主帯電器の電流値を調整した後、所定の白紙を原稿とした際の明部電位が所定の値となるよう像露光光量を調整する。この状態でキヤノン製ゴーストテストチャート(部品番号:ＦＹ９-9040)に反射濃度1.1、直径５ｍｍの黒丸を貼り付けたものを原稿台に置き、その上にキヤノン製中間調チャートを重ねておいた際のコピー画像において、中間調コピー上に認められるゴーストチャートの直径５ｍｍの黒丸の反射濃度と中間調部分の反射濃度との差を測定することにより行った。光メモリーの測定は、感光体軸線方向全領域に渡って行い、その平均値とした。したがって、数値が小さいほど良好である。そして、光メモリーむらは最大値と最小値の差を平均値で割った値で評価した。
【００７６】
球状突起数、画像欠陥、帯電能、感度、光メモリー、帯電能むら、感度むら、及び光メモリーむらの評価は比較例１において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を130ｍｍにして作製した電子写真用感光体を基準にし以下のようにした。
◎    :20％以上の良化
◎〜○:10％以上20％未満の良化
○    :10％未満の良化
△    :同等
×    :悪化。
【００７７】
実施例１、比較例１の評価結果を表２に示す。表２から分かるように、実施例１で円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を１ｍｍ以上100ｍｍ以下にし作製した電子写真用感光体は比較例１よりも良好な結果が得られており、円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を５ｍｍ以上50ｍｍ以下にした場合に良化する効果が増すことが分かる。
【００７８】
また、実施例１で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にむらは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００７９】
さらに、図３のように円筒状部材311が上蓋301(b)上に接地された状態で配置されている装置構成において、同様に円筒状部材311と底板301(c)の距離に関する検討をおこなったところ、同様に円筒状部材311と底板301(c)との距離を１ｍｍ以上100ｍｍ以下にして作製した電子写真用感光体は良好な結果が得られ、円筒状部材311と底板301(c)との距離を５ｍｍ以上50ｍｍ以下にした場合に良化し、５ｍｍ以上15ｍｍ以下にするとさらに良化する効果が増すことが分かった。
【００８０】
【表２】
2005163161.tif 000004
【００８１】
(実施例２)
実施例１において上蓋101(b)と対向する面の形状を図４(a)、図４(b)及び図４(c)に示すように平面、楕円面状、球面状にした以外は実施例１と同様にしてa-Ｓi電子写真用感光体を作製した。その際、面の形状が平面の場合は円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を20ｍｍ、面の形状が楕円面状、球面状の場合は最短距離を20ｍｍとした。
【００８２】
実施例２で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に比較例１において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を130ｍｍにして作製した電子写真用感光体を基準にし評価した結果を表３に示す。表３から明らかなように、円筒状部材111の軸線から径方向に離間するのに従って円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を次第に大きくなるように楕円面状、球面状にすると効果がより顕著になることが分かる。
【００８３】
また、実施例２で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にむらは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００８４】
さらに、図３のように円筒状部材311が上蓋301(b)上に接地された状態で配置されている装置構成において、同様の検討を行ったところ同様に円筒状部材311の軸線から径方向に離間するのに従って円筒状部材311と底板301(c)との距離を次第に大きくなるように楕円面状、球面状にすると効果がより顕著になることが分かった。
【００８５】
【表３】
2005163161.tif 000005
【００８６】
(実施例３)
実施例１において、円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を10ｍｍとして高周波電源103の発振周波数を30ＭＨz〜500ＭＨzの範囲で変化させた以外は実施例１と同様にしてa-Ｓi電子写真用感光体を作製した。
【００８７】
実施例３で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に比較例１において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を130ｍｍにして作製した電子写真用感光体を基準にし評価した結果を表４に示す。表４から明らかなように高周波電力の発振周波数を50ＭＨz〜450ＭＨzの範囲にすることで、より本発明の効果が得られることが分かる。
【００８８】
また、実施例３で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にむらは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００８９】
さらに、図３のように円筒状部材311が上蓋301(b)上に接地された状態で配置されている装置構成において、同様の検討を行ったところ同様に50ＭＨz〜450ＭＨzの範囲にすることで、より本発明の効果が得られることが分かった。
【００９０】
【表４】
2005163161.tif 000006
【００９１】
(実施例４)
図３に示す堆積膜形成装置を用い、直径80ｍｍ、長さ358ｍｍのアルミニウム製の円筒状基体305上に、発振周波数105ＭＨzの高周波電源303に加えて不図示の高周波電源として発振周波数が60ＭＨzのものを用い表５に示す条件に従い、円筒状基体側から順に電荷注入阻止層、光導電層(第一の層領域、第二の層領域)、表面層からなるa-Ｓi電子写真用感光体を作製した。この際、円筒状部材311及び底板301(c)の材質はアルミニウム製、底板301(c)に対向する円筒状部材311の面は平面とし、円筒状部材311及び底板301(c)との距離を10ｍｍとした。
【００９２】
実施例４で作製した電子写真用感光体を実施例１と同様に比較例１において円筒状部材111と上蓋101(b)との距離を130ｍｍにして作製した電子写真用感光体を基準にし評価したところ実施例１と同様に良好な結果が得られた。
【００９３】
また、実施例４で作製された電子写真用感光体は、画像特性においてもハーフトーン画像にむらは無く均一で良好な画像が得られることが分かった。さらに文字原稿を複写したところ、黒濃度が高く鮮明な画像が得られた。そして写真原稿の複写においても原稿に忠実で鮮明な画像を得ることができ極めて良好なものであった。
【００９４】
さらに、図１のように円筒状部材111が底板101(c)上に接地された状態で配置されている装置構成において、同様の検討を行ったところ実施例４と同様に良好な結果が得られた。
【００９５】
【表５】
2005163161.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の堆積膜形成装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図２】従来の電子写真用光受容部材の製造装置の一例を示した模式的な構成図である。
【図３】本発明の堆積膜形成装置の他の一例を示した模式的な構成図である。
【図４】本発明に係る堆積膜形成装置の部分拡大図であって、上蓋と円筒状部材との位置関係、及び円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面の形状を説明するための模式的な構成図である。
【図５】本発明に係る堆積膜形成装置の部分拡大図であって、底板と円筒状部材との位置関係、及び円筒状部材軸線方向の接地されていない他方の面の形状を説明するための模式的な構成図である。
【図６】本発明により形成可能な電子写真用光受容部材の層構成の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００９７】
101、201、301:反応容器
101(a)、201(a)、301(a):誘電体部材
101(b)、201(b)、301(b)、401(b):上蓋
101(c)、201(c)、301(c)、501(c):底板
102、202、302:高周波電極
103、203、303:高周波電源
104、204、304:マッチングボックス
105、205、305:円筒状基体
106、206、306:基体支持体
107、207、307:基体加熱用ヒーター
108、208、308:回転機構
109、209、309:排気配管
110、210、310:ガス供給手段
111、311、411、511:円筒状部材
112、212、312:高周波電力分岐手段
600:電子写真用感光体
601:支持体
602:光導電層
603:表面層
604:電荷注入阻止層
605:電荷発生層
606:電荷輸送層
【図１】
2005163161.tif 000008
【図２】
2005163161.tif 000009
【図３】
2005163161.tif 000010
【図４】
2005163161.tif 000011
【図５】
2005163161.tif 000012
【図６】
2005163161.tif 000013