堆積膜形成方法
【課題】均一な堆積膜を安価に安定して製造可能な、堆積膜形成方法を提供する。
【解決手段】
反応容器と、該反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入する手段と、該クリーニング性ガスを排気する手段と、前記反応容器の内部に基体を設置するための基体ホルダと、該基体ホルダを回転運動又は往復運動させるための軸と、該軸を支持する軸受とを備え、前記軸および前記軸受の摺動面のうち少なくとも一方が固体潤滑材からなる堆積膜形成装置を用いて前記基体の外周面上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であって、前記基体の外周面上に堆積膜を形成させた後に、前記反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入し、前記軸を回転運動又は往復運動させながらクリーニング処理をおこない、前記クリーニング処理中に前記回転運動又は往復運動の駆動状態を変化させる。
【解決手段】
反応容器と、該反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入する手段と、該クリーニング性ガスを排気する手段と、前記反応容器の内部に基体を設置するための基体ホルダと、該基体ホルダを回転運動又は往復運動させるための軸と、該軸を支持する軸受とを備え、前記軸および前記軸受の摺動面のうち少なくとも一方が固体潤滑材からなる堆積膜形成装置を用いて前記基体の外周面上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であって、前記基体の外周面上に堆積膜を形成させた後に、前記反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入し、前記軸を回転運動又は往復運動させながらクリーニング処理をおこない、前記クリーニング処理中に前記回転運動又は往復運動の駆動状態を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非単結晶材料で構成された半導体用の堆積膜が提案されている。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。）が光受容部材として用いられている。このような光受容部材は、例えば半導体デバイス、電子写真感光体デバイス、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニクス素子、光学素子に、素子部材として用いることができる。
【０００３】
この種の堆積膜を形成するための方法についても各種提案されている。例えば真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等である。なかでもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスに、ＤＣ電力やＲＦ高周波電力を引加して、原料ガスを分解し、円筒状基体の外周面上に堆積膜を形成する方法は、電子写真感光体の形成方法等において、現在、実用化が進んでいる。
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。そのために、原料ガスの供給や排気方法を工夫したり、堆積膜が形成される被処理基体を回転させたり、プラズマＣＶＤ法を用いる場合にはプラズマを均一にする方策を採ったりすることが有効であることが示されている。
【０００４】
一方、前述のように、所定の基体の外周面上に堆積膜を形成する場合、堆積膜を形成する反応容器内の他の構成部材等に堆積膜、あるいは粉体状の重合物(以下ポリシランと略記す)が堆積してしまう場合がある。例えば、グロー放電分解によるプラズマＣＶＤ法により堆積膜を形成する場合には、反応容器の内側の基体以外の部分である、対向電極あるいは反応容器の内壁に堆積膜あるいはポリシランが形成される。
これらの堆積膜あるいはポリシランは、次回の堆積膜形成時に形成される堆積膜中に不純物として取り込まれる場合が有る。その結果、得られる膜の特性を悪化させたり、あるいは基体の上にポリシランが付着し、形成された堆積膜に欠陥を形成したりする場合がある。
こうしたことから、数回の堆積膜形成サイクル後、あるいは堆積膜形成サイクル毎に反応容器の内部を清掃し、目的とする堆積膜形成箇所以外の部分に堆積した堆積膜あるいはポリシランを除去することが行なわれる。
【０００５】
その際の清掃方法として、気相化学反応により、堆積膜あるいはポリシランを形成している元素を気相分子で還元し、クリーニングするいわゆるドライエッチングクリーニング方法が提案されている。
ドライエッチングクリーニング方法（以降、単に「クリーニング処理」と略す）は、ＣlＦ3ガス、ＣＦ4ガス、ＮＦ3ガス、ＳＦ6等のいわゆるクリーニング性ガスを、反応容器の内部に導入する。そして、プラズマ、熱、光等のエネルギーにより励起状態とし、堆積膜あるいはポリシランと反応させ、それらの元素を気相分子とし、排気手段によって排除してクリーニングすることが行われている。
特許文献１には、ＣlＦ、ＣlＦ3、ＣlＦ5のうち少なくとも１種を含有するクリーニング性ガスを用いたクリーニング処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７２０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、例えば、電子写真装置の画像特性向上のために電子写真装置内の光学露光装置、現像装置、転写装置等の改良がなされた結果、電子写真感光体においても従来以上の特性の均一性の向上が求められるようになった。そのため、前述のようにクリーニング処理を行う場合、以下のような問題が生じる場合がある。
例えば、回転手段の支持部材の摺動面に設置される固体潤滑材は、一般的には耐食性、耐摩耗性に優れた材料であるが、使用する状況（場所、環境）や、クリーニング処理条件等によっては、まったく腐食が進行しないわけではない。具体的には、固体潤滑材表面にクリーニング性ガスが作用することにより腐食（酸化）が生じ、その結果、固体潤滑材を介しての基体の導通状態が不安定になる場合が有る。また、腐食による変質で摩耗が増加し、円滑な摺動が行えなくなり回転精度が低下してしまう場合が有る。その結果、堆積膜の均一性が低下する場合が有る。
さらには、このような状況で長期間使用した場合、固体潤滑材が相手面と接着し、摺動が困難な場合が有る。その結果、堆積膜の均一性がさらに低下する場合が有る。
【０００８】
クリーニング性ガスを使用した場合における以上のような問題点に鑑みて、実使用時には、一定回数のクリーニング処理を実施した後、堆積膜形成装置を停止させ、固体潤滑材を交換する等の対処がなされている。しかし、この対処方法によれば、装置の稼働率が低下し、部品交換によるコストの増加といった問題がある。
別の対処法として、クリーニング性ガスの使用時に、希釈ガスにより極めて低い濃度に希釈して用いるという方法がある。しかし、この場合、クリーニングに要する時間が増加し、製造タクトタイムがアップするという問題がある。その結果、堆積膜の製造コストが増加してしまう。
【０００９】
以上述べた如く、クリーニング性ガスを使用する際の上述した問題点を解決し、固体潤滑材が受ける腐食や摩擦による堆積膜の不均一化を抑制し、安定して、かつ安価に均一な堆積膜を形成する方法が望まれている。
本発明は、均一な堆積膜を安価に安定して製造可能な、堆積膜形成方法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】
本発明に係る堆積膜形成方法は、反応容器と、該反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入する手段と、該クリーニング性ガスを排気する手段と、前記反応容器の内部に基体を設置するための基体ホルダと、該基体ホルダを回転運動又は往復運動させるための軸と、該軸を支持する軸受とを備え、前記軸および軸受の摺動面のうち少なくとも一方が固体潤滑材からなる堆積膜形成装置を用いて前記基体の外周面上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であって、前記基体の外周面上に堆積膜を形成させた後に、前記反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入し、前記軸を回転運動又は往復運動させながらクリーニング処理をおこない、前記クリーニング処理中に前記回転運動又は往復運動の駆動状態を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固体潤滑材のクリーニング性ガスによる腐食や駆動による摩耗を低減させ、安定して均一な堆積膜を形成することができる。また、製造タクトタイムをアップさせずに、製造装置のメンテナンスの頻度を低減できるので、安価に堆積膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ａ−Ｓｉ電子写真感光体の製造装置の一例を示す模式図である。
【図２】クリーニング処理中の回転数を示すグラフである。
【図３】ａ−Ｓｉ電子写真感光体の層構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
（堆積膜形成装置）
図１は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）−ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、電子写真感光体を製造するための堆積膜形成装置１００の一例を模式的に示した図である。堆積膜形成装置１００は、プラズマ処理によって円筒状基体１０２に堆積膜を形成する装置である。円筒状カソード電極１０３、絶縁体１０４、上壁１０５、ゲート弁１０６、底壁１０７により、減圧可能な反応容器１０１を形成している。
【００１４】
円筒状基体１０２は、使用目的に応じた材質であればよい。円筒状基体１０２の材質としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタンやこれらの合金を用いることができる。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優れている。この場合、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。
【００１５】
反応容器１０１の内部には、加熱用ヒータ１０８が設けられている。加熱用ヒータ１０８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。
また、反応容器１０１の内部には、反応容器１０１の内部に原料ガスを導入するための原料ガス導入管（原料ガス導入手段）１０９が設けられている。原料ガス導入管１０９は、保持される円筒状基体１０２の長手方向に平行に延びている。原料ガス導入管１０９は接続配管１２０を介して、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１２１と、原料ガス流入バルブ１２２からなるガス供給系に接続されている。
【００１６】
堆積膜形成装置１００が備える排気系は、排気手段である真空ポンプユニット（不図示）が、排気配管１２３を介して、底壁１０７の排気口１２４に接続されている。排気配管１２３には、排気メインバルブ１２５が設けられている。また、反応容器１０１には、その内部の圧力を測定する真空計１２６が取り付けられている。これらを用いて、反応容器１０１の内部を、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。
【００１７】
円筒状カソード電極１０３には、整合回路を有するマッチングボックス１１０を介して高周波電源（印加手段）１１１が電気的に接続されている。円筒状カソード電極１０３の上下は、セラミックスからなる絶縁体１０４により上壁１０５および底壁１０７と絶縁されている。上壁１０５には反応容器１０１の内部と外部とを連通させる開閉部であるゲート弁１０６が設置されており、ここから反応容器１０１に、円筒状基体１０２を保持する基体ホルダ１１２が搬入・搬出・設置される。
【００１８】
反応容器１０１の下部には、円筒状基体１０２およびキャップ１１３が装着された基体ホルダ１１２の長手方向の一端側を回転可能に保持する回転保持機構１３０が設けられている。この回転保持機構１３０は、基体ホルダ１１２を回転させるための回転台１３１と、この回転台１３１を支持する支柱１３２と、支柱１３２に設置された固体潤滑材からなる軸受１３３を有している。回転台１３１は、モータ１３４により回転させられる。軸受１３３は、支柱１３２に固定されており、回転台１３１と接する面に摺動面を形成している。したがって、円筒状基体１０２は、基体ホルダ１１２上に装着された状態で、回転台１３１と共に支柱１３２および軸受１３３を中心として回転させることができる。このとき、回転保持機構１３０は全て導電部材で構成されているため、基体ホルダ１１２と底壁１０７は電気的に接続する状態となる。
【００１９】
また、反応容器１０１の内部には、導電性棒状体１４０が回転保持機構１３０の支柱１３２および加熱用ヒータ１０８の内部を貫通するようにして設けられている。この導電性棒状体１４０は、底壁１０７を貫通し、底壁１０７の下部に設置された移動装置１４１に接続されている。この移動装置１４１によって、導電性棒状体１４０は基体ホルダ１１２の長手方向に移動可能となっている。移動装置１４１は、反応容器１０１の気密を保持するためのベローおよび導電性棒状体１４０を移動可能とするためのエアーシリンダ（共に不図示）により構成されている。なお、移動装置１４１には特に制限は無く、空圧、油圧、水圧を用いたシリンダ機構による駆動方式や、電動モータを用いたボールネジ機構を用いた駆動方式でも良い。
【００２０】
基体ホルダ１１２が回転台１３１に載置された後、導電性棒状体１４０は、基体ホルダ１１２の上面１４２の中央に形成された穴１４３を通り、上昇する。
導電性棒状体１４０は導電性の接続体１４４を有しており、導電性棒状体１４０が上昇することで、接続体１４４は基体ホルダ１１２の上面１４２に接触し、基体ホルダ１１２と導電性棒状体１４０が導通する構成となっている。さらに導電性棒状体１４０の上端には第一接触子１４５が設けられている。
導電性棒状体１４０が上昇することで、この第一接触子１４５が基体ホルダ１１２のゲート弁１０６の弁体１４６に接触し、ゲート弁１０６と導電性棒状体１４０が導通する構成となっている。なお、導電性棒状体１４０は基体ホルダ１１２を反応容器１０１の内部への搬入・搬出する時に収縮して、設置時に最終的に基体ホルダ１１２およびゲート弁１０６と接触し導通がなされるような伸縮可能なものでも良い。
【００２１】
導電性棒状体１４０の接続体１４４は、固体潤滑材からなる軸受１４９、および基体ホルダ１１２の上面１４２に接触する導電性の第二接触子１４７を備えた接続部１４８を有する。軸受１４９は、導電性棒状体１４０に固定されており、接続部１４８と接触する面に摺動面を形成している。基体ホルダ１１２の回転時は、導電性棒状体１４０は静止し、接続部１４８が、導電性棒状体１４５および軸受１４９を中心として基体ホルダ１１２に連れ回りする構成になっている。
【００２２】
接続部１４４の第二接触子１４７および導電性棒状体１４０の上端の第一接触子１４５は導電性の材料であれば特に制限は無い。第一接触子１４５及び第二接触子１４７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。なかでも、発塵や繰り返し使用時の耐久性の点からステンレスが最適である。また、第二接触子１４７および第一接触子１４５は、それぞれ上面１４２および弁体１４６にそれぞれ接触していれば構成は特に制限はない。しかし、高温下や基体ホルダ１１２の回転時でも安定して接触し、かつ基体ホルダ１１２や弁体１４６の押し上げ防止のために、弾性を有するものが望ましく、板バネが好適である。
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図１、図２を用いて説明する。
【００２３】
（堆積膜形成方法）
まず、反応容器１０１の内部に、円筒状基体１０２およびキャップ１１３が装着された基体ホルダ１１２を搬入し、回転保持機構１３０の上に載置した後、ゲート弁１０６の弁体１４６が閉まる。続いて、導電性棒状体１４０が上昇し、導電性棒状体１４０の接続体１４４の第二接触子１４７が基体ホルダ１１２の上面１４２と、導電性棒状体１４０の第一接触子１４５が弁体１４６とそれぞれ接触する。そして、基体ホルダ１１２の長手方向両端が反応容器１０１と電気的に接続され、導通状態となる。このとき、キャップ１１３の上端部が基体ホルダ１１２と接触しているため、基体ホルダ１１２およびキャップ１１３を介して円筒状基体１０２の長手方向両端が反応容器１０１と電気的に接続、導通状態となっている。
【００２４】
その後、真空ポンプユニット（不図示）により排気された反応容器１０１の内部に、ミキシング装置１２１、原料ガス流入バルブ１２２、接続配管１２０および原料ガス導入管１０９を介して、円筒状基体１０２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の内部を所定の圧力になるように、真空計１２６を確認しながら真空ポンプユニット（不図示）の回転周波数を調整する。この調整は、例えば、真空ポンプユニット（不図示）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。
次に、所定の圧力になった後、加熱用ヒータ１０８により円筒状基体１０２の温度を２００［℃］〜４５０［℃］、より好ましくは２５０［℃］〜３５０［℃］の所望の温度に制御する。
【００２５】
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１０２の外周面上に堆積膜の形成を行う。このために、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１２１を介して混合して導入し、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の内部の圧力が１３．３［ｍＰａ］〜１３３０［Ｐａ］の所望の圧力になるように、真空計１２６を確認しながら真空ポンプユニット（不図示）の回転周波数を調整する。
【００２６】
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）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）、六フッ化二ケイ素（Ｓｉ２Ｆ６）のアモルファスシリコン形成用の原料ガス、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）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）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、あるいはこれらの混合ガスを併用してもよい。この際に用いる窒素原子を含むものとしては、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）が挙げられる。酸素原子を含むものとしては、酸素（Ｏ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）が挙げられる。炭素原子を含むものとしては、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）が挙げられる。フッ素原子を含むものとしては、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）、フッ化窒素（ＮＦ３）が挙げられる。また、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、フッ化硼素（ＢＦ３）、ホスフィン（ＰＨ３）の特性改善ガスを同時に放電空間に導入してもよい。
【００２７】
次に、反応容器１０１の内部の圧力が安定した後、高周波電源１１１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１１０を介して円筒状カソード電極１０３に供給することで、高周波グロー放電を生起させる。供給電力は、例えば、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１０２の外周面上に堆積膜が形成される。
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期、あるいは円筒状基体１０２を加熱する段階から、円筒状基体１０２を回転させる。この回転は、０．５［ｒｐｍ］〜２０［ｒｐｍ］、例えば１０［ｒｐｍ］の回転速度とする。こうすることで、円筒状基体１０２の周方向に均一な堆積膜が形成される。
【００２８】
以上のようにして円筒状基体１０２の外周面上に堆積膜が形成される。
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、加熱用ヒータ１０８の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および原料ガス導入管１０９内をパージガス、例えばＡｒやＨｅの様な不活性ガスおよびＮ２の少なくとも一方を用いてパージ処理する。パージ処理完了後、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１１２を反応容器１０１の中から搬出する。搬出の際は、導電性棒状体１４０は下降する。
【００２９】
（クリーニング処理）
その後に、反応容器１０１の中に堆積した堆積膜およびポリシランをクリーニング処理する。手順としては、まず、円筒状基体１０２の替わりに、略同一形状のクリーニング用ダミー基体（不図示）を装着した基体ホルダ１１２を、反応容器１０１に搬入、設置する。
その後、前述と同様に、導電性棒状体１４０を上昇させる。そして、導電性棒状体１４０の上端の第一接触子１４５をゲート弁１０６の弁体１４６に接触させる。
【００３０】
次に、真空ポンプユニット（不図示）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１２１および原料ガス導入管１０９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の内部の圧力を所定の圧力になるように真空計１２６を確認しながら真空ポンプユニット（不図示）の回転周波数を調整する。
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／Ｏ２、ＳＦ６、ＮＦ３、ＣｌＦ３（三フッ化塩素）が挙げられるが、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が挙げられるが、なかでもＡｒを用いることが好ましい。
【００３１】
反応容器１０１の内部の圧力が安定した後、基体ホルダ１１２を回転させる。すなわち、クリーニング処理中に回転台１３１および接続部１４８を駆動させる。この回転は、０．５［ｒｐｍ］〜２０［ｒｐｍ］、例えば１０［ｒｐｍ］の回転速度とする。そして、高周波電源１１１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１１０を介して円筒状カソード電極１０３に供給することで、高周波グロー放電を生起させる。供給電力は、例えば、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の中に導入されたクリーニング性ガスが分解され、反応容器１０１の内部のクリーニング処理が開始される。
【００３２】
次に、例えば所定の時間が経過後、基体ホルダ１１２の回転数を、例えば２［ｒｐｍ］の回転速度とする。こうすることで、クリーニング処理中に回転台１３１および接続部１４８の駆動状態を変化させることになる。このときのクリーニング処理中の基体ホルダ１１２の回転数の変化を図２（ａ）に示している。
図２（ａ）〜（ｃ）は、クリーニング処理中の、基体ホルダ１１２の回転数を示した略図である。それぞれ、横軸はクリーニング処理中の経過時間を示し、縦軸は、クリーニング処理中における基体ホルダ１１２の回転数を示している。
その後、例えば所定の時間が経過後、
クリーニング処理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および原料ガス導入管１０９の内部をパージガス、例えばＡｒやＨｅの様な不活性ガスおよびＮ２の少なくとも一方を用いてパージ処理する。パージ処理完了後、クリーニング用のダミー基体（不図示）が装着された基体ホルダ１１２を反応容器１０１から搬出する。
【００３３】
以上のように構成される本実施形態の堆積膜形成方法によれば、まずクリーニング処理中に、固体潤滑材からなる軸受１３３、軸受１４９に対して軸となる回転台１３１、接続部１４８を駆動させることができる。それにより、固体潤滑材の摺動面部のクリーニング性ガスによる腐食を低減することが可能となる。
これは、固体潤滑材は、自己潤滑材のため、固体潤滑材からなる軸受（軸受１３３および軸受１４９）と、これらに接する軸（回転台１３１および接続部１４８）が摺動することで、常に新しい摺動面が形成される。そのため、固体潤滑材の摺動面部のクリーニング性ガスによる腐食を低減することが可能となる。
【００３４】
逆に、軸受と軸を摺動させずに、クリーニング処理を実施した場合、前述の摺動させる場合と比較すると、加速度的に腐食が進行する。それにより、固体潤滑材の種類によってあるいは、クリーニング条件および処理回数によっては、固体潤滑材の摺動面と摺動相手の面が接着し、摺動が困難になり、さらに導通状態が不安定となる場合が有る。
よって、例えば、回転数を上げることで、新しい摺動面の形成を増加させれば、さらに腐食は低減されることになる。
【００３５】
一方、回転数を上げることで、固体潤滑材の機械的摩耗は増加することになる。そのため、一義的に回転数を上げても、クリーニング性ガスによる腐食は低減できるが、摩耗により回転精度が低下する場合がある。
固体潤滑材のクリーニング性ガスによる腐食の進行速度を決める要因の１つに、固体潤滑材の使用温度が挙げられる。つまり、高温でクリーニング性ガスに接触させる方が、低温で接触させる場合に比べ、腐食の進行が速くなる。
【００３６】
クリーニング処理は、まずクリーニング性ガスが供給される反応容器１０１が主に実施される。その結果、反応容器１０１のクリーニングがまず完了し、その後、排気配管１２３、さらに真空ポンプユニット（不図示）近傍のクリーニング処理が完了していく。
また、クリーニング性ガスが、ポリシランや堆積膜と化学反応する際、上壁１０５、円筒状カソード電極１０３、回転台１３１、排気配管１２３との間で、熱エネルギーの授受が行われる。そのため、反応容器１０１の構成部品や、排気配管１２３の温度が上昇する。
【００３７】
以上より、クリーニング処理の進行に伴い、まず反応容器１０１の内部の温度が上昇し、その後反応容器１０１のクリーニング処理が終了すると、反応容器１０１の内部の温度が低下していく。よって、固体潤滑材は、その設置されている場所によって、クリーニング処理中において使用温度が変化している。
その結果、固体潤滑材の温度が高い状態の時は、回転数を高くすることで、腐食を低減させ、温度が低い状態の時は、回転数を低くすることで、摩耗を低減させることにより、最適な腐食および摩耗の低減を行うことが可能となる。
つまり、本実施形態のような、クリーニング処理中は軸を駆動させ、さらに、クリーニング処理中に軸の駆動状態を変化させることで、摩耗を抑えつつ、固体潤滑材の摺動面部のクリーニング性ガスによる腐食を低減可能となる。
【００３８】
本発明において、駆動状態の変化の仕方は特に制限されるものでは無く、状況に応じて最適な変化がなされる。
例えば、図１に示す堆積膜形成装置においては、クリーニング処理中、反応容器１０１の上下端側の位置に固体潤滑材が設置されている。よって、図２（ａ）に示したように、まずは回転数の高い駆動状態（クリーニング１の条件）でクリーニング処理をし、反応容器１０１の内部のクリーニング処理がほぼ終了した時点で、回転数の低い駆動状態（クリーニング２の条件）に変化させてもよい。
【００３９】
さらに、前述のように固体潤滑材の設置されている位置、さらには、クリーニング処理中のクリーニング性ガスの導入位置、ガス導入量、希釈率、あるいは投入パワー等によって、駆動状態は適宜決定される。例えば、図２（ｂ）のように、クリーニング処理開始からクリーニング１およびクリーニング２のそれぞれにおいて、徐々に回転数を低下させても良い。また、図２（ｃ）のように、クリーニング１ではクリーニング処理初期は徐々に回転数を上げ、その後、一定回転数でクリーニング処理した後に、クリーニング２において回転数を徐々に下げても良い。
【００４０】
前述のように、クリーニング処理は、反応容器１０１の内部から、排気配管１２３、さらに真空ポンプユニット（不図示）近傍の順に処理が、完了していく。そのため、反応容器１０１の内部のクリーニング処理の最中、すなわち固体潤滑材の温度が高い状態のときは、回転数の高い駆動状態（クリーニング１の条件）でクリーニング処理をおこなう。こうすることで、固体潤滑材の腐食を低減させることができるからである。そして、反応容器１０１の内部のクリーニング処理がほぼ終了した後、すなわち固体潤滑材の温度が低い状態のときは、回転数の低い駆動状態（クリーニング２の条件）に変更してクリーニング処理をおこなう。こうすることで、固体潤滑材の摩耗を低減させることができるからである。このように駆動状態を所定の時期に低減させることにより、固体潤滑材の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
本発明において、駆動状態を変化させる時期に関しては特に制限されるのもでは無く、状況に応じて最適な変化がなされる。
例えば、駆動状態をクリーニング１からクリーニング２へ変化させる時期としては、前述のように、固体潤滑材が使用されている反応容器１０１の内部のクリーニング処理が終了する前後となる。時期の判断の仕方に特に制限は無く、例えばクリーニング処理が終了する時間を予め決定し、その時間を用いて、駆動状態を変化させる時期としても良い。
【００４２】
また、堆積膜形成装置１００の一部の温度をモニターし、そのモニター値に基づいて駆動状態を変化させる時期としても良い。
例えば、反応容器１０１の内部の一部を、熱電対等の温度測定器を用いて、その温度をモニターし、モニター値が所定の温度を超えた時点を、駆動状態を変化させる時期としても良い。また、モニター値がピーク値を超えた時点で、あるいはピーク値を超えて所定の時間経過後を、駆動状態を変化させる時期としても良い。
また、例えば、反応容器１０１と排気装置（不図示）間の、排気配管１２３の外部の表面の温度をモニターし、前述のように駆動状態を変化させる時期を決めても良い。
【００４３】
本発明において使用される、固体潤滑材としては特に制限は無く、堆積膜形成条件によって、適宜選択されれば良い。
例えば、ＷＳ２、黒鉛、ＢＮからなる固体潤滑剤は、導電性および耐熱性あり、これらをＷ系合金、Ｃｕ系合金、Ｎｉ系合金からなる金属マトリックス材中に分散させた、固体潤滑材等が挙げられる。
【００４４】
本発明における軸受および軸は、少なくとも一方の摺動面に固体潤滑材を用いていれば、特に制限は無い。
本発明における軸とは、動く部分を示しており、その形態に関しては特に制限は無い。例えば、前述のように円筒状基体１０２を回転させるための、回転台１３１、接続部１４８のような回転運動する形態でもよい。なお、本発明では回転台１３１および接続部１４８の両方を軸とした実施形態を示したが、基体ホルダ１１２を回転させることができる形態であれば、軸はいずれか一方でも構わない。また例えば、部品を上下あるいは前後に移動させるための、往復運動する形態でもよい。往復運動する形態としては、モータとギアを用いた駆動機構、電磁石、エアシリンダなどを好適に用いることができる。
【００４５】
本発明における軸受とは、前述の様な回転運動や往復運動を行う軸に接して荷重を受けて、軸を支持する部品である。軸受の形態としては特に制限は無く、玉や「ころ」の転がり運動を利用した転がり軸受や、潤滑機能を利用したすべり軸受が用いられる。
また、本発明における、駆動とは、前述のように回転運動あるいは往復運動を行っている状態を示している。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下の説明では上述した実施形態において示したものと同じ部分に対しては同じ符号を用いて説明する。
【００４７】
＜実施例１＞
図１に示す堆積膜形成装置１００を用いて、アルミニウムよりなる直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、肉厚３ｍｍの円筒状基体１０２の表面に、表１に示す条件で、堆積膜を形成して図３に示す層構成のａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。符号３０１は円筒状基体、符号３０２は下部阻止層（第１層）、符号３０３は光導電層（第２層）、符号３０４は表面層（第３層）をそれぞれ示す。
【００４８】
本実施においては、表２に示す条件で、クリーニング処理をおこなった。まず、原料ガス導入管１０９を介して表２の「クリーニング１」の条件でクリーニング性ガスを導入した。そして、クリーニング１をおこなっている間は、回転軸である回転台１３１および接続部１４８を駆動させ、円筒状基体１０２の回転数を表２に記載した「クリーニング１」の欄に示すように１０［ｒｐｍ］で回転させた。
【００４９】
クリーニング処理中には、排気メインバルブ１２５と接続されている、反応容器１０１側の排気配管１２３の外部表面に熱電対を取付け、排気配管１２３の外部表面の温度モニターを実施した。そして、排気配管１２３の外部表面の温度が所定の温度（ここでは、温度７０℃）を超えた時点で、反応容器１０１の内部のクリーニング処理が終了したと判断して、クリーニング処理条件を表２に記載の「クリーニング２」に変更した。つまり、回転軸である回転台１３１および接続部１４８の駆動状態を、１０［ｒｐｍ］の回転から２［ｒｐｍ］の回転状態に変更した。回転状態の変更は図２(a)に示した通りである。その後は、予め決定されたクリーニング処理終了時間までクリーニング処理をおこなった。
【００５０】
また、本実施例においては、軸受１３３および軸受１４９としてＷＳ２を含む富士ダイス（株）社製のＦＷ−４３０Ｌを用い、回転軸となる回転台１３１および接続部１４８には、ニッケルを加工したものを使用した。
軸受１３３、軸受１４９および回転台１３１、接続部１４８を新品に交換後、堆積膜の形成及びクリーニング処理を３０回実施した。そして、１回目および、３０回目に作製されたａ−Ｓｉ電子写真感光体に関して、「軸方向帯電ムラ」「周方向帯電ムラ」の評価を以下のように実施した。
【００５１】
（「軸方向帯電ムラ」「周方向帯電ムラ」の評価）
ａ−Ｓｉ電子写真感光体の帯電ムラの評価には、複写機（キヤノン製複写機ｉＲＣ６８８０Ｎ）を表面電位測定用に改造したものを用いた。表面電位を測定する際には、現像器を取り外し、現像器の代わりにａ−Ｓｉ電子写真感光体の軸方向の所定の位置の表面電位を測定できる電位プローブ（ＴＲＥＫ社製Ｍｏｄｅｌ３４４）を装着した。
プロセススピードを２６５ｍｍ／ｓｅｃ、前露光（波長６６０ｎｍのＬＥＤ）の光量を４ｌｘ・ｓとし、主帯電器の電流値を１０００μＡの条件にして電子写真感光体を帯電した。
このとき、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した。そして、電子写真感光体の中央部位置を０位置とし、そこから軸方向に両側夫々４ｃｍ間隔で８点（±４ｃｍ，±８ｃｍ，±12ｃｍ，±16ｃｍ）の合計９点の電位を測定した。
また、各９点について、それぞれ周方向３６点の電位を測定した。
【００５２】
「軸方向帯電ムラ」
軸方向の各９点において、得られた周方向３６点の電位の平均値を求めた。得られた各位置の前記平均値の最大値と最小値の電位差を軸方向帯電ムラとした。
「周方向帯電ムラ」
軸方向の各９点において、得られた周方向３６点の電位の最大値と最小値の電位差を求めた。９点のうちで、電位差が最も大きい値を周方向帯電ムラとした。
得られた結果を表３に示す。いずれの評価も比較例１で得られた１回目に作成されたａ−Ｓｉ電子写真感光体の結果を１００としたときの、相対評価でおこなった。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
＜実施例２＞
本実施例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本実施例においては、以下のようにクリーニング処理をおこなった。まず、原料ガス導入管１０９を介して表２に記載の「クリーニング１」の条件でクリーニング性ガスを導入した。そして、所定の時間をかけて、回転台１３１および接続部１４８の回転速度を、クリーニング処理開始時の０［ｒｐｍ］（静止状態）から、１０［ｒｐｍ］まで直線的に増加させた。本実施例においては、所定の時間とは、あらかじめ同一条件でクリーニング処理を実施した時に、加熱用ヒータの表面に取り付けた熱電対の温度が、室温から温度１００℃になる時間とした。その後回転数は、１０［ｒｐｍ］一定で、クリーニング処理を続けた。
【００５６】
次に、実施例１同様、排気メインバルブ１２５と接続されている、反応容器１０１側の排気配管１２３の外部表面に取付けた熱電対の温度が所定の温度（ここでは、温度５０℃）を超えた時点で、回転数を変化させた。変化の方法は、１０［ｒｐｍ］から、０［ｒｐｍ］（静止状態）まで、予め決定されたクリーニング処理終了時間まで直線的に変化させた。これら、回転数とクリーニング処理の経過時間との関係は、図２（ｃ）に示した通りである。そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
【００５７】
＜実施例３＞
本実施例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本実施例においては、以下のようにクリーニング処理をおこなった。まず、原料ガス導入管１０９を介して表２に記載の「クリーニング１」の条件でクリーニング性ガスを導入した。そして、クリーニング処理開始時に回転軸である回転台１３１および接続部１４８を駆動させ、円筒状基体１０２を回転数１２［ｒｐｍ］で回転させた。そして、予め決定されたクリーニング１の終了時間まで回転数を直線的に変化させ、クリーニング１の終了時に回転数を８［ｒｐｍ］とした。本実施例において、予め決定されたクリーニング１の終了時間とは、予め同一条件でクリーニング処理を実施した時に、加熱用ヒータの表面に取り付けた熱電対の温度が、室温から温度１１０℃になる時間とした。次に予め決定されたクリーニング処理時間まで、回転数を８［ｒｐｍ］から０［ｒｐｍ］（静止状態）まで直線的に変化させた。これら、回転数とクリーニング処理の経過時間との関係は、図２（ｂ）に示した通りである。そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
【００５８】
＜比較例１＞
本比較例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本比較例では、クリーニング処理中に、円筒状基体１０２の回転数を０［ｒｐｍ］の停止状態でおこなった。
そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
＜比較例２＞
本比較例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本比較例では、クリーニング処理中の、円筒状基体１０２の回転数を１０［ｒｐｍ］一定とし、クリーニング処理中に駆動を変化させなかった。
そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
＜比較例３＞
本比較例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本比較例では、クリーニング処理中の、円筒状基体１０２の回転数を２［ｒｐｍ］一定とし、クリーニング処理中に駆動を変化させなかった。
そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表３から明らかなように、本発明の堆積膜形成方法によれば、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の電気特性の均一性が、達成可能であることが判った。
この理由に関しては、以下のように推測される。
３０回目のクリーニング処理終了後、円筒状基体１０２およびキャップ１１３が装着された基体ホルダ１１２を反応容器１０１の内部に設置し、図１の状態で反応容器１０１の内部の圧力を大気状態にした。その後、ゲート弁１０６を取り除き、円筒状基体１０２の表面と、導電性棒状体１４０の表面との導通に関してチェックをおこなった。円筒状基体１０２を堆積膜形成時と同じ１０［ｒｐｍ］で回転させ、円筒状基体１０２の表面と導電性棒状体１４０の表面間の抵抗をテスターにて測定をおこなったところ、実施例１、実施例２、実施例３、および比較例２に関しては、回転中も安定していた。一方、比較例１に関しては、回転中に、十数Ωの変動が観察され、比較例３に関しては、回転中に数Ωの変動が観察された。そこで、比較例１および比較例３に関しては、軸受１４９を新品に交換したところ、実施例１及び比較例２と同様、回転中も安定した。
このことから、比較例１及び比較例３において抵抗が変動したのは、固体潤滑材からなる軸受１４９の劣化が原因と考えられる。
【００６１】
また、実施例１、実施例２、実施例３、比較例２、および比較例３から、クリーニング処理中に軸１４９を駆動させることで、接続部１４８との摺動面における固体潤滑材の変質が抑制され、導通の安定性が向上することが分かった。さらに、比較例２と比較例３から、回転数が高いほど、導通の安定性の向上が得られることが分かった。このように、クリーニング処理中に軸を駆動させることで、円筒状基体１０２の上下方向でのインピーダンスの不均一が大幅に軽減される。そのため、上下方向でのプラズマの均一性が向上し、長期使用後も均一な堆積膜形成が可能であることが分かった。
さらに、前述と同様に円筒状基体１０２を１０［ｒｐｍ］で回転させ、円筒状基体１０２の中央部の表面で、回転時の振れを、ダイヤルゲージを用いて測定したところ、実施例１実施例２、および実施例３に関しては、ビビリや偏芯が極めて小さいことが分かった。一方、比較例１においては、顕著なビビリが観測された。軸受１３３および軸受１４９周辺を観察したところ、それぞれ、軸となる相手側の摺動面において、固体潤滑材の一部が変質した、微小な固着物があるのが観察され、その影響で円滑に摺動していないことが分かった。
【００６２】
一方、比較例２、比較例３においては、偏芯量が実施例１や実施例２、実施例３に比べ大きく、不定期ではあるが、短時間なビビリの発生が観測された。軸受１３３および軸受１４９を観察したところ、軸となる相手側と摺動している面の摩耗が、実施例１や実施例２、実施例３に比べ、進行していることが分かった。そのため、軸受と軸との摺動面部分に隙間が生じ、それが原因で偏芯量が大きくなり、突発的にビビリが発生していると考えられる。摩耗量が実施例１や実施例２、実施例３に比べ増加している原因に関しては、以下のように推測される。
【００６３】
実施例１、実施例２、および実施例３と、比較例３とを比べた場合、「クリーニング１」においては、実施例１、実施例２、および実施例３の方が、回転数が多いので、クリーニング性ガスによる腐食の進行は低減される。しかし、回転数が多いので、摩耗に関しては進行し易くなる。
「クリーニング２」においては、回転数には差は無い。「クリーニング２」においては、反応容器１０１の内部のクリーニング処理（クリーニング１）が終了しているため、固体潤滑材の温度は低下し、腐食が進行し難い状態となっている。
一方、腐食部分と、腐食無しの部分を比較した場合、同一の回転数であっても、腐食が進行している方が摩耗量は多くなる。これは、腐食により、本来の円滑な摺動が達成できていないので、摩耗量が増加してしまうからである。
よって、実施例１、実施例２、および実施例３は、腐食が進行し易い「クリーニング１」で腐食を抑制することで、腐食の影響による摩耗量の増加を抑制している。一方、比較例３は、「クリーニング１」での腐食の抑制が充分でないため、実施例１、実施例２、および実施例３よりは、回転数が低いので機械的摩耗条件は有利であるが、腐食による摩耗量の増加が顕著となる。そのため、実施例１、実施例２、および実施例３に比べて、クリーニング２の段階において摩耗量が増加していると考えられる。
【００６４】
次に、実施例１、実施例２、および実施例３と、比較例２とを比べた場合、「クリーニング２」においては、実施例１、実施例２、および実施例３の方が、回転数が少ないので、クリーニング性ガスによる腐食は進行し易くなり、回転数が少ないので、摩耗に関しては進行し難くなる。しかし、「クリーニング２」においては、反応容器１０１の内部のクリーニング処理（クリーニング１）が終了しているため、固体潤滑材の温度は低下し、腐食が進行し難い状態である。よって、機械的な摩耗条件が有利である実施例１、実施例２、および実施例３の方が、摩耗量が少なくなっていると考えられる。
以上のように、本発明によれば、固体潤滑材の温度が高く、腐食が進行し易い状態の時は、回転数を高くすることで、腐食を低減させている。さらに、温度が低く、腐食が進行し難い状態の時は、回転数を低くすることで、摩耗を低減させることにより、最適な腐食および摩耗の低減を行うことが可能となる。
【００６５】
その結果、本発明によれば、クリーニング処理中は軸を駆動させ、さらに、クリーニング処理中に前記駆動状態を変化させることで、固体潤滑材のクリーニング性ガスによる腐食および摩擦によるダメージを低減させることができる。これにより、安定して均一性な堆積膜を形成することができる。
よって、メンテナンス頻度を低減しても安定して均一な堆積膜が形成できるので、安価に堆積膜を形成することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１００ 堆積膜形成装置
１０１ 反応容器
１０２ 円筒状基体
１０３ 円筒状カソード電極
１０４ 絶縁体
１０５ 上壁
１０６ ゲート弁
１０７ 底壁
１０８ 加熱用ヒータ
１０９ 原料ガス導入管
１１０ マッチングボックス
１１１ 高周波電源
１１２ 基体ホルダ
１１３ キャップ
１２０ 接続配管
１２１ ミキシング装置
１２２ 原料ガス流入バルブ
１２３ 排気配管
１２４ 排気口
１２５ 排気メインバルブ
１２６ 真空計
１３０ 回転保持機構
１３１ 回転台（軸）
１３２ 支柱
１３３ 軸受
１３４ モータ
１４０ 導電性棒状体
１４１ 移動装置
１４２ 上面
１４３ 穴
１４４ 接続体
１４５ 第一接触子
１４６ 弁体
１４７ 第二接触子
１４８ 接続部（軸）
１４９ 軸受
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非単結晶材料で構成された半導体用の堆積膜が提案されている。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。）が光受容部材として用いられている。このような光受容部材は、例えば半導体デバイス、電子写真感光体デバイス、画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力デバイス、その他各種エレクトロニクス素子、光学素子に、素子部材として用いることができる。
【０００３】
この種の堆積膜を形成するための方法についても各種提案されている。例えば真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等である。なかでもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスに、ＤＣ電力やＲＦ高周波電力を引加して、原料ガスを分解し、円筒状基体の外周面上に堆積膜を形成する方法は、電子写真感光体の形成方法等において、現在、実用化が進んでいる。
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。そのために、原料ガスの供給や排気方法を工夫したり、堆積膜が形成される被処理基体を回転させたり、プラズマＣＶＤ法を用いる場合にはプラズマを均一にする方策を採ったりすることが有効であることが示されている。
【０００４】
一方、前述のように、所定の基体の外周面上に堆積膜を形成する場合、堆積膜を形成する反応容器内の他の構成部材等に堆積膜、あるいは粉体状の重合物(以下ポリシランと略記す)が堆積してしまう場合がある。例えば、グロー放電分解によるプラズマＣＶＤ法により堆積膜を形成する場合には、反応容器の内側の基体以外の部分である、対向電極あるいは反応容器の内壁に堆積膜あるいはポリシランが形成される。
これらの堆積膜あるいはポリシランは、次回の堆積膜形成時に形成される堆積膜中に不純物として取り込まれる場合が有る。その結果、得られる膜の特性を悪化させたり、あるいは基体の上にポリシランが付着し、形成された堆積膜に欠陥を形成したりする場合がある。
こうしたことから、数回の堆積膜形成サイクル後、あるいは堆積膜形成サイクル毎に反応容器の内部を清掃し、目的とする堆積膜形成箇所以外の部分に堆積した堆積膜あるいはポリシランを除去することが行なわれる。
【０００５】
その際の清掃方法として、気相化学反応により、堆積膜あるいはポリシランを形成している元素を気相分子で還元し、クリーニングするいわゆるドライエッチングクリーニング方法が提案されている。
ドライエッチングクリーニング方法（以降、単に「クリーニング処理」と略す）は、ＣlＦ3ガス、ＣＦ4ガス、ＮＦ3ガス、ＳＦ6等のいわゆるクリーニング性ガスを、反応容器の内部に導入する。そして、プラズマ、熱、光等のエネルギーにより励起状態とし、堆積膜あるいはポリシランと反応させ、それらの元素を気相分子とし、排気手段によって排除してクリーニングすることが行われている。
特許文献１には、ＣlＦ、ＣlＦ3、ＣlＦ5のうち少なくとも１種を含有するクリーニング性ガスを用いたクリーニング処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７２０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、例えば、電子写真装置の画像特性向上のために電子写真装置内の光学露光装置、現像装置、転写装置等の改良がなされた結果、電子写真感光体においても従来以上の特性の均一性の向上が求められるようになった。そのため、前述のようにクリーニング処理を行う場合、以下のような問題が生じる場合がある。
例えば、回転手段の支持部材の摺動面に設置される固体潤滑材は、一般的には耐食性、耐摩耗性に優れた材料であるが、使用する状況（場所、環境）や、クリーニング処理条件等によっては、まったく腐食が進行しないわけではない。具体的には、固体潤滑材表面にクリーニング性ガスが作用することにより腐食（酸化）が生じ、その結果、固体潤滑材を介しての基体の導通状態が不安定になる場合が有る。また、腐食による変質で摩耗が増加し、円滑な摺動が行えなくなり回転精度が低下してしまう場合が有る。その結果、堆積膜の均一性が低下する場合が有る。
さらには、このような状況で長期間使用した場合、固体潤滑材が相手面と接着し、摺動が困難な場合が有る。その結果、堆積膜の均一性がさらに低下する場合が有る。
【０００８】
クリーニング性ガスを使用した場合における以上のような問題点に鑑みて、実使用時には、一定回数のクリーニング処理を実施した後、堆積膜形成装置を停止させ、固体潤滑材を交換する等の対処がなされている。しかし、この対処方法によれば、装置の稼働率が低下し、部品交換によるコストの増加といった問題がある。
別の対処法として、クリーニング性ガスの使用時に、希釈ガスにより極めて低い濃度に希釈して用いるという方法がある。しかし、この場合、クリーニングに要する時間が増加し、製造タクトタイムがアップするという問題がある。その結果、堆積膜の製造コストが増加してしまう。
【０００９】
以上述べた如く、クリーニング性ガスを使用する際の上述した問題点を解決し、固体潤滑材が受ける腐食や摩擦による堆積膜の不均一化を抑制し、安定して、かつ安価に均一な堆積膜を形成する方法が望まれている。
本発明は、均一な堆積膜を安価に安定して製造可能な、堆積膜形成方法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】
本発明に係る堆積膜形成方法は、反応容器と、該反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入する手段と、該クリーニング性ガスを排気する手段と、前記反応容器の内部に基体を設置するための基体ホルダと、該基体ホルダを回転運動又は往復運動させるための軸と、該軸を支持する軸受とを備え、前記軸および軸受の摺動面のうち少なくとも一方が固体潤滑材からなる堆積膜形成装置を用いて前記基体の外周面上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であって、前記基体の外周面上に堆積膜を形成させた後に、前記反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入し、前記軸を回転運動又は往復運動させながらクリーニング処理をおこない、前記クリーニング処理中に前記回転運動又は往復運動の駆動状態を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固体潤滑材のクリーニング性ガスによる腐食や駆動による摩耗を低減させ、安定して均一な堆積膜を形成することができる。また、製造タクトタイムをアップさせずに、製造装置のメンテナンスの頻度を低減できるので、安価に堆積膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ａ−Ｓｉ電子写真感光体の製造装置の一例を示す模式図である。
【図２】クリーニング処理中の回転数を示すグラフである。
【図３】ａ−Ｓｉ電子写真感光体の層構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
（堆積膜形成装置）
図１は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）−ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、電子写真感光体を製造するための堆積膜形成装置１００の一例を模式的に示した図である。堆積膜形成装置１００は、プラズマ処理によって円筒状基体１０２に堆積膜を形成する装置である。円筒状カソード電極１０３、絶縁体１０４、上壁１０５、ゲート弁１０６、底壁１０７により、減圧可能な反応容器１０１を形成している。
【００１４】
円筒状基体１０２は、使用目的に応じた材質であればよい。円筒状基体１０２の材質としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタンやこれらの合金を用いることができる。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優れている。この場合、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。
【００１５】
反応容器１０１の内部には、加熱用ヒータ１０８が設けられている。加熱用ヒータ１０８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。
また、反応容器１０１の内部には、反応容器１０１の内部に原料ガスを導入するための原料ガス導入管（原料ガス導入手段）１０９が設けられている。原料ガス導入管１０９は、保持される円筒状基体１０２の長手方向に平行に延びている。原料ガス導入管１０９は接続配管１２０を介して、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１２１と、原料ガス流入バルブ１２２からなるガス供給系に接続されている。
【００１６】
堆積膜形成装置１００が備える排気系は、排気手段である真空ポンプユニット（不図示）が、排気配管１２３を介して、底壁１０７の排気口１２４に接続されている。排気配管１２３には、排気メインバルブ１２５が設けられている。また、反応容器１０１には、その内部の圧力を測定する真空計１２６が取り付けられている。これらを用いて、反応容器１０１の内部を、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。
【００１７】
円筒状カソード電極１０３には、整合回路を有するマッチングボックス１１０を介して高周波電源（印加手段）１１１が電気的に接続されている。円筒状カソード電極１０３の上下は、セラミックスからなる絶縁体１０４により上壁１０５および底壁１０７と絶縁されている。上壁１０５には反応容器１０１の内部と外部とを連通させる開閉部であるゲート弁１０６が設置されており、ここから反応容器１０１に、円筒状基体１０２を保持する基体ホルダ１１２が搬入・搬出・設置される。
【００１８】
反応容器１０１の下部には、円筒状基体１０２およびキャップ１１３が装着された基体ホルダ１１２の長手方向の一端側を回転可能に保持する回転保持機構１３０が設けられている。この回転保持機構１３０は、基体ホルダ１１２を回転させるための回転台１３１と、この回転台１３１を支持する支柱１３２と、支柱１３２に設置された固体潤滑材からなる軸受１３３を有している。回転台１３１は、モータ１３４により回転させられる。軸受１３３は、支柱１３２に固定されており、回転台１３１と接する面に摺動面を形成している。したがって、円筒状基体１０２は、基体ホルダ１１２上に装着された状態で、回転台１３１と共に支柱１３２および軸受１３３を中心として回転させることができる。このとき、回転保持機構１３０は全て導電部材で構成されているため、基体ホルダ１１２と底壁１０７は電気的に接続する状態となる。
【００１９】
また、反応容器１０１の内部には、導電性棒状体１４０が回転保持機構１３０の支柱１３２および加熱用ヒータ１０８の内部を貫通するようにして設けられている。この導電性棒状体１４０は、底壁１０７を貫通し、底壁１０７の下部に設置された移動装置１４１に接続されている。この移動装置１４１によって、導電性棒状体１４０は基体ホルダ１１２の長手方向に移動可能となっている。移動装置１４１は、反応容器１０１の気密を保持するためのベローおよび導電性棒状体１４０を移動可能とするためのエアーシリンダ（共に不図示）により構成されている。なお、移動装置１４１には特に制限は無く、空圧、油圧、水圧を用いたシリンダ機構による駆動方式や、電動モータを用いたボールネジ機構を用いた駆動方式でも良い。
【００２０】
基体ホルダ１１２が回転台１３１に載置された後、導電性棒状体１４０は、基体ホルダ１１２の上面１４２の中央に形成された穴１４３を通り、上昇する。
導電性棒状体１４０は導電性の接続体１４４を有しており、導電性棒状体１４０が上昇することで、接続体１４４は基体ホルダ１１２の上面１４２に接触し、基体ホルダ１１２と導電性棒状体１４０が導通する構成となっている。さらに導電性棒状体１４０の上端には第一接触子１４５が設けられている。
導電性棒状体１４０が上昇することで、この第一接触子１４５が基体ホルダ１１２のゲート弁１０６の弁体１４６に接触し、ゲート弁１０６と導電性棒状体１４０が導通する構成となっている。なお、導電性棒状体１４０は基体ホルダ１１２を反応容器１０１の内部への搬入・搬出する時に収縮して、設置時に最終的に基体ホルダ１１２およびゲート弁１０６と接触し導通がなされるような伸縮可能なものでも良い。
【００２１】
導電性棒状体１４０の接続体１４４は、固体潤滑材からなる軸受１４９、および基体ホルダ１１２の上面１４２に接触する導電性の第二接触子１４７を備えた接続部１４８を有する。軸受１４９は、導電性棒状体１４０に固定されており、接続部１４８と接触する面に摺動面を形成している。基体ホルダ１１２の回転時は、導電性棒状体１４０は静止し、接続部１４８が、導電性棒状体１４５および軸受１４９を中心として基体ホルダ１１２に連れ回りする構成になっている。
【００２２】
接続部１４４の第二接触子１４７および導電性棒状体１４０の上端の第一接触子１４５は導電性の材料であれば特に制限は無い。第一接触子１４５及び第二接触子１４７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。なかでも、発塵や繰り返し使用時の耐久性の点からステンレスが最適である。また、第二接触子１４７および第一接触子１４５は、それぞれ上面１４２および弁体１４６にそれぞれ接触していれば構成は特に制限はない。しかし、高温下や基体ホルダ１１２の回転時でも安定して接触し、かつ基体ホルダ１１２や弁体１４６の押し上げ防止のために、弾性を有するものが望ましく、板バネが好適である。
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図１、図２を用いて説明する。
【００２３】
（堆積膜形成方法）
まず、反応容器１０１の内部に、円筒状基体１０２およびキャップ１１３が装着された基体ホルダ１１２を搬入し、回転保持機構１３０の上に載置した後、ゲート弁１０６の弁体１４６が閉まる。続いて、導電性棒状体１４０が上昇し、導電性棒状体１４０の接続体１４４の第二接触子１４７が基体ホルダ１１２の上面１４２と、導電性棒状体１４０の第一接触子１４５が弁体１４６とそれぞれ接触する。そして、基体ホルダ１１２の長手方向両端が反応容器１０１と電気的に接続され、導通状態となる。このとき、キャップ１１３の上端部が基体ホルダ１１２と接触しているため、基体ホルダ１１２およびキャップ１１３を介して円筒状基体１０２の長手方向両端が反応容器１０１と電気的に接続、導通状態となっている。
【００２４】
その後、真空ポンプユニット（不図示）により排気された反応容器１０１の内部に、ミキシング装置１２１、原料ガス流入バルブ１２２、接続配管１２０および原料ガス導入管１０９を介して、円筒状基体１０２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の内部を所定の圧力になるように、真空計１２６を確認しながら真空ポンプユニット（不図示）の回転周波数を調整する。この調整は、例えば、真空ポンプユニット（不図示）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。
次に、所定の圧力になった後、加熱用ヒータ１０８により円筒状基体１０２の温度を２００［℃］〜４５０［℃］、より好ましくは２５０［℃］〜３５０［℃］の所望の温度に制御する。
【００２５】
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１０２の外周面上に堆積膜の形成を行う。このために、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１２１を介して混合して導入し、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の内部の圧力が１３．３［ｍＰａ］〜１３３０［Ｐａ］の所望の圧力になるように、真空計１２６を確認しながら真空ポンプユニット（不図示）の回転周波数を調整する。
【００２６】
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）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）、六フッ化二ケイ素（Ｓｉ２Ｆ６）のアモルファスシリコン形成用の原料ガス、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）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）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、あるいはこれらの混合ガスを併用してもよい。この際に用いる窒素原子を含むものとしては、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）が挙げられる。酸素原子を含むものとしては、酸素（Ｏ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）が挙げられる。炭素原子を含むものとしては、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）が挙げられる。フッ素原子を含むものとしては、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）、フッ化窒素（ＮＦ３）が挙げられる。また、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、フッ化硼素（ＢＦ３）、ホスフィン（ＰＨ３）の特性改善ガスを同時に放電空間に導入してもよい。
【００２７】
次に、反応容器１０１の内部の圧力が安定した後、高周波電源１１１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１１０を介して円筒状カソード電極１０３に供給することで、高周波グロー放電を生起させる。供給電力は、例えば、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１０２の外周面上に堆積膜が形成される。
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期、あるいは円筒状基体１０２を加熱する段階から、円筒状基体１０２を回転させる。この回転は、０．５［ｒｐｍ］〜２０［ｒｐｍ］、例えば１０［ｒｐｍ］の回転速度とする。こうすることで、円筒状基体１０２の周方向に均一な堆積膜が形成される。
【００２８】
以上のようにして円筒状基体１０２の外周面上に堆積膜が形成される。
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、加熱用ヒータ１０８の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および原料ガス導入管１０９内をパージガス、例えばＡｒやＨｅの様な不活性ガスおよびＮ２の少なくとも一方を用いてパージ処理する。パージ処理完了後、円筒状基体１０２が装着された基体ホルダ１１２を反応容器１０１の中から搬出する。搬出の際は、導電性棒状体１４０は下降する。
【００２９】
（クリーニング処理）
その後に、反応容器１０１の中に堆積した堆積膜およびポリシランをクリーニング処理する。手順としては、まず、円筒状基体１０２の替わりに、略同一形状のクリーニング用ダミー基体（不図示）を装着した基体ホルダ１１２を、反応容器１０１に搬入、設置する。
その後、前述と同様に、導電性棒状体１４０を上昇させる。そして、導電性棒状体１４０の上端の第一接触子１４５をゲート弁１０６の弁体１４６に接触させる。
【００３０】
次に、真空ポンプユニット（不図示）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１２１および原料ガス導入管１０９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の内部の圧力を所定の圧力になるように真空計１２６を確認しながら真空ポンプユニット（不図示）の回転周波数を調整する。
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／Ｏ２、ＳＦ６、ＮＦ３、ＣｌＦ３（三フッ化塩素）が挙げられるが、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が挙げられるが、なかでもＡｒを用いることが好ましい。
【００３１】
反応容器１０１の内部の圧力が安定した後、基体ホルダ１１２を回転させる。すなわち、クリーニング処理中に回転台１３１および接続部１４８を駆動させる。この回転は、０．５［ｒｐｍ］〜２０［ｒｐｍ］、例えば１０［ｒｐｍ］の回転速度とする。そして、高周波電源１１１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１１０を介して円筒状カソード電極１０３に供給することで、高周波グロー放電を生起させる。供給電力は、例えば、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の中に導入されたクリーニング性ガスが分解され、反応容器１０１の内部のクリーニング処理が開始される。
【００３２】
次に、例えば所定の時間が経過後、基体ホルダ１１２の回転数を、例えば２［ｒｐｍ］の回転速度とする。こうすることで、クリーニング処理中に回転台１３１および接続部１４８の駆動状態を変化させることになる。このときのクリーニング処理中の基体ホルダ１１２の回転数の変化を図２（ａ）に示している。
図２（ａ）〜（ｃ）は、クリーニング処理中の、基体ホルダ１１２の回転数を示した略図である。それぞれ、横軸はクリーニング処理中の経過時間を示し、縦軸は、クリーニング処理中における基体ホルダ１１２の回転数を示している。
その後、例えば所定の時間が経過後、
クリーニング処理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および原料ガス導入管１０９の内部をパージガス、例えばＡｒやＨｅの様な不活性ガスおよびＮ２の少なくとも一方を用いてパージ処理する。パージ処理完了後、クリーニング用のダミー基体（不図示）が装着された基体ホルダ１１２を反応容器１０１から搬出する。
【００３３】
以上のように構成される本実施形態の堆積膜形成方法によれば、まずクリーニング処理中に、固体潤滑材からなる軸受１３３、軸受１４９に対して軸となる回転台１３１、接続部１４８を駆動させることができる。それにより、固体潤滑材の摺動面部のクリーニング性ガスによる腐食を低減することが可能となる。
これは、固体潤滑材は、自己潤滑材のため、固体潤滑材からなる軸受（軸受１３３および軸受１４９）と、これらに接する軸（回転台１３１および接続部１４８）が摺動することで、常に新しい摺動面が形成される。そのため、固体潤滑材の摺動面部のクリーニング性ガスによる腐食を低減することが可能となる。
【００３４】
逆に、軸受と軸を摺動させずに、クリーニング処理を実施した場合、前述の摺動させる場合と比較すると、加速度的に腐食が進行する。それにより、固体潤滑材の種類によってあるいは、クリーニング条件および処理回数によっては、固体潤滑材の摺動面と摺動相手の面が接着し、摺動が困難になり、さらに導通状態が不安定となる場合が有る。
よって、例えば、回転数を上げることで、新しい摺動面の形成を増加させれば、さらに腐食は低減されることになる。
【００３５】
一方、回転数を上げることで、固体潤滑材の機械的摩耗は増加することになる。そのため、一義的に回転数を上げても、クリーニング性ガスによる腐食は低減できるが、摩耗により回転精度が低下する場合がある。
固体潤滑材のクリーニング性ガスによる腐食の進行速度を決める要因の１つに、固体潤滑材の使用温度が挙げられる。つまり、高温でクリーニング性ガスに接触させる方が、低温で接触させる場合に比べ、腐食の進行が速くなる。
【００３６】
クリーニング処理は、まずクリーニング性ガスが供給される反応容器１０１が主に実施される。その結果、反応容器１０１のクリーニングがまず完了し、その後、排気配管１２３、さらに真空ポンプユニット（不図示）近傍のクリーニング処理が完了していく。
また、クリーニング性ガスが、ポリシランや堆積膜と化学反応する際、上壁１０５、円筒状カソード電極１０３、回転台１３１、排気配管１２３との間で、熱エネルギーの授受が行われる。そのため、反応容器１０１の構成部品や、排気配管１２３の温度が上昇する。
【００３７】
以上より、クリーニング処理の進行に伴い、まず反応容器１０１の内部の温度が上昇し、その後反応容器１０１のクリーニング処理が終了すると、反応容器１０１の内部の温度が低下していく。よって、固体潤滑材は、その設置されている場所によって、クリーニング処理中において使用温度が変化している。
その結果、固体潤滑材の温度が高い状態の時は、回転数を高くすることで、腐食を低減させ、温度が低い状態の時は、回転数を低くすることで、摩耗を低減させることにより、最適な腐食および摩耗の低減を行うことが可能となる。
つまり、本実施形態のような、クリーニング処理中は軸を駆動させ、さらに、クリーニング処理中に軸の駆動状態を変化させることで、摩耗を抑えつつ、固体潤滑材の摺動面部のクリーニング性ガスによる腐食を低減可能となる。
【００３８】
本発明において、駆動状態の変化の仕方は特に制限されるものでは無く、状況に応じて最適な変化がなされる。
例えば、図１に示す堆積膜形成装置においては、クリーニング処理中、反応容器１０１の上下端側の位置に固体潤滑材が設置されている。よって、図２（ａ）に示したように、まずは回転数の高い駆動状態（クリーニング１の条件）でクリーニング処理をし、反応容器１０１の内部のクリーニング処理がほぼ終了した時点で、回転数の低い駆動状態（クリーニング２の条件）に変化させてもよい。
【００３９】
さらに、前述のように固体潤滑材の設置されている位置、さらには、クリーニング処理中のクリーニング性ガスの導入位置、ガス導入量、希釈率、あるいは投入パワー等によって、駆動状態は適宜決定される。例えば、図２（ｂ）のように、クリーニング処理開始からクリーニング１およびクリーニング２のそれぞれにおいて、徐々に回転数を低下させても良い。また、図２（ｃ）のように、クリーニング１ではクリーニング処理初期は徐々に回転数を上げ、その後、一定回転数でクリーニング処理した後に、クリーニング２において回転数を徐々に下げても良い。
【００４０】
前述のように、クリーニング処理は、反応容器１０１の内部から、排気配管１２３、さらに真空ポンプユニット（不図示）近傍の順に処理が、完了していく。そのため、反応容器１０１の内部のクリーニング処理の最中、すなわち固体潤滑材の温度が高い状態のときは、回転数の高い駆動状態（クリーニング１の条件）でクリーニング処理をおこなう。こうすることで、固体潤滑材の腐食を低減させることができるからである。そして、反応容器１０１の内部のクリーニング処理がほぼ終了した後、すなわち固体潤滑材の温度が低い状態のときは、回転数の低い駆動状態（クリーニング２の条件）に変更してクリーニング処理をおこなう。こうすることで、固体潤滑材の摩耗を低減させることができるからである。このように駆動状態を所定の時期に低減させることにより、固体潤滑材の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
本発明において、駆動状態を変化させる時期に関しては特に制限されるのもでは無く、状況に応じて最適な変化がなされる。
例えば、駆動状態をクリーニング１からクリーニング２へ変化させる時期としては、前述のように、固体潤滑材が使用されている反応容器１０１の内部のクリーニング処理が終了する前後となる。時期の判断の仕方に特に制限は無く、例えばクリーニング処理が終了する時間を予め決定し、その時間を用いて、駆動状態を変化させる時期としても良い。
【００４２】
また、堆積膜形成装置１００の一部の温度をモニターし、そのモニター値に基づいて駆動状態を変化させる時期としても良い。
例えば、反応容器１０１の内部の一部を、熱電対等の温度測定器を用いて、その温度をモニターし、モニター値が所定の温度を超えた時点を、駆動状態を変化させる時期としても良い。また、モニター値がピーク値を超えた時点で、あるいはピーク値を超えて所定の時間経過後を、駆動状態を変化させる時期としても良い。
また、例えば、反応容器１０１と排気装置（不図示）間の、排気配管１２３の外部の表面の温度をモニターし、前述のように駆動状態を変化させる時期を決めても良い。
【００４３】
本発明において使用される、固体潤滑材としては特に制限は無く、堆積膜形成条件によって、適宜選択されれば良い。
例えば、ＷＳ２、黒鉛、ＢＮからなる固体潤滑剤は、導電性および耐熱性あり、これらをＷ系合金、Ｃｕ系合金、Ｎｉ系合金からなる金属マトリックス材中に分散させた、固体潤滑材等が挙げられる。
【００４４】
本発明における軸受および軸は、少なくとも一方の摺動面に固体潤滑材を用いていれば、特に制限は無い。
本発明における軸とは、動く部分を示しており、その形態に関しては特に制限は無い。例えば、前述のように円筒状基体１０２を回転させるための、回転台１３１、接続部１４８のような回転運動する形態でもよい。なお、本発明では回転台１３１および接続部１４８の両方を軸とした実施形態を示したが、基体ホルダ１１２を回転させることができる形態であれば、軸はいずれか一方でも構わない。また例えば、部品を上下あるいは前後に移動させるための、往復運動する形態でもよい。往復運動する形態としては、モータとギアを用いた駆動機構、電磁石、エアシリンダなどを好適に用いることができる。
【００４５】
本発明における軸受とは、前述の様な回転運動や往復運動を行う軸に接して荷重を受けて、軸を支持する部品である。軸受の形態としては特に制限は無く、玉や「ころ」の転がり運動を利用した転がり軸受や、潤滑機能を利用したすべり軸受が用いられる。
また、本発明における、駆動とは、前述のように回転運動あるいは往復運動を行っている状態を示している。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下の説明では上述した実施形態において示したものと同じ部分に対しては同じ符号を用いて説明する。
【００４７】
＜実施例１＞
図１に示す堆積膜形成装置１００を用いて、アルミニウムよりなる直径８４ｍｍ、長さ３８１ｍｍ、肉厚３ｍｍの円筒状基体１０２の表面に、表１に示す条件で、堆積膜を形成して図３に示す層構成のａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。符号３０１は円筒状基体、符号３０２は下部阻止層（第１層）、符号３０３は光導電層（第２層）、符号３０４は表面層（第３層）をそれぞれ示す。
【００４８】
本実施においては、表２に示す条件で、クリーニング処理をおこなった。まず、原料ガス導入管１０９を介して表２の「クリーニング１」の条件でクリーニング性ガスを導入した。そして、クリーニング１をおこなっている間は、回転軸である回転台１３１および接続部１４８を駆動させ、円筒状基体１０２の回転数を表２に記載した「クリーニング１」の欄に示すように１０［ｒｐｍ］で回転させた。
【００４９】
クリーニング処理中には、排気メインバルブ１２５と接続されている、反応容器１０１側の排気配管１２３の外部表面に熱電対を取付け、排気配管１２３の外部表面の温度モニターを実施した。そして、排気配管１２３の外部表面の温度が所定の温度（ここでは、温度７０℃）を超えた時点で、反応容器１０１の内部のクリーニング処理が終了したと判断して、クリーニング処理条件を表２に記載の「クリーニング２」に変更した。つまり、回転軸である回転台１３１および接続部１４８の駆動状態を、１０［ｒｐｍ］の回転から２［ｒｐｍ］の回転状態に変更した。回転状態の変更は図２(a)に示した通りである。その後は、予め決定されたクリーニング処理終了時間までクリーニング処理をおこなった。
【００５０】
また、本実施例においては、軸受１３３および軸受１４９としてＷＳ２を含む富士ダイス（株）社製のＦＷ−４３０Ｌを用い、回転軸となる回転台１３１および接続部１４８には、ニッケルを加工したものを使用した。
軸受１３３、軸受１４９および回転台１３１、接続部１４８を新品に交換後、堆積膜の形成及びクリーニング処理を３０回実施した。そして、１回目および、３０回目に作製されたａ−Ｓｉ電子写真感光体に関して、「軸方向帯電ムラ」「周方向帯電ムラ」の評価を以下のように実施した。
【００５１】
（「軸方向帯電ムラ」「周方向帯電ムラ」の評価）
ａ−Ｓｉ電子写真感光体の帯電ムラの評価には、複写機（キヤノン製複写機ｉＲＣ６８８０Ｎ）を表面電位測定用に改造したものを用いた。表面電位を測定する際には、現像器を取り外し、現像器の代わりにａ−Ｓｉ電子写真感光体の軸方向の所定の位置の表面電位を測定できる電位プローブ（ＴＲＥＫ社製Ｍｏｄｅｌ３４４）を装着した。
プロセススピードを２６５ｍｍ／ｓｅｃ、前露光（波長６６０ｎｍのＬＥＤ）の光量を４ｌｘ・ｓとし、主帯電器の電流値を１０００μＡの条件にして電子写真感光体を帯電した。
このとき、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した。そして、電子写真感光体の中央部位置を０位置とし、そこから軸方向に両側夫々４ｃｍ間隔で８点（±４ｃｍ，±８ｃｍ，±12ｃｍ，±16ｃｍ）の合計９点の電位を測定した。
また、各９点について、それぞれ周方向３６点の電位を測定した。
【００５２】
「軸方向帯電ムラ」
軸方向の各９点において、得られた周方向３６点の電位の平均値を求めた。得られた各位置の前記平均値の最大値と最小値の電位差を軸方向帯電ムラとした。
「周方向帯電ムラ」
軸方向の各９点において、得られた周方向３６点の電位の最大値と最小値の電位差を求めた。９点のうちで、電位差が最も大きい値を周方向帯電ムラとした。
得られた結果を表３に示す。いずれの評価も比較例１で得られた１回目に作成されたａ−Ｓｉ電子写真感光体の結果を１００としたときの、相対評価でおこなった。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
＜実施例２＞
本実施例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本実施例においては、以下のようにクリーニング処理をおこなった。まず、原料ガス導入管１０９を介して表２に記載の「クリーニング１」の条件でクリーニング性ガスを導入した。そして、所定の時間をかけて、回転台１３１および接続部１４８の回転速度を、クリーニング処理開始時の０［ｒｐｍ］（静止状態）から、１０［ｒｐｍ］まで直線的に増加させた。本実施例においては、所定の時間とは、あらかじめ同一条件でクリーニング処理を実施した時に、加熱用ヒータの表面に取り付けた熱電対の温度が、室温から温度１００℃になる時間とした。その後回転数は、１０［ｒｐｍ］一定で、クリーニング処理を続けた。
【００５６】
次に、実施例１同様、排気メインバルブ１２５と接続されている、反応容器１０１側の排気配管１２３の外部表面に取付けた熱電対の温度が所定の温度（ここでは、温度５０℃）を超えた時点で、回転数を変化させた。変化の方法は、１０［ｒｐｍ］から、０［ｒｐｍ］（静止状態）まで、予め決定されたクリーニング処理終了時間まで直線的に変化させた。これら、回転数とクリーニング処理の経過時間との関係は、図２（ｃ）に示した通りである。そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
【００５７】
＜実施例３＞
本実施例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本実施例においては、以下のようにクリーニング処理をおこなった。まず、原料ガス導入管１０９を介して表２に記載の「クリーニング１」の条件でクリーニング性ガスを導入した。そして、クリーニング処理開始時に回転軸である回転台１３１および接続部１４８を駆動させ、円筒状基体１０２を回転数１２［ｒｐｍ］で回転させた。そして、予め決定されたクリーニング１の終了時間まで回転数を直線的に変化させ、クリーニング１の終了時に回転数を８［ｒｐｍ］とした。本実施例において、予め決定されたクリーニング１の終了時間とは、予め同一条件でクリーニング処理を実施した時に、加熱用ヒータの表面に取り付けた熱電対の温度が、室温から温度１１０℃になる時間とした。次に予め決定されたクリーニング処理時間まで、回転数を８［ｒｐｍ］から０［ｒｐｍ］（静止状態）まで直線的に変化させた。これら、回転数とクリーニング処理の経過時間との関係は、図２（ｂ）に示した通りである。そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
【００５８】
＜比較例１＞
本比較例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本比較例では、クリーニング処理中に、円筒状基体１０２の回転数を０［ｒｐｍ］の停止状態でおこなった。
そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
＜比較例２＞
本比較例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本比較例では、クリーニング処理中の、円筒状基体１０２の回転数を１０［ｒｐｍ］一定とし、クリーニング処理中に駆動を変化させなかった。
そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
＜比較例３＞
本比較例では、実施例１と同様に、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の作製をおこなった。但し、本比較例では、クリーニング処理中の、円筒状基体１０２の回転数を２［ｒｐｍ］一定とし、クリーニング処理中に駆動を変化させなかった。
そして、実施例１と同様にしてａ−Ｓｉ電子写真感光体を作製し、同様の評価をおこなった。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表３から明らかなように、本発明の堆積膜形成方法によれば、ａ−Ｓｉ電子写真感光体の電気特性の均一性が、達成可能であることが判った。
この理由に関しては、以下のように推測される。
３０回目のクリーニング処理終了後、円筒状基体１０２およびキャップ１１３が装着された基体ホルダ１１２を反応容器１０１の内部に設置し、図１の状態で反応容器１０１の内部の圧力を大気状態にした。その後、ゲート弁１０６を取り除き、円筒状基体１０２の表面と、導電性棒状体１４０の表面との導通に関してチェックをおこなった。円筒状基体１０２を堆積膜形成時と同じ１０［ｒｐｍ］で回転させ、円筒状基体１０２の表面と導電性棒状体１４０の表面間の抵抗をテスターにて測定をおこなったところ、実施例１、実施例２、実施例３、および比較例２に関しては、回転中も安定していた。一方、比較例１に関しては、回転中に、十数Ωの変動が観察され、比較例３に関しては、回転中に数Ωの変動が観察された。そこで、比較例１および比較例３に関しては、軸受１４９を新品に交換したところ、実施例１及び比較例２と同様、回転中も安定した。
このことから、比較例１及び比較例３において抵抗が変動したのは、固体潤滑材からなる軸受１４９の劣化が原因と考えられる。
【００６１】
また、実施例１、実施例２、実施例３、比較例２、および比較例３から、クリーニング処理中に軸１４９を駆動させることで、接続部１４８との摺動面における固体潤滑材の変質が抑制され、導通の安定性が向上することが分かった。さらに、比較例２と比較例３から、回転数が高いほど、導通の安定性の向上が得られることが分かった。このように、クリーニング処理中に軸を駆動させることで、円筒状基体１０２の上下方向でのインピーダンスの不均一が大幅に軽減される。そのため、上下方向でのプラズマの均一性が向上し、長期使用後も均一な堆積膜形成が可能であることが分かった。
さらに、前述と同様に円筒状基体１０２を１０［ｒｐｍ］で回転させ、円筒状基体１０２の中央部の表面で、回転時の振れを、ダイヤルゲージを用いて測定したところ、実施例１実施例２、および実施例３に関しては、ビビリや偏芯が極めて小さいことが分かった。一方、比較例１においては、顕著なビビリが観測された。軸受１３３および軸受１４９周辺を観察したところ、それぞれ、軸となる相手側の摺動面において、固体潤滑材の一部が変質した、微小な固着物があるのが観察され、その影響で円滑に摺動していないことが分かった。
【００６２】
一方、比較例２、比較例３においては、偏芯量が実施例１や実施例２、実施例３に比べ大きく、不定期ではあるが、短時間なビビリの発生が観測された。軸受１３３および軸受１４９を観察したところ、軸となる相手側と摺動している面の摩耗が、実施例１や実施例２、実施例３に比べ、進行していることが分かった。そのため、軸受と軸との摺動面部分に隙間が生じ、それが原因で偏芯量が大きくなり、突発的にビビリが発生していると考えられる。摩耗量が実施例１や実施例２、実施例３に比べ増加している原因に関しては、以下のように推測される。
【００６３】
実施例１、実施例２、および実施例３と、比較例３とを比べた場合、「クリーニング１」においては、実施例１、実施例２、および実施例３の方が、回転数が多いので、クリーニング性ガスによる腐食の進行は低減される。しかし、回転数が多いので、摩耗に関しては進行し易くなる。
「クリーニング２」においては、回転数には差は無い。「クリーニング２」においては、反応容器１０１の内部のクリーニング処理（クリーニング１）が終了しているため、固体潤滑材の温度は低下し、腐食が進行し難い状態となっている。
一方、腐食部分と、腐食無しの部分を比較した場合、同一の回転数であっても、腐食が進行している方が摩耗量は多くなる。これは、腐食により、本来の円滑な摺動が達成できていないので、摩耗量が増加してしまうからである。
よって、実施例１、実施例２、および実施例３は、腐食が進行し易い「クリーニング１」で腐食を抑制することで、腐食の影響による摩耗量の増加を抑制している。一方、比較例３は、「クリーニング１」での腐食の抑制が充分でないため、実施例１、実施例２、および実施例３よりは、回転数が低いので機械的摩耗条件は有利であるが、腐食による摩耗量の増加が顕著となる。そのため、実施例１、実施例２、および実施例３に比べて、クリーニング２の段階において摩耗量が増加していると考えられる。
【００６４】
次に、実施例１、実施例２、および実施例３と、比較例２とを比べた場合、「クリーニング２」においては、実施例１、実施例２、および実施例３の方が、回転数が少ないので、クリーニング性ガスによる腐食は進行し易くなり、回転数が少ないので、摩耗に関しては進行し難くなる。しかし、「クリーニング２」においては、反応容器１０１の内部のクリーニング処理（クリーニング１）が終了しているため、固体潤滑材の温度は低下し、腐食が進行し難い状態である。よって、機械的な摩耗条件が有利である実施例１、実施例２、および実施例３の方が、摩耗量が少なくなっていると考えられる。
以上のように、本発明によれば、固体潤滑材の温度が高く、腐食が進行し易い状態の時は、回転数を高くすることで、腐食を低減させている。さらに、温度が低く、腐食が進行し難い状態の時は、回転数を低くすることで、摩耗を低減させることにより、最適な腐食および摩耗の低減を行うことが可能となる。
【００６５】
その結果、本発明によれば、クリーニング処理中は軸を駆動させ、さらに、クリーニング処理中に前記駆動状態を変化させることで、固体潤滑材のクリーニング性ガスによる腐食および摩擦によるダメージを低減させることができる。これにより、安定して均一性な堆積膜を形成することができる。
よって、メンテナンス頻度を低減しても安定して均一な堆積膜が形成できるので、安価に堆積膜を形成することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１００ 堆積膜形成装置
１０１ 反応容器
１０２ 円筒状基体
１０３ 円筒状カソード電極
１０４ 絶縁体
１０５ 上壁
１０６ ゲート弁
１０７ 底壁
１０８ 加熱用ヒータ
１０９ 原料ガス導入管
１１０ マッチングボックス
１１１ 高周波電源
１１２ 基体ホルダ
１１３ キャップ
１２０ 接続配管
１２１ ミキシング装置
１２２ 原料ガス流入バルブ
１２３ 排気配管
１２４ 排気口
１２５ 排気メインバルブ
１２６ 真空計
１３０ 回転保持機構
１３１ 回転台（軸）
１３２ 支柱
１３３ 軸受
１３４ モータ
１４０ 導電性棒状体
１４１ 移動装置
１４２ 上面
１４３ 穴
１４４ 接続体
１４５ 第一接触子
１４６ 弁体
１４７ 第二接触子
１４８ 接続部（軸）
１４９ 軸受
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、該反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入する手段と、該クリーニング性ガスを排気する手段と、前記反応容器の内部に基体を設置するための基体ホルダと、該基体ホルダを回転運動又は往復運動させるための軸と、該軸を支持する軸受とを備え、前記軸および前記軸受の摺動面のうち少なくとも一方が固体潤滑材からなる堆積膜形成装置を用いて前記基体の外周面上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であって、
前記基体の外周面上に堆積膜を形成させた後に、前記反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入し、前記軸を回転運動又は往復運動させながらクリーニング処理をおこない、前記クリーニング処理中に前記回転運動又は往復運動の駆動状態を変化させることを特徴とする堆積膜形成方法。
【請求項２】
前記クリーニング処理において、前記固体潤滑材の温度が高い状態のときの駆動状態よりも前記固体潤滑材の温度が低い状態のときの駆動状態を低くすることにより、前記固体潤滑材の温度が高いときは固体潤滑材の腐食を低減させ、前記固体潤滑材の温度が低い状態のときは固体潤滑材の摩耗を低減させる、請求項１に記載の堆積膜形成方法。
【請求項１】
反応容器と、該反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入する手段と、該クリーニング性ガスを排気する手段と、前記反応容器の内部に基体を設置するための基体ホルダと、該基体ホルダを回転運動又は往復運動させるための軸と、該軸を支持する軸受とを備え、前記軸および前記軸受の摺動面のうち少なくとも一方が固体潤滑材からなる堆積膜形成装置を用いて前記基体の外周面上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であって、
前記基体の外周面上に堆積膜を形成させた後に、前記反応容器の内部にクリーニング性ガスを導入し、前記軸を回転運動又は往復運動させながらクリーニング処理をおこない、前記クリーニング処理中に前記回転運動又は往復運動の駆動状態を変化させることを特徴とする堆積膜形成方法。
【請求項２】
前記クリーニング処理において、前記固体潤滑材の温度が高い状態のときの駆動状態よりも前記固体潤滑材の温度が低い状態のときの駆動状態を低くすることにより、前記固体潤滑材の温度が高いときは固体潤滑材の腐食を低減させ、前記固体潤滑材の温度が低い状態のときは固体潤滑材の摩耗を低減させる、請求項１に記載の堆積膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１０８１４８（Ｐ２０１３−１０８１４８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５７９８（Ｐ２０１１−２５５７９８）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【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２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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