電子写真感光体の製造装置
【課題】 本発明は、異なる種類の感光体を効率よく低コストで製造することができる電子写真感光体の製造装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 プラズマＣＶＤ法によって電子写真感光体を製造するための電子写真感光体の製造装置であって、真空気密可能な反応空間を有し、かつ、少なくとも一部の内側壁が円筒状電極で構成されている反応容器１０１と、前記円筒状電極に高周波電力を供給し、前記反応空間にグロー放電を生起させることによって、前記反応空間に供給された原料ガスを励起させるための高周波電力供給手段と、前記反応空間を排気するための排気手段と、を有する電子写真感光体の製造装置において、前記円筒状電極が、円筒状電極本体１０２、及び、前記反応空間に原料ガスを供給するためのガス放出孔が設けられているガス供給部材１１６を有し、ガス供給部材１１６が、円筒状電極本体１０２に脱着可能である。
【解決手段】 プラズマＣＶＤ法によって電子写真感光体を製造するための電子写真感光体の製造装置であって、真空気密可能な反応空間を有し、かつ、少なくとも一部の内側壁が円筒状電極で構成されている反応容器１０１と、前記円筒状電極に高周波電力を供給し、前記反応空間にグロー放電を生起させることによって、前記反応空間に供給された原料ガスを励起させるための高周波電力供給手段と、前記反応空間を排気するための排気手段と、を有する電子写真感光体の製造装置において、前記円筒状電極が、円筒状電極本体１０２、及び、前記反応空間に原料ガスを供給するためのガス放出孔が設けられているガス供給部材１１６を有し、ガス供給部材１１６が、円筒状電極本体１０２に脱着可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円筒状基体の表面にシリコン原子を母材とする非晶質材料からなる機能性膜を形成する電子写真感光体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非晶質材料で構成された半導体用の堆積膜が提案され、その中のいくつかは実用に付されている。例えば水素およびハロゲン（例えばフッ素、塩素）の少なくとも一方で補償されたアモルファスシリコン（以下、“ａ−Ｓｉ”と略記す。）が電子写真感光体として用いられている。
この種の堆積膜を形成する際には、堆積膜の膜厚、膜特性の均一化が求められることが多い。特に、電子写真感光体は、均一性が画像特性に大きく影響を与えるため、大面積領域に均一な堆積膜を形成する技術が必要となる。
【０００３】
例えば、プラズマCVD法を用いて円筒状基体に堆積膜形成を行う電子写真感光体の製造装置においては、円筒状基体の周方向及び長手方向に均一な堆積膜を得るために原料ガスの導入方法に関してさまざまな提案がなされている。
例えば、反応容器を構成する円筒状電極の内部に原料ガス経路となる複数の管状空洞部を有し、これら管状空洞部の各々が円筒状電極の底部から頭部へ軸方向に沿って伸びて配置される堆積膜形成装置が提案されている。（特許文献１参照）
【０００４】
本特許文献においては、管状空洞部から反応容器内に原料ガスを放出させることにより、反応容器内のガス流を安定化させることができ、円筒状基体全体にわたって均一な膜質、膜厚を得ることが可能となったことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2001-323375号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、プラズマＣＶＤ法を用いて機能性堆積膜を形成する場合、反応容器の中の空間に均一かつ安定なプラズマが生成されることが重要となる。特に電子写真感光体のような大面積の機能性堆積膜を用いる部材の場合は、こうしたプラズマの均一性、安定性が特性の均一性に大きく影響を及ぼしてしまう。
プラズマＣＶＤ法による成膜方法の中でも、高周波電力としてＲＦ帯を用いるＲＦプラズマＣＶＤ法が良好な特性の膜を容易に得られるため、ａ−Ｓｉを用いた電子写真感光体の製造などに広く用いられている。また、前記した特許文献１に示される従来の堆積膜形成装置により、均一性に優れた感光体を得ることが可能になった。
【０００７】
しかしながら、特に近年では、市場にて要求される電子写真装置のスペックが厳しくなってきており、さらなる高画質化、高速化、高耐久性、および高機能化に向けた製品開発が急務となっている。
こうした市場の変化に伴って、ａ−Ｓｉを用いた電子写真感光体に関しても、従来以上に電気特性の向上と均一性に対する要求もより強くなってきていると同時に、低価格、低ランニングコストの要求も強くなってきている。
【０００８】
更に、近年の電子写真装置の目覚しい普及により、市場における顧客のニーズは、用途やコピーボリューム、性能等において多種多様となってきている。
こうした多種多様な顧客のニーズに対応するには、例えば感光体の外径や長さ、堆積膜の厚さ、帯電特性等が異なるさまざまな種類の製品が必要となる。
こうした異なる感光体の製造においては、原料ガスや原料ガスの分解を司る電力、基板温度等の成膜条件パラメーターを製品ごとに変えていかなければならない。とりわけ、原料ガスの導入に関しては重要なパラメーターで、堆積膜形成装置における原料ガスの吹き出し方法や、吹き出し穴の配列等が堆積膜の均一性や帯電特性に大きな影響を与えることが解っている。
【０００９】
例えば、特許文献１に示される堆積膜形成装置において、原料ガスの吹き出し穴の配置を変更して異なる製品を製造する場合、異なる吹き出し穴配置を有する別の反応容器に交換して製造しなければならない。そのため、反応容器の交換に時間が掛かるなどの課題が発生してきている。また、反応容器自体の製作においても、反応容器の構造が複雑で加工コストも高く、投資コスト増となってしまう課題も有している。
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであり、異なる種類の感光体を効率よく低コストで製造することができる電子写真感光体の形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、プラズマＣＶＤ法によって電子写真感光体を製造するための電子写真感光体の製造装置であって、真空気密可能な反応空間を有し、かつ、少なくとも一部の内側壁が円筒状電極で構成されている反応容器と、前記円筒状電極に高周波電力を供給し、前記反応空間にグロー放電を生起させることによって、前記反応空間に供給された原料ガスを励起させるための高周波電力供給手段と、前記反応空間を排気するための排気手段と、を有する電子写真感光体の製造装置において、前記円筒状電極が、円筒状電極本体、及び、前記反応空間に原料ガスを供給するためのガス放出孔が設けられているガス供給部材を有し、前記ガス供給部材が、前記円筒状電極本体に脱着可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の堆積膜形成装置によれば、異なる製品の電子写真感光体を効率よく低コストで製造することができる。また、堆積膜形成装置の原料ガス放出孔の加工精度が向上することで、より均一性の優れた電子写真感光体を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の堆積膜形成装置を模式的に示した図。
【図２】本発明のガス供給部材を示した模式図。
【図３】本発明の別のガス供給部材を示した模式図。
【図４】ガス供給部材のガス放出孔のパターンを示した模式図。
【図５】本発明の別の堆積膜形成装置を模式的に示した図。
【図６】電子写真感光体の層構成を示した模式図。
【図７】従来の堆積膜形成装置を示した模式図。
【図８】従来の堆積膜形成装置の反応容器を示した模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、特許文献１で開示されている発明の改良発明であり、異なる種類の電子写真感光体を低コストかつ効率的に製造することに加え、優れた帯電特性と均一性を両立させた電子写真感光体を得るために検討を繰り返し想到したものである。
本発明者らは、前述したような異なる製品の電子写真感光体を効率よく低コストで生産する検討を行う過程において、以下の２つの課題を検討した。
（１）品種毎に反応容器を入れ替える作業に掛かる手番による製造装置停止時間の削減
（２）製造装置投資コストの削減
【００１４】
（１）の具体的な課題として、反応容器本体を、異なる反応容器に付け替える作業は、反応容器自体が重量物であるために作業が大がかりなってしまうことが挙げられる。特に、真空搬送機構を設けた生産システムの場合、基体を搬送する搬送容器と堆積膜を形成する処理容器との位置決め調整作業に非常に手間が掛かる。このため製造装置停止時間が長くなってしまい、生産効率を低下させる要因となっている。
【００１５】
（２）の具体的課題としては、製品毎に異なる反応容器を製作しなければならず、反応容器の製作コストがかかってしまうことが挙げられる。特に、特許文献１に示す反応容器は、構造が複雑であり、製作には複雑かつ高度な加工が伴い、製作コストを増大させている。
本発明者らは、上記二点の課題を同時に解決することができないか鋭意検討した結果、反応容器（円筒状電極）内部のガス経路部分を円筒状電極本体と分離できる構成とする本発明に至ったものである。
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、ＲＦ（Radio Frequency）−プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、電子写真感光体を製造するための製造装置（堆積膜形成装置）の一例を模式的に示した図である。図１（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）は横断面図である。
堆積膜形成装置１００は、プラズマ処理によって円筒状基体１２０に堆積膜を形成する装置である。円筒状カソード電極（以下、「円筒状電極」とも記載する）、絶縁体１０６、１０７、底壁１０３、上壁１０４、上蓋１０５等により、円筒状の反応容器１０１が形成されている。
【００１７】
反応容器１０１は、真空気密可能な反応空間を有し、かつ、少なくとも一部の内側壁が円筒状電極で構成されている。高周波電力供給手段は、マッチングボックス１１８、高周波電源１１９等によって構成される。高周波電力供給手段は、円筒状電極に高周波電力を供給し、反応空間にグロー放電を生起させることによって、反応空間に供給された原料ガスを励起させる。排気手段は、排気配管１１３等によって構成される。排気手段は、反応空間を排気する。円筒状電極は、円筒状電極本体１０２、及び、反応空間に原料ガスを供給するためのガス放出孔が設けられているガス供給部材１１６を有する。ガス供給部材１１６は、円筒状電極本体１０２に脱着可能である。
【００１８】
反応容器１０１には、反応容器１０１の中に原料ガスを導入するためのガス供給部材であるガスブロック１１６が設けられている（以下、ガス供給部材のことを「ガスブロック」と記載する）。ガスブロック１１６は、保持される円筒状基体１２０の長手方向に、円筒状基体１２０と平行に延びている。ガスブロック１１６は、原料ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ（不図示）を介在させたミキシング装置１２９と、原料ガス流入バルブ１２８からなるガス供給系に接続されている。
【００１９】
ガスブロック１１６とガス供給系との接続は、ガスブロックが円筒状電極の一部となる構成であるため、絶縁性の継ぎ手部材１１７を介して接続され、高周波電力を反応容器１０１の外部に持ち出されない構成となっている。
本発明のガスブロック１１６は反応容器１０１の一部を構成し、かつ円筒状電極本体１０２と同様に、円筒状電極の一部として構成され、ガスブロック１１６は円筒状電極本体１０２から取り外しが可能（脱着可能）な構造となっている。
【００２０】
このような構成とすることで、品種毎に反応容器を入れ替える必要が無く、ガスブロックのみを入れ替えることで各品種の製造に対応した構成の反応容器に段取り換えができる。このため、前述した反応容器に入れ替え作業の課題を克服し、段取り換えの作業時間が大幅に短縮できることとなる。
また、反応容器自体を品種毎に製作する必要が無く、ガスブロックのみを品種に応じて製作すれば足りるため、装置の投資コストが大幅に削減できるメリットを生み出すこととなる。
以下、ガスブロックについてさら詳しく説明する。
【００２１】
図２（ａ）はガスブロックの外観図であり、図２（ｂ）がその断面図を示した模式図である。
ガスロック２００の構造は、管状空洞部２０３、原料ガス放出孔２０４、原料ガス導入継ぎ手部材２１７で構成され、原料ガス放出孔２０４は反応容器１０１の内面に配置されるように取り付けられる。原料ガスライン２１８と原料ガス導入継ぎ手部材２１７が接続されることにより反応容器１０１の中に原料ガスが導入可能な構成となる。
【００２２】
本発明のガスブロックは、円筒状電極本体に取り付けられた状態で円筒状電極の一部となる。更に、ガスブロックと円筒状電極本体が同電位と成るように取り付けることが好ましい。このことにより、ガスブロックを含めた円筒状電極全体が電極となり、より均一なプラズマが生成されることとなる。また、電極面積も広範囲と成るため、効率よく高周波を基体に印加することができる。
【００２３】
本発明においては、ガスブロックの材質は導電性の金属であれば特に限定は無いが、加工の容易性やコスト等を考慮すれば、アルミニウムやステンレスが好ましい。
また、ガスブロックの取り付け方法としては円筒状電極本体と同電位となるように取り付けられれば特に限定はない。例えば導電性のネジ等で固定し、円筒状電極本体と同電位になるように取り付けることが本発明では好ましい。
本発明において、ガスブロックの形状に関しては特に制限はないが、円筒状電極本体の内面との段差は極力少ない方が好ましい。また、円筒状電極本体の内面と同じ面をなすガスブロックの面（ガス放出孔側の面）は平面でも良いが、円筒状電極本体の内面と同じ曲率もつ曲面とすることも本発明では有効な手段である。
【００２４】
本発明のガスブロックの構成として、図２（ｃ）に示すような背板２０２を設け、本体２０１と分解可能な構成にすることも本発明では有効である。
図２（ｄ）は背板２０２を外した状態の模式図である。本体２０１と背板２０２はＯリング２０５により気密が保持される構造になっている。図２（ｄ）に示すように、背板２０２を外すことで内部管状空洞部２０３が開放状態となり、ガスブロック内部のガス経路が清掃しやすくなる。ガス経路には成膜中の残渣やエッチング時に取りきれない残渣等が残ってしまう場合があり、こうした残渣が感光体の画像欠陥の要因となる場合があった。図２（ｄ）に示すように背板２０２を外してガス経路を直接清掃可能な構成とすることで、より安定して画像欠陥の少ない電子写真感光体の提供が可能になる。
【００２５】
本発明のガスブロックでは、ガス放出孔の寸法精度及び穴の向きの精度を厳しく管理することが重要である。これらの精度は電子写真感光体の均一性に影響を及ぼす場合がある。
本発明におけるガスブロックのガス放出孔の直径は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であることが好ましい。更に、各放出孔の精度は直径の±５％以内の精度であることが好ましい。ガス放出孔の精度によっては、電子写真感光体の長手方向（軸方向）の特性ムラのみならず、円筒状基体を回転させながら堆積膜を形成する場合においても周方向ムラに影響を及ぼす場合もある。
【００２６】
特許文献１で開示されている堆積膜形成装置の場合、ガス放出孔を加工する場合、反応容器内径の制約から反応容器の内面から穴あけ加工することが困難となる。そのため、反応容器の外側から貫通穴をあけ、外側の穴を塞ぐ加工をしなけれならず、加工の手番が多くなることと、穴あけ加工のストロークが長くなることにより、精度が出しにくくなる場合がある。
本発明のガスブロック構成の場合、ガスブロック単体で機械加工を行なうことができるので、加工がしやすくなり、精度が出しやすくなる。
【００２７】
本発明のガスブロックにおいては、ガス放出孔の近傍の材質に絶縁性セラミックからなる材料を用いることも有効である。ＲＦ−プラズマＣＶＤ法を用いた堆積膜形成装置においては、成膜条件によってはガス放出孔の近傍がガスの流れ（突出圧力）の影響でプラズマが集中しやすい状態に成る場合がある。特に、ガス放出部分が電極となる場合、その状態は顕著に表れる場合があった。こうした状況下では、ガス放出孔の近傍がプラズマの影響で局所的に高温になり、堆積膜が剥がれやすい状況になってしまう場合があった。こうした膜剥がれの影響で感光体の画像欠陥を悪化させてしまう場合があった。
【００２８】
本発明のガスブロックの場合、前述したようにブロック単体で加工が行なえるので、図３に示すような多くの管状のセラミック部品３０４をガス放出孔の近傍に埋め込む加工も容易に行なえる。ガス放出孔に絶縁性のセラミック材料を埋め込むことによりガス放出部分が電極とならないため、前述した堆積膜の膜剥がれの発生を制御し、画像欠陥の少ない感光体を安定して提供可能になる。セラミックス材料として具体的には、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コージェライト、炭化珪素、チッ化ホウ素、チッ化アルミ等が上げられる。これらの中でも、アルミナ、チッ化ホウ素、チッ化アルミは絶縁抵抗にすぐれ、高周波電力の吸収が少ないことからより好ましく、コスト、加工性等を鑑みるとアルミナを母体とする材料がより好ましい。
【００２９】
図１において、堆積膜形成装置１００は反応容器１０１の中を減圧する排気手段と、反応容器１０１の中の長手方向に円筒状基体１２０の軸方向が向くように円筒状基体１２０を保持する基体保持手段（回転台１２３）とを備える。
さらに、堆積膜形成装置１００は、原料ガスを励起させて励起種化させる放電エネルギーを円筒状カソード電極に印加する印加手段としてマッチングボックス１１８、及び高周波電源１１９とを備える。
【００３０】
反応容器１０１には、排気配管１１３を介して不図示の真空ポンプユニットが接続され、排気速度を制御することにより、反応容器１０１の中を各工程に適した所定の圧力に維持することができる。真空ポンプユニットには、例えばロータリーポンプや、メカニカルブースターポンプを用いることができる。
堆積膜形成装置１００の反応容器１０１の内部には、加熱用ヒータ１２４が設けられている。加熱用ヒータ１２４は、真空中で使用可能なものであればどのようなものを用いてもよい。具体的には、シース状ヒータ、板状ヒータ、セラミックヒータ、カーボンヒータの様な電気抵抗発熱体や、ハロゲンランプ、赤外線ランプの様な熱放射ランプや、液体、気体を熱媒とした熱交換手段が対象として挙げられる。
【００３１】
円筒状カソード電極の上下は、セラミックスからなる絶縁体１０６、１０７により底壁１０３および上壁１０４と絶縁されている。上壁１０４には上蓋１０５があって、ここから反応容器１０１の中に、円筒状基体１２０およびキャップ１２１を装着した基体ホルダ１２２を搬入・搬出する。
反応容器１０１の下部には、円筒状基体１２０およびキャップ１２１が装着された基体ホルダ１２２を回転可能に保持する回転台１２３が設けられている。回転台１２３は、回転台１２３を回転させるためのモータ（不図示）に接続されている。したがって、円筒状基体１２０は、基体ホルダ１２２の上に装着された状態で、回転台１２３と共に回転させることができる。
【００３２】
円筒状基体１２０の材質は,使用目的に応じたものであれば良い。円筒状基体１２０の材質としては、例えば、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、ステンレスが、電気伝導率が良好であるため、好適である。中でも、加工性や製造コストを考慮すると、アルミニウムが最適である。この場合、円筒状基体１２０を形成するアルミニウムとしては、例えばＡｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金のいずれかを用いることが好ましい。
【００３３】
以上のように構成された堆積膜形成装置１００を用いて堆積膜を形成する手順の一例について、以下図１を用いて説明する。
まず、円筒状基体１２０およびキャップ１２１を装着した基体ホルダ１２２を、反応容器１０１の中に搬入し、回転台１２３に設置して、上蓋１０５を閉める。
その後、排気配管１１３に接続されている真空ポンプ（不図示）により反応容器１０１の中を排気する。続いて、ミキシング装置１２９、原料ガス流入バルブ１２８を介して、反応容器１０１の中に円筒状基体１２０の加熱に必要な、例えばＡｒ、Ｈｅガスを導入する。そして、反応容器１０１の中が所定の圧力になるように、真空計１２７を確認しながら真空ポンプの排気速度を調整する。この調整は、例えば、真空ポンプのメカニカルブースターポンプの回転周波数を調整することによって行うことができる。
【００３４】
次に、所定の圧力になった後、加熱用ヒータ１２４により円筒状基体１２０の温度を１５０［℃］〜４５０［℃］、より好ましくは２００［℃］〜３５０［℃］の所望の温度に制御する。
以上の手順によって堆積膜を形成する準備が完了した後、円筒状基体１２０の表面に堆積膜の形成を行う。
【００３５】
まず、堆積膜形成用の原料ガスとして、主原料ガスと希釈ガスおよび特性改善ガスを、ミキシング装置１２９を介して混合して反応容器１０１の中に導入し、導入ガスが所望の流量になるように調整する。その際、反応容器１０１の中が１３．３［ｍＰａ］〜１３３０［Ｐａ］の所望の圧力になるように、真空計１２７を確認しながら真空ポンプの排気速度を調整する。
堆積膜形成時に使用する主原料ガスとしては、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、四フッ化珪素（ＳｉＦ４）、六フッ化二珪素（Ｓｉ２Ｆ６）のごときａ−Ｓｉ形成用の原料ガス、またはそれらの混合ガスを用いることができる。希釈ガスとしては、水素（Ｈ２）またはアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）のごとき不活性ガスを用いることができる。また、特性改善ガスとして、窒素原子を含むもの、酸素原子を含むもの、炭素原子を含むもの、またはフッ素原子を含むもの、周期表の１３族又は１５族に属する原子を含むドーピングガス、あるいはこれらの混合ガスを併用してもよい。
【００３６】
次に、反応容器１０１の中の圧力が安定した後、高周波電源１１９を所望の電力に設定して、高周波電力を、マッチングボックス１１８を介して円筒状カソード電極に供給することで、反応容器１０１の中にグロー放電（高周波グロー放電）を生起させる。供給電力は、例えば、ＲＦ帯、特に１３．５６［ＭＨｚ］の周波数とすることができる。この放電エネルギーによって、反応容器１０１の中に導入された堆積膜形成用の原料ガスが励起されて励起種が生成され、すなわち分解されて、円筒状基体１２０の表面に所望のシリコン原子を主成分とする堆積膜が形成される。このとき、ガスブロック１１６は円筒状電極本体１０２と同電位であるので、ガスブロック１１６も高周波電極として機能することとなる。
【００３７】
均一な堆積膜を形成するために、堆積膜を形成するのと同時に、あるいは円筒状基体１２０を加熱する段階から、円筒状基体１２０を回転させることは有効な手段となる。この回転は０．５［ｒｐｍ］〜２０［ｒｐｍ］、例えば１［ｒｐｍ］の回転速度とする。こうすることで、円筒状基体１２０の周方向に均一な堆積膜が形成される。
以上のようにして円筒状基体１２０の外周面の表面に堆積膜が形成される。
【００３８】
堆積膜が形成された後には、堆積膜形成用の原料ガスおよび高周波電力の供給を停止し、反応容器１０１の中を排気する。その後、反応容器１０１およびガスブロック１１６の中をパージガス、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なガスを用いてパージ処理する。パージ処理完了後、反応容器１０１の中をＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なガスを用いて、大気圧まで戻す。そして、上蓋１０５を開けて、円筒状基体１２０およびキャップ１２１を装着した基体ホルダ１２２を、反応容器１０１の中から取り出す。
【００３９】
その後に、必要に応じて、反応容器１０１の中に堆積した堆積膜および粉状の副生成物をクリーニング処理する。手順としては、まず、円筒状基体１２０の替わりに、略同一形状のクリーニング用ダミー基体を装着した基体ホルダ１２２を、反応容器１０１の中に搬入、回転台１２３に設置し、上蓋１０５を閉める。その後、真空ポンプにより反応容器１０１の中を排気する。続いて、反応容器１０１の中にミキシング装置１２９および原料ガス流入バルブ１２８を介して、クリーニング処理に必要なクリーニング性ガスを導入する。そして、反応容器１０１の中を所定の圧力になるように真空計１２７を確認しながら真空ポンプの排気速度を調整する。
【００４０】
クリーニング処理時に使用するクリーニング性ガスとしては、例えばＣＦ４、ＣＦ４とＯ２の混合ガス、ＳＦ６（六フッ化硫黄）、ＮＦ3（三フッ化窒素）、ＣｌＦ３（三フッ化塩素）等が挙げられる。本実施形態では、クリーニング時間を短縮する面から有効であるＣｌＦ３を用いる。また、本実施形態においては、クリーニング性ガスの濃度を調整するためにも、希釈用の不活性ガスを用いることが有効である。この不活性ガスとしては、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ等が挙げられるが、なかでもＡｒを用いることが好ましい。
【００４１】
反応容器１０１の中の圧力が安定した後、高周波電源１１９を所望の電力に設定して、高周波電力を、マッチングボックス１１８を介して円筒状カソード電極に供給することで、反応容器１０１の中に高周波グロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって、反応容器１０１の中に導入されたクリーニング性ガスが分解され、反応容器１０１の中に堆積した堆積膜および粉状の副生成物と反応し、反応容器１０１の中がクリーニング処理される。
【００４２】
次に、クリーニング処理後に高周波電力の供給を停止し、反応容器１０１の中を排気する。その後、反応容器１０１およびガスブロック１１６の中をパージガス、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なガスを用いてパージ処理する。パージ処理完了後、反応容器１０１の中をＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なガスを用いて、大気圧まで戻す。そして、上蓋１０５を開けて、クリーニング用のダミー基体１２０が装着された基体ホルダ１２２を、反応容器１０１の中から取り出す。
【００４３】
このような手順を繰り返すことにより、連続して電子写真感光体を製造することができる。更には、本発明の堆積膜形成装置では、ガスブロック１１６を電子写真感光体の性能、特性に応じて適宜最適なガスブロックに変更して電子写真感光体を製造することができる。即ち、本発明の構成の堆積膜形成装置１００では異なる種類の電子写真感光体を効率よく製造することができる。
更に、本発明は、図５に示すような構成の堆積膜成膜装置においても有効である。図５において、成膜装置形成装置５００は反応容器５０１の側面に排気配管５１３を設けた構成となっている以外は図１に示した堆積膜形成装置１００と構成は同じである。
【実施例】
【００４４】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
〔実施例１〕
図１に示す堆積膜形成装置１００を用いて、円筒状基体１２０の表面に表１に示す条件で、図６（ａ）に示す層構成のａ−Ｓｉ堆積膜（以下、電子写真感光体と略記する）の形成を上述の手順により10本（10サイクル）行った（製品Ａとする）。円筒状基体１２０は、アルミニウムよりなる外径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、肉厚３ｍｍのものを用いた。ガスブロックは図４（ａ）に示すものを用いた。
【００４５】
図６（ａ）中の６０１は円筒状基体を示し、６０２は下部阻止層、６０３は光導電層、６０５は表面層をそれぞれ示す。
上記10サイクル終了後、図１に示す堆積膜形成装置１００のガスブロックを図４（ｂ）に示すものに付け替える作業を行い、表２に示す条件で図６（ｂ）に示す層構成の電子写真感光体を10本（10サイクル）作成した（製品Ｂとする）。このとき、円筒状基体のサイズを変更し、アルミニウムよりなる外径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、肉厚３ｍｍのものを使用した。図６（ｂ）中の６０１は円筒状基体を示し、６０２は下部阻止層、６０３は光導電層、６０４は上部阻止層、６０５は表面層をそれぞれ示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
〔比較例１〕
図７に示す堆積膜形成装置を用いて、アルミニウムよりなる外径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、肉厚３ｍｍの円筒状基体１２０の表面に表１に示す条件で、図６（ａ）に示す層構成の製品Ａと同様の電子写真感光体の形成を実施例１と同様に10本（10サイクル）行った。このとき、反応容器は図８（ａ）に示すものを用いた。
図８（ａ）は、図７に示す従来の円筒状電極６１２の一例を示す。図８（ｂ）は、図７に示す従来の円筒状電極６１２の他の例を示す。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、従来は円筒状電極６１２そのものにガス放出孔が設けられている。つまり、ガス放出孔を有する部位を円筒状電極６１２から取り外すことはできない。
上記10サイクル終了後、図７に示す堆積膜形成装置の反応容器を図８（ｂ）に示すものに付け替える作業を行い、表２に示す条件で図６（ｂ）に示す層構成の製品Ｂと同様の電子写真感光体Bを10本（10サイクル）作成した。このとき、円筒状基体のサイズを変更し、アルミニウムよりなる外径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、肉厚３ｍｍのものを使用した。
【００４９】
実施例１及び比較例１で成膜終了後、各電子写真感光体を以下の要領にて評価した。
表１の条件にて作成した電子写真感光体を、キヤノン製複写機ｉＲＣ５８７０を実験用に改造した改造機に設置し、感光体の軸方向帯電ムラ、周方向帯電ムラ等の電子写真特性について評価を行った。
また、表２の条件にて作製した電子写真感光体は、キヤノン社製ｉＲＣ６８００をマイナス帯電方式に改造した改造機に設置し、同様に感光体の軸方向帯電ムラ、周方向帯電ムラ等の電子写真特性について評価を行った。
【００５０】
各項目は、以下の方法で作成した電子写真感光体１０本全てについて評価を行った。
判定は１０本の電子写真感光体の平均値を用いた。
さらに、交換作業によるライン停止時間の評価として、実施例１でのガスブロック交換作業時間と、比較例１での反応容器の交換作業時間を測定した。
【００５１】
（軸方向帯電ムラ）
主帯電器の電流値をｉＲＣ５８７０は１０００μＡ、ｉＲＣ６８００は−１０００μAの条件にして電子写真感光体を帯電した。この時、表面電位計により電子写真感光体の暗部表面電位を測定する。暗部表面電位は周方向の平均値とする。電子写真感光体の中央部位置を０位置とし、両側夫々２ｃｍ間隔で８点（±２ｃｍ，±４ｃｍ，±６ｃｍ，±８ｃｍ，±10ｃｍ，±12ｃｍ，±14ｃｍ，±16ｃｍ）の合計17点の測定を行い、得られた各位置の電位の最大値と最小値の電位差を軸方向帯電ムラとする。
【００５２】
そして比較例１の電子写真感光体の軸方向帯電ムラを１００％とした相対評価を行い、以下のようにランク付けを行った。
Ａ ８０％未満
Ｂ ８０％以上９０％未満
Ｃ ９０％以上１１０％未満
Ｄ １１０％以上
【００５３】
（周方向帯電ムラ）
主帯電器の電流値をｉＲＣ５８７０は１０００μＡ、ｉＲＣ６８００は−１０００μAの条件にして電子写真感光体を帯電した。この時、表面電位計により電子写真感光体の暗部表面電位を測定する。この時、感光体の中心から±１５０ｍｍ位置の周方向の電位を測定した。各位置の周方向３６点の測定を行い、得られた各点の電位の最大値と最小値の電位差周方向帯電ムラとする。値は、＋１５０ｍｍと−１５０ｍｍ位置の平均値とする。
【００５４】
そして比較例１の電子写真感光体の周方向帯電ムラを１００％とした相対評価を行い、以下のようにランク付けを行った。結果を表３に示す。
Ａ ８０％未満
Ｂ ８０％以上９０％未満
Ｃ ９０％以上１１０％未満
Ｄ １１０％以上
【００５５】
（交換作業によるライン停止時間）
実施例１及び比較例１において、製品Ａの作成後、製品Ｂを作成するまでのライン停止時間の評価として、実施例１においてはガスブロック、比較例１においては反応容器の交換作業に要する延べ時間を測定した。
【００５６】
そして比較例１の延べ交換作業時間、つまりは交換作業に必要な作業者の人数と各々の作業時間の積の総和を１００％とした相対評価を行い、以下のようにランク付けを行った。結果をまとめて表３に示す。
Ａ ６０％未満
Ｂ ６０％以上９０％未満
Ｃ ９０％以上１１０％未満
Ｄ １１０％以上
【００５７】
【表３】
【００５８】
表３に示すように、本発明の構成を用いた製造装置においては、異なる種類の電子写真感光体の製造に伴う段取り換え作業時間が大幅に短縮される結果となった。
更に特筆すべきは、電子写真感光体の軸方向帯電ムラ、周方向帯電ムラが改善された点である。これは、ガス導入部分がブロック形状で、反応容器本体から分離できる構造となっていることで、特にガス放出孔の加工が容易となり加工精度が向上することに起因するものと考えられる。
【００５９】
〔実施例２〕
実施例１と同様に表２に示す条件にて製品Ｂと同様の電子写真感光体を10本作成した。本実施例においては、ガスブロックは図３に示すようなガス放出孔の材質がアルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ3）と成っているものを使用し、ガス放出孔の分布は図４（ｂ）に示すものと同じとした。
実施例２及び比較例１で作成した製品Ｂの電子写真感光体について、実施例１と同様の軸方向帯電ムラ、周方向帯電ムラの評価をおこなった。結果を表４に示す。
更に別の評価として、キヤノン社製ｉＲＣ６８００をマイナス帯電方式に改造した改造機に設置し、画像部を露光するイメージ露光方式で、露光部を現像する反転現像によりコピー画像を形成し、画像欠陥の評価を加えておこなった。評価は以下の要領で行なった。
【００６０】
（画像欠陥）
Ａ３サイズの白原稿を原稿台に置き、Ａ３用紙にマゼンタ色、イエロー色、シアン色の３色で複写した。こうして得られた画像領域にある直径０．１mm以上の画像欠陥（シアン色の画像欠陥）の個数を数えた。
【００６１】
得られた結果は、比較例１で作成した製品Ｂと同様の電子写真感光体で得られたコピー画像での個数を１００％とした場合の相対比較でランク付けを行った。
Ａ ６０％未満
Ｂ ６０％以上９０％未満
Ｃ ９０％以上１１０％未満
Ｄ １１０％以上
結果を表４に示す。
【００６２】
【表４】
【００６３】
表４に示すように、ガスブロックのガス放出孔にアルミナセラミックス材料を用いることで画像欠陥レベルが大幅に改善される結果となった。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ 反応容器
１０２ 円筒状電極本体
１１６ ガスブロック
１１７ 継ぎ手
１２０ 円筒状基体
２１０ （ガスブロック）本体
２０２ 背板
２０３ 管状空洞部
２０４ ガス放出孔（穴）
２０５ Ｏリング
３０４ セラミック部品（ガス放出孔部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は円筒状基体の表面にシリコン原子を母材とする非晶質材料からなる機能性膜を形成する電子写真感光体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非晶質材料で構成された半導体用の堆積膜が提案され、その中のいくつかは実用に付されている。例えば水素およびハロゲン（例えばフッ素、塩素）の少なくとも一方で補償されたアモルファスシリコン（以下、“ａ−Ｓｉ”と略記す。）が電子写真感光体として用いられている。
この種の堆積膜を形成する際には、堆積膜の膜厚、膜特性の均一化が求められることが多い。特に、電子写真感光体は、均一性が画像特性に大きく影響を与えるため、大面積領域に均一な堆積膜を形成する技術が必要となる。
【０００３】
例えば、プラズマCVD法を用いて円筒状基体に堆積膜形成を行う電子写真感光体の製造装置においては、円筒状基体の周方向及び長手方向に均一な堆積膜を得るために原料ガスの導入方法に関してさまざまな提案がなされている。
例えば、反応容器を構成する円筒状電極の内部に原料ガス経路となる複数の管状空洞部を有し、これら管状空洞部の各々が円筒状電極の底部から頭部へ軸方向に沿って伸びて配置される堆積膜形成装置が提案されている。（特許文献１参照）
【０００４】
本特許文献においては、管状空洞部から反応容器内に原料ガスを放出させることにより、反応容器内のガス流を安定化させることができ、円筒状基体全体にわたって均一な膜質、膜厚を得ることが可能となったことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2001-323375号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、プラズマＣＶＤ法を用いて機能性堆積膜を形成する場合、反応容器の中の空間に均一かつ安定なプラズマが生成されることが重要となる。特に電子写真感光体のような大面積の機能性堆積膜を用いる部材の場合は、こうしたプラズマの均一性、安定性が特性の均一性に大きく影響を及ぼしてしまう。
プラズマＣＶＤ法による成膜方法の中でも、高周波電力としてＲＦ帯を用いるＲＦプラズマＣＶＤ法が良好な特性の膜を容易に得られるため、ａ−Ｓｉを用いた電子写真感光体の製造などに広く用いられている。また、前記した特許文献１に示される従来の堆積膜形成装置により、均一性に優れた感光体を得ることが可能になった。
【０００７】
しかしながら、特に近年では、市場にて要求される電子写真装置のスペックが厳しくなってきており、さらなる高画質化、高速化、高耐久性、および高機能化に向けた製品開発が急務となっている。
こうした市場の変化に伴って、ａ−Ｓｉを用いた電子写真感光体に関しても、従来以上に電気特性の向上と均一性に対する要求もより強くなってきていると同時に、低価格、低ランニングコストの要求も強くなってきている。
【０００８】
更に、近年の電子写真装置の目覚しい普及により、市場における顧客のニーズは、用途やコピーボリューム、性能等において多種多様となってきている。
こうした多種多様な顧客のニーズに対応するには、例えば感光体の外径や長さ、堆積膜の厚さ、帯電特性等が異なるさまざまな種類の製品が必要となる。
こうした異なる感光体の製造においては、原料ガスや原料ガスの分解を司る電力、基板温度等の成膜条件パラメーターを製品ごとに変えていかなければならない。とりわけ、原料ガスの導入に関しては重要なパラメーターで、堆積膜形成装置における原料ガスの吹き出し方法や、吹き出し穴の配列等が堆積膜の均一性や帯電特性に大きな影響を与えることが解っている。
【０００９】
例えば、特許文献１に示される堆積膜形成装置において、原料ガスの吹き出し穴の配置を変更して異なる製品を製造する場合、異なる吹き出し穴配置を有する別の反応容器に交換して製造しなければならない。そのため、反応容器の交換に時間が掛かるなどの課題が発生してきている。また、反応容器自体の製作においても、反応容器の構造が複雑で加工コストも高く、投資コスト増となってしまう課題も有している。
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであり、異なる種類の感光体を効率よく低コストで製造することができる電子写真感光体の形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、プラズマＣＶＤ法によって電子写真感光体を製造するための電子写真感光体の製造装置であって、真空気密可能な反応空間を有し、かつ、少なくとも一部の内側壁が円筒状電極で構成されている反応容器と、前記円筒状電極に高周波電力を供給し、前記反応空間にグロー放電を生起させることによって、前記反応空間に供給された原料ガスを励起させるための高周波電力供給手段と、前記反応空間を排気するための排気手段と、を有する電子写真感光体の製造装置において、前記円筒状電極が、円筒状電極本体、及び、前記反応空間に原料ガスを供給するためのガス放出孔が設けられているガス供給部材を有し、前記ガス供給部材が、前記円筒状電極本体に脱着可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の堆積膜形成装置によれば、異なる製品の電子写真感光体を効率よく低コストで製造することができる。また、堆積膜形成装置の原料ガス放出孔の加工精度が向上することで、より均一性の優れた電子写真感光体を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の堆積膜形成装置を模式的に示した図。
【図２】本発明のガス供給部材を示した模式図。
【図３】本発明の別のガス供給部材を示した模式図。
【図４】ガス供給部材のガス放出孔のパターンを示した模式図。
【図５】本発明の別の堆積膜形成装置を模式的に示した図。
【図６】電子写真感光体の層構成を示した模式図。
【図７】従来の堆積膜形成装置を示した模式図。
【図８】従来の堆積膜形成装置の反応容器を示した模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、特許文献１で開示されている発明の改良発明であり、異なる種類の電子写真感光体を低コストかつ効率的に製造することに加え、優れた帯電特性と均一性を両立させた電子写真感光体を得るために検討を繰り返し想到したものである。
本発明者らは、前述したような異なる製品の電子写真感光体を効率よく低コストで生産する検討を行う過程において、以下の２つの課題を検討した。
（１）品種毎に反応容器を入れ替える作業に掛かる手番による製造装置停止時間の削減
（２）製造装置投資コストの削減
【００１４】
（１）の具体的な課題として、反応容器本体を、異なる反応容器に付け替える作業は、反応容器自体が重量物であるために作業が大がかりなってしまうことが挙げられる。特に、真空搬送機構を設けた生産システムの場合、基体を搬送する搬送容器と堆積膜を形成する処理容器との位置決め調整作業に非常に手間が掛かる。このため製造装置停止時間が長くなってしまい、生産効率を低下させる要因となっている。
【００１５】
（２）の具体的課題としては、製品毎に異なる反応容器を製作しなければならず、反応容器の製作コストがかかってしまうことが挙げられる。特に、特許文献１に示す反応容器は、構造が複雑であり、製作には複雑かつ高度な加工が伴い、製作コストを増大させている。
本発明者らは、上記二点の課題を同時に解決することができないか鋭意検討した結果、反応容器（円筒状電極）内部のガス経路部分を円筒状電極本体と分離できる構成とする本発明に至ったものである。
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、ＲＦ（Radio Frequency）−プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、電子写真感光体を製造するための製造装置（堆積膜形成装置）の一例を模式的に示した図である。図１（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）は横断面図である。
堆積膜形成装置１００は、プラズマ処理によって円筒状基体１２０に堆積膜を形成する装置である。円筒状カソード電極（以下、「円筒状電極」とも記載する）、絶縁体１０６、１０７、底壁１０３、上壁１０４、上蓋１０５等により、円筒状の反応容器１０１が形成されている。
【００１７】
反応容器１０１は、真空気密可能な反応空間を有し、かつ、少なくとも一部の内側壁が円筒状電極で構成されている。高周波電力供給手段は、マッチングボックス１１８、高周波電源１１９等によって構成される。高周波電力供給手段は、円筒状電極に高周波電力を供給し、反応空間にグロー放電を生起させることによって、反応空間に供給された原料ガスを励起させる。排気手段は、排気配管１１３等によって構成される。排気手段は、反応空間を排気する。円筒状電極は、円筒状電極本体１０２、及び、反応空間に原料ガスを供給するためのガス放出孔が設けられているガス供給部材１１６を有する。ガス供給部材１１６は、円筒状電極本体１０２に脱着可能である。
【００１８】
反応容器１０１には、反応容器１０１の中に原料ガスを導入するためのガス供給部材であるガスブロック１１６が設けられている（以下、ガス供給部材のことを「ガスブロック」と記載する）。ガスブロック１１６は、保持される円筒状基体１２０の長手方向に、円筒状基体１２０と平行に延びている。ガスブロック１１６は、原料ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ（不図示）を介在させたミキシング装置１２９と、原料ガス流入バルブ１２８からなるガス供給系に接続されている。
【００１９】
ガスブロック１１６とガス供給系との接続は、ガスブロックが円筒状電極の一部となる構成であるため、絶縁性の継ぎ手部材１１７を介して接続され、高周波電力を反応容器１０１の外部に持ち出されない構成となっている。
本発明のガスブロック１１６は反応容器１０１の一部を構成し、かつ円筒状電極本体１０２と同様に、円筒状電極の一部として構成され、ガスブロック１１６は円筒状電極本体１０２から取り外しが可能（脱着可能）な構造となっている。
【００２０】
このような構成とすることで、品種毎に反応容器を入れ替える必要が無く、ガスブロックのみを入れ替えることで各品種の製造に対応した構成の反応容器に段取り換えができる。このため、前述した反応容器に入れ替え作業の課題を克服し、段取り換えの作業時間が大幅に短縮できることとなる。
また、反応容器自体を品種毎に製作する必要が無く、ガスブロックのみを品種に応じて製作すれば足りるため、装置の投資コストが大幅に削減できるメリットを生み出すこととなる。
以下、ガスブロックについてさら詳しく説明する。
【００２１】
図２（ａ）はガスブロックの外観図であり、図２（ｂ）がその断面図を示した模式図である。
ガスロック２００の構造は、管状空洞部２０３、原料ガス放出孔２０４、原料ガス導入継ぎ手部材２１７で構成され、原料ガス放出孔２０４は反応容器１０１の内面に配置されるように取り付けられる。原料ガスライン２１８と原料ガス導入継ぎ手部材２１７が接続されることにより反応容器１０１の中に原料ガスが導入可能な構成となる。
【００２２】
本発明のガスブロックは、円筒状電極本体に取り付けられた状態で円筒状電極の一部となる。更に、ガスブロックと円筒状電極本体が同電位と成るように取り付けることが好ましい。このことにより、ガスブロックを含めた円筒状電極全体が電極となり、より均一なプラズマが生成されることとなる。また、電極面積も広範囲と成るため、効率よく高周波を基体に印加することができる。
【００２３】
本発明においては、ガスブロックの材質は導電性の金属であれば特に限定は無いが、加工の容易性やコスト等を考慮すれば、アルミニウムやステンレスが好ましい。
また、ガスブロックの取り付け方法としては円筒状電極本体と同電位となるように取り付けられれば特に限定はない。例えば導電性のネジ等で固定し、円筒状電極本体と同電位になるように取り付けることが本発明では好ましい。
本発明において、ガスブロックの形状に関しては特に制限はないが、円筒状電極本体の内面との段差は極力少ない方が好ましい。また、円筒状電極本体の内面と同じ面をなすガスブロックの面（ガス放出孔側の面）は平面でも良いが、円筒状電極本体の内面と同じ曲率もつ曲面とすることも本発明では有効な手段である。
【００２４】
本発明のガスブロックの構成として、図２（ｃ）に示すような背板２０２を設け、本体２０１と分解可能な構成にすることも本発明では有効である。
図２（ｄ）は背板２０２を外した状態の模式図である。本体２０１と背板２０２はＯリング２０５により気密が保持される構造になっている。図２（ｄ）に示すように、背板２０２を外すことで内部管状空洞部２０３が開放状態となり、ガスブロック内部のガス経路が清掃しやすくなる。ガス経路には成膜中の残渣やエッチング時に取りきれない残渣等が残ってしまう場合があり、こうした残渣が感光体の画像欠陥の要因となる場合があった。図２（ｄ）に示すように背板２０２を外してガス経路を直接清掃可能な構成とすることで、より安定して画像欠陥の少ない電子写真感光体の提供が可能になる。
【００２５】
本発明のガスブロックでは、ガス放出孔の寸法精度及び穴の向きの精度を厳しく管理することが重要である。これらの精度は電子写真感光体の均一性に影響を及ぼす場合がある。
本発明におけるガスブロックのガス放出孔の直径は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であることが好ましい。更に、各放出孔の精度は直径の±５％以内の精度であることが好ましい。ガス放出孔の精度によっては、電子写真感光体の長手方向（軸方向）の特性ムラのみならず、円筒状基体を回転させながら堆積膜を形成する場合においても周方向ムラに影響を及ぼす場合もある。
【００２６】
特許文献１で開示されている堆積膜形成装置の場合、ガス放出孔を加工する場合、反応容器内径の制約から反応容器の内面から穴あけ加工することが困難となる。そのため、反応容器の外側から貫通穴をあけ、外側の穴を塞ぐ加工をしなけれならず、加工の手番が多くなることと、穴あけ加工のストロークが長くなることにより、精度が出しにくくなる場合がある。
本発明のガスブロック構成の場合、ガスブロック単体で機械加工を行なうことができるので、加工がしやすくなり、精度が出しやすくなる。
【００２７】
本発明のガスブロックにおいては、ガス放出孔の近傍の材質に絶縁性セラミックからなる材料を用いることも有効である。ＲＦ−プラズマＣＶＤ法を用いた堆積膜形成装置においては、成膜条件によってはガス放出孔の近傍がガスの流れ（突出圧力）の影響でプラズマが集中しやすい状態に成る場合がある。特に、ガス放出部分が電極となる場合、その状態は顕著に表れる場合があった。こうした状況下では、ガス放出孔の近傍がプラズマの影響で局所的に高温になり、堆積膜が剥がれやすい状況になってしまう場合があった。こうした膜剥がれの影響で感光体の画像欠陥を悪化させてしまう場合があった。
【００２８】
本発明のガスブロックの場合、前述したようにブロック単体で加工が行なえるので、図３に示すような多くの管状のセラミック部品３０４をガス放出孔の近傍に埋め込む加工も容易に行なえる。ガス放出孔に絶縁性のセラミック材料を埋め込むことによりガス放出部分が電極とならないため、前述した堆積膜の膜剥がれの発生を制御し、画像欠陥の少ない感光体を安定して提供可能になる。セラミックス材料として具体的には、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コージェライト、炭化珪素、チッ化ホウ素、チッ化アルミ等が上げられる。これらの中でも、アルミナ、チッ化ホウ素、チッ化アルミは絶縁抵抗にすぐれ、高周波電力の吸収が少ないことからより好ましく、コスト、加工性等を鑑みるとアルミナを母体とする材料がより好ましい。
【００２９】
図１において、堆積膜形成装置１００は反応容器１０１の中を減圧する排気手段と、反応容器１０１の中の長手方向に円筒状基体１２０の軸方向が向くように円筒状基体１２０を保持する基体保持手段（回転台１２３）とを備える。
さらに、堆積膜形成装置１００は、原料ガスを励起させて励起種化させる放電エネルギーを円筒状カソード電極に印加する印加手段としてマッチングボックス１１８、及び高周波電源１１９とを備える。
【００３０】
反応容器１０１には、排気配管１１３を介して不図示の真空ポンプユニットが接続され、排気速度を制御することにより、反応容器１０１の中を各工程に適した所定の圧力に維持することができる。真空ポンプユニットには、例えばロータリーポンプや、メカニカルブースターポンプを用いることができる。
堆積膜形成装置１００の反応容器１０１の内部には、加熱用ヒータ１２４が設けられている。加熱用ヒータ１２４は、真空中で使用可能なものであればどのようなものを用いてもよい。具体的には、シース状ヒータ、板状ヒータ、セラミックヒータ、カーボンヒータの様な電気抵抗発熱体や、ハロゲンランプ、赤外線ランプの様な熱放射ランプや、液体、気体を熱媒とした熱交換手段が対象として挙げられる。
【００３１】
円筒状カソード電極の上下は、セラミックスからなる絶縁体１０６、１０７により底壁１０３および上壁１０４と絶縁されている。上壁１０４には上蓋１０５があって、ここから反応容器１０１の中に、円筒状基体１２０およびキャップ１２１を装着した基体ホルダ１２２を搬入・搬出する。
反応容器１０１の下部には、円筒状基体１２０およびキャップ１２１が装着された基体ホルダ１２２を回転可能に保持する回転台１２３が設けられている。回転台１２３は、回転台１２３を回転させるためのモータ（不図示）に接続されている。したがって、円筒状基体１２０は、基体ホルダ１２２の上に装着された状態で、回転台１２３と共に回転させることができる。
【００３２】
円筒状基体１２０の材質は,使用目的に応じたものであれば良い。円筒状基体１２０の材質としては、例えば、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、ステンレスが、電気伝導率が良好であるため、好適である。中でも、加工性や製造コストを考慮すると、アルミニウムが最適である。この場合、円筒状基体１２０を形成するアルミニウムとしては、例えばＡｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金のいずれかを用いることが好ましい。
【００３３】
以上のように構成された堆積膜形成装置１００を用いて堆積膜を形成する手順の一例について、以下図１を用いて説明する。
まず、円筒状基体１２０およびキャップ１２１を装着した基体ホルダ１２２を、反応容器１０１の中に搬入し、回転台１２３に設置して、上蓋１０５を閉める。
その後、排気配管１１３に接続されている真空ポンプ（不図示）により反応容器１０１の中を排気する。続いて、ミキシング装置１２９、原料ガス流入バルブ１２８を介して、反応容器１０１の中に円筒状基体１２０の加熱に必要な、例えばＡｒ、Ｈｅガスを導入する。そして、反応容器１０１の中が所定の圧力になるように、真空計１２７を確認しながら真空ポンプの排気速度を調整する。この調整は、例えば、真空ポンプのメカニカルブースターポンプの回転周波数を調整することによって行うことができる。
【００３４】
次に、所定の圧力になった後、加熱用ヒータ１２４により円筒状基体１２０の温度を１５０［℃］〜４５０［℃］、より好ましくは２００［℃］〜３５０［℃］の所望の温度に制御する。
以上の手順によって堆積膜を形成する準備が完了した後、円筒状基体１２０の表面に堆積膜の形成を行う。
【００３５】
まず、堆積膜形成用の原料ガスとして、主原料ガスと希釈ガスおよび特性改善ガスを、ミキシング装置１２９を介して混合して反応容器１０１の中に導入し、導入ガスが所望の流量になるように調整する。その際、反応容器１０１の中が１３．３［ｍＰａ］〜１３３０［Ｐａ］の所望の圧力になるように、真空計１２７を確認しながら真空ポンプの排気速度を調整する。
堆積膜形成時に使用する主原料ガスとしては、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、四フッ化珪素（ＳｉＦ４）、六フッ化二珪素（Ｓｉ２Ｆ６）のごときａ−Ｓｉ形成用の原料ガス、またはそれらの混合ガスを用いることができる。希釈ガスとしては、水素（Ｈ２）またはアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）のごとき不活性ガスを用いることができる。また、特性改善ガスとして、窒素原子を含むもの、酸素原子を含むもの、炭素原子を含むもの、またはフッ素原子を含むもの、周期表の１３族又は１５族に属する原子を含むドーピングガス、あるいはこれらの混合ガスを併用してもよい。
【００３６】
次に、反応容器１０１の中の圧力が安定した後、高周波電源１１９を所望の電力に設定して、高周波電力を、マッチングボックス１１８を介して円筒状カソード電極に供給することで、反応容器１０１の中にグロー放電（高周波グロー放電）を生起させる。供給電力は、例えば、ＲＦ帯、特に１３．５６［ＭＨｚ］の周波数とすることができる。この放電エネルギーによって、反応容器１０１の中に導入された堆積膜形成用の原料ガスが励起されて励起種が生成され、すなわち分解されて、円筒状基体１２０の表面に所望のシリコン原子を主成分とする堆積膜が形成される。このとき、ガスブロック１１６は円筒状電極本体１０２と同電位であるので、ガスブロック１１６も高周波電極として機能することとなる。
【００３７】
均一な堆積膜を形成するために、堆積膜を形成するのと同時に、あるいは円筒状基体１２０を加熱する段階から、円筒状基体１２０を回転させることは有効な手段となる。この回転は０．５［ｒｐｍ］〜２０［ｒｐｍ］、例えば１［ｒｐｍ］の回転速度とする。こうすることで、円筒状基体１２０の周方向に均一な堆積膜が形成される。
以上のようにして円筒状基体１２０の外周面の表面に堆積膜が形成される。
【００３８】
堆積膜が形成された後には、堆積膜形成用の原料ガスおよび高周波電力の供給を停止し、反応容器１０１の中を排気する。その後、反応容器１０１およびガスブロック１１６の中をパージガス、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なガスを用いてパージ処理する。パージ処理完了後、反応容器１０１の中をＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なガスを用いて、大気圧まで戻す。そして、上蓋１０５を開けて、円筒状基体１２０およびキャップ１２１を装着した基体ホルダ１２２を、反応容器１０１の中から取り出す。
【００３９】
その後に、必要に応じて、反応容器１０１の中に堆積した堆積膜および粉状の副生成物をクリーニング処理する。手順としては、まず、円筒状基体１２０の替わりに、略同一形状のクリーニング用ダミー基体を装着した基体ホルダ１２２を、反応容器１０１の中に搬入、回転台１２３に設置し、上蓋１０５を閉める。その後、真空ポンプにより反応容器１０１の中を排気する。続いて、反応容器１０１の中にミキシング装置１２９および原料ガス流入バルブ１２８を介して、クリーニング処理に必要なクリーニング性ガスを導入する。そして、反応容器１０１の中を所定の圧力になるように真空計１２７を確認しながら真空ポンプの排気速度を調整する。
【００４０】
クリーニング処理時に使用するクリーニング性ガスとしては、例えばＣＦ４、ＣＦ４とＯ２の混合ガス、ＳＦ６（六フッ化硫黄）、ＮＦ3（三フッ化窒素）、ＣｌＦ３（三フッ化塩素）等が挙げられる。本実施形態では、クリーニング時間を短縮する面から有効であるＣｌＦ３を用いる。また、本実施形態においては、クリーニング性ガスの濃度を調整するためにも、希釈用の不活性ガスを用いることが有効である。この不活性ガスとしては、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ等が挙げられるが、なかでもＡｒを用いることが好ましい。
【００４１】
反応容器１０１の中の圧力が安定した後、高周波電源１１９を所望の電力に設定して、高周波電力を、マッチングボックス１１８を介して円筒状カソード電極に供給することで、反応容器１０１の中に高周波グロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって、反応容器１０１の中に導入されたクリーニング性ガスが分解され、反応容器１０１の中に堆積した堆積膜および粉状の副生成物と反応し、反応容器１０１の中がクリーニング処理される。
【００４２】
次に、クリーニング処理後に高周波電力の供給を停止し、反応容器１０１の中を排気する。その後、反応容器１０１およびガスブロック１１６の中をパージガス、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なガスを用いてパージ処理する。パージ処理完了後、反応容器１０１の中をＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なガスを用いて、大気圧まで戻す。そして、上蓋１０５を開けて、クリーニング用のダミー基体１２０が装着された基体ホルダ１２２を、反応容器１０１の中から取り出す。
【００４３】
このような手順を繰り返すことにより、連続して電子写真感光体を製造することができる。更には、本発明の堆積膜形成装置では、ガスブロック１１６を電子写真感光体の性能、特性に応じて適宜最適なガスブロックに変更して電子写真感光体を製造することができる。即ち、本発明の構成の堆積膜形成装置１００では異なる種類の電子写真感光体を効率よく製造することができる。
更に、本発明は、図５に示すような構成の堆積膜成膜装置においても有効である。図５において、成膜装置形成装置５００は反応容器５０１の側面に排気配管５１３を設けた構成となっている以外は図１に示した堆積膜形成装置１００と構成は同じである。
【実施例】
【００４４】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
〔実施例１〕
図１に示す堆積膜形成装置１００を用いて、円筒状基体１２０の表面に表１に示す条件で、図６（ａ）に示す層構成のａ−Ｓｉ堆積膜（以下、電子写真感光体と略記する）の形成を上述の手順により10本（10サイクル）行った（製品Ａとする）。円筒状基体１２０は、アルミニウムよりなる外径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、肉厚３ｍｍのものを用いた。ガスブロックは図４（ａ）に示すものを用いた。
【００４５】
図６（ａ）中の６０１は円筒状基体を示し、６０２は下部阻止層、６０３は光導電層、６０５は表面層をそれぞれ示す。
上記10サイクル終了後、図１に示す堆積膜形成装置１００のガスブロックを図４（ｂ）に示すものに付け替える作業を行い、表２に示す条件で図６（ｂ）に示す層構成の電子写真感光体を10本（10サイクル）作成した（製品Ｂとする）。このとき、円筒状基体のサイズを変更し、アルミニウムよりなる外径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、肉厚３ｍｍのものを使用した。図６（ｂ）中の６０１は円筒状基体を示し、６０２は下部阻止層、６０３は光導電層、６０４は上部阻止層、６０５は表面層をそれぞれ示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
〔比較例１〕
図７に示す堆積膜形成装置を用いて、アルミニウムよりなる外径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍ、肉厚３ｍｍの円筒状基体１２０の表面に表１に示す条件で、図６（ａ）に示す層構成の製品Ａと同様の電子写真感光体の形成を実施例１と同様に10本（10サイクル）行った。このとき、反応容器は図８（ａ）に示すものを用いた。
図８（ａ）は、図７に示す従来の円筒状電極６１２の一例を示す。図８（ｂ）は、図７に示す従来の円筒状電極６１２の他の例を示す。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、従来は円筒状電極６１２そのものにガス放出孔が設けられている。つまり、ガス放出孔を有する部位を円筒状電極６１２から取り外すことはできない。
上記10サイクル終了後、図７に示す堆積膜形成装置の反応容器を図８（ｂ）に示すものに付け替える作業を行い、表２に示す条件で図６（ｂ）に示す層構成の製品Ｂと同様の電子写真感光体Bを10本（10サイクル）作成した。このとき、円筒状基体のサイズを変更し、アルミニウムよりなる外径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、肉厚３ｍｍのものを使用した。
【００４９】
実施例１及び比較例１で成膜終了後、各電子写真感光体を以下の要領にて評価した。
表１の条件にて作成した電子写真感光体を、キヤノン製複写機ｉＲＣ５８７０を実験用に改造した改造機に設置し、感光体の軸方向帯電ムラ、周方向帯電ムラ等の電子写真特性について評価を行った。
また、表２の条件にて作製した電子写真感光体は、キヤノン社製ｉＲＣ６８００をマイナス帯電方式に改造した改造機に設置し、同様に感光体の軸方向帯電ムラ、周方向帯電ムラ等の電子写真特性について評価を行った。
【００５０】
各項目は、以下の方法で作成した電子写真感光体１０本全てについて評価を行った。
判定は１０本の電子写真感光体の平均値を用いた。
さらに、交換作業によるライン停止時間の評価として、実施例１でのガスブロック交換作業時間と、比較例１での反応容器の交換作業時間を測定した。
【００５１】
（軸方向帯電ムラ）
主帯電器の電流値をｉＲＣ５８７０は１０００μＡ、ｉＲＣ６８００は−１０００μAの条件にして電子写真感光体を帯電した。この時、表面電位計により電子写真感光体の暗部表面電位を測定する。暗部表面電位は周方向の平均値とする。電子写真感光体の中央部位置を０位置とし、両側夫々２ｃｍ間隔で８点（±２ｃｍ，±４ｃｍ，±６ｃｍ，±８ｃｍ，±10ｃｍ，±12ｃｍ，±14ｃｍ，±16ｃｍ）の合計17点の測定を行い、得られた各位置の電位の最大値と最小値の電位差を軸方向帯電ムラとする。
【００５２】
そして比較例１の電子写真感光体の軸方向帯電ムラを１００％とした相対評価を行い、以下のようにランク付けを行った。
Ａ ８０％未満
Ｂ ８０％以上９０％未満
Ｃ ９０％以上１１０％未満
Ｄ １１０％以上
【００５３】
（周方向帯電ムラ）
主帯電器の電流値をｉＲＣ５８７０は１０００μＡ、ｉＲＣ６８００は−１０００μAの条件にして電子写真感光体を帯電した。この時、表面電位計により電子写真感光体の暗部表面電位を測定する。この時、感光体の中心から±１５０ｍｍ位置の周方向の電位を測定した。各位置の周方向３６点の測定を行い、得られた各点の電位の最大値と最小値の電位差周方向帯電ムラとする。値は、＋１５０ｍｍと−１５０ｍｍ位置の平均値とする。
【００５４】
そして比較例１の電子写真感光体の周方向帯電ムラを１００％とした相対評価を行い、以下のようにランク付けを行った。結果を表３に示す。
Ａ ８０％未満
Ｂ ８０％以上９０％未満
Ｃ ９０％以上１１０％未満
Ｄ １１０％以上
【００５５】
（交換作業によるライン停止時間）
実施例１及び比較例１において、製品Ａの作成後、製品Ｂを作成するまでのライン停止時間の評価として、実施例１においてはガスブロック、比較例１においては反応容器の交換作業に要する延べ時間を測定した。
【００５６】
そして比較例１の延べ交換作業時間、つまりは交換作業に必要な作業者の人数と各々の作業時間の積の総和を１００％とした相対評価を行い、以下のようにランク付けを行った。結果をまとめて表３に示す。
Ａ ６０％未満
Ｂ ６０％以上９０％未満
Ｃ ９０％以上１１０％未満
Ｄ １１０％以上
【００５７】
【表３】
【００５８】
表３に示すように、本発明の構成を用いた製造装置においては、異なる種類の電子写真感光体の製造に伴う段取り換え作業時間が大幅に短縮される結果となった。
更に特筆すべきは、電子写真感光体の軸方向帯電ムラ、周方向帯電ムラが改善された点である。これは、ガス導入部分がブロック形状で、反応容器本体から分離できる構造となっていることで、特にガス放出孔の加工が容易となり加工精度が向上することに起因するものと考えられる。
【００５９】
〔実施例２〕
実施例１と同様に表２に示す条件にて製品Ｂと同様の電子写真感光体を10本作成した。本実施例においては、ガスブロックは図３に示すようなガス放出孔の材質がアルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ3）と成っているものを使用し、ガス放出孔の分布は図４（ｂ）に示すものと同じとした。
実施例２及び比較例１で作成した製品Ｂの電子写真感光体について、実施例１と同様の軸方向帯電ムラ、周方向帯電ムラの評価をおこなった。結果を表４に示す。
更に別の評価として、キヤノン社製ｉＲＣ６８００をマイナス帯電方式に改造した改造機に設置し、画像部を露光するイメージ露光方式で、露光部を現像する反転現像によりコピー画像を形成し、画像欠陥の評価を加えておこなった。評価は以下の要領で行なった。
【００６０】
（画像欠陥）
Ａ３サイズの白原稿を原稿台に置き、Ａ３用紙にマゼンタ色、イエロー色、シアン色の３色で複写した。こうして得られた画像領域にある直径０．１mm以上の画像欠陥（シアン色の画像欠陥）の個数を数えた。
【００６１】
得られた結果は、比較例１で作成した製品Ｂと同様の電子写真感光体で得られたコピー画像での個数を１００％とした場合の相対比較でランク付けを行った。
Ａ ６０％未満
Ｂ ６０％以上９０％未満
Ｃ ９０％以上１１０％未満
Ｄ １１０％以上
結果を表４に示す。
【００６２】
【表４】
【００６３】
表４に示すように、ガスブロックのガス放出孔にアルミナセラミックス材料を用いることで画像欠陥レベルが大幅に改善される結果となった。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ 反応容器
１０２ 円筒状電極本体
１１６ ガスブロック
１１７ 継ぎ手
１２０ 円筒状基体
２１０ （ガスブロック）本体
２０２ 背板
２０３ 管状空洞部
２０４ ガス放出孔（穴）
２０５ Ｏリング
３０４ セラミック部品（ガス放出孔部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＣＶＤ法によって電子写真感光体を製造するための電子写真感光体の製造装置であって、
真空気密可能な反応空間を有し、かつ、少なくとも一部の内側壁が円筒状電極で構成されている反応容器と、
前記円筒状電極に高周波電力を供給し、前記反応空間にグロー放電を生起させることによって、前記反応空間に供給された原料ガスを励起させるための高周波電力供給手段と、
前記反応空間を排気するための排気手段と、
を有する電子写真感光体の製造装置において、
前記円筒状電極が、円筒状電極本体、及び、前記反応空間に原料ガスを供給するためのガス放出孔が設けられているガス供給部材を有し、
前記ガス供給部材が、前記円筒状電極本体に脱着可能である
ことを特徴とする電子写真感光体の製造装置。
【請求項２】
前記ガス供給部材が前記円筒状電極本体と同電位となるように、前記ガス供給部材が前記円筒状電極本体に取り付けられている請求項１に記載の電子写真感光体の製造装置。
【請求項３】
前記ガス供給部材の前記ガス放出孔の近傍が、絶縁性セラミックで構成されている請求項１に記載の電子写真感光体の製造装置。
【請求項４】
前記絶縁性セラミックがアルミナである請求項３に記載の電子写真感光体の製造装置。
【請求項１】
プラズマＣＶＤ法によって電子写真感光体を製造するための電子写真感光体の製造装置であって、
真空気密可能な反応空間を有し、かつ、少なくとも一部の内側壁が円筒状電極で構成されている反応容器と、
前記円筒状電極に高周波電力を供給し、前記反応空間にグロー放電を生起させることによって、前記反応空間に供給された原料ガスを励起させるための高周波電力供給手段と、
前記反応空間を排気するための排気手段と、
を有する電子写真感光体の製造装置において、
前記円筒状電極が、円筒状電極本体、及び、前記反応空間に原料ガスを供給するためのガス放出孔が設けられているガス供給部材を有し、
前記ガス供給部材が、前記円筒状電極本体に脱着可能である
ことを特徴とする電子写真感光体の製造装置。
【請求項２】
前記ガス供給部材が前記円筒状電極本体と同電位となるように、前記ガス供給部材が前記円筒状電極本体に取り付けられている請求項１に記載の電子写真感光体の製造装置。
【請求項３】
前記ガス供給部材の前記ガス放出孔の近傍が、絶縁性セラミックで構成されている請求項１に記載の電子写真感光体の製造装置。
【請求項４】
前記絶縁性セラミックがアルミナである請求項３に記載の電子写真感光体の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４２４２４（Ｐ２０１１−２４２４２４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１７８２（Ｐ２０１０−１１１７８２）
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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