【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基体上に堆積膜を形成する装置および方法に関する。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の形成装置および形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、例えば電子写真用の水素化アモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ：Ｈ」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系電子写真用の光受容部材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、カソード電極を反応容器の外側に複数配置し、カソード電極と対向電極間にある反応容器の一部を誘電体部材とすることで、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か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）。
【０００６】
このような堆積膜形成装置として、図３に模式的な構成図を示す。図３（ａ）は概略断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の切断線Ａ−Ａ’に沿う概略断面図である。反応容器２０１は、２０１（ａ）と２０１（ｂ）とからなり、２０１（ａ）は誘電体部材で構成されており、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原料ガス供給手段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、回転可能なようになっている。
【０００７】
また、少なくとも２つの異なる周波数の高周波電力を同時に供給することにより、広い範囲において均一な真空処理特性を有する方法が示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−３１０１８１号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４１９４４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電子写真感光体形成方法および装置により、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、ある程度実用的な特性と均一性を持つ電子写真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感光体を得ることは可能である。
【００１０】
しかしながら、これら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、より高品質の堆積膜が求められるようになっている。
【００１１】
すなわち、近年、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。例えば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も、その感光体の製造工程で発生する堆積膜の異常成長は画像欠陥に直結するため、極力なくすことが求められている。したがって、均一膜質で光学的およ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欠陥の少ない堆積膜を高収率で得るのは難しいという解決すべき問題が残存している。
【００１２】
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。
【００１３】
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という性質を持っている。このため、球状突起のある部分は、画像上ではベタ黒画像で白い点となって現れる（反転現像の場合はベタ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に対する規格は年々厳しくなっており、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。
【００１４】
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ぶ。この間に、ａ−Ｓｉ膜は基体のみではなく、成膜炉壁や成膜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、長時間にわた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が発生してしまう。したがって、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。
【００１５】
画像欠陥以外にも画質に対する要求も高まっている。
【００１６】
特に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、写真、絵、デザイン画等のコピーも頻繁になされるため、ハーフトーンを含む原稿が多くコピーされるようになり、画像濃度むら、光メモリー等も画像欠陥と同様視覚的にも明らかになる。したがって、画像濃度むらの低減、光メモリーの低減等の感光体特性の向上も従来以上に強く求められるようになっている。このような感光体特性の向上目指し、堆積膜形成条件、堆積膜積層構成の最適化もなされているが、同時に、堆積膜形成装置、堆積膜形成方法の面での改善も強く望まれている。
【００１７】
このような状況下において、前述従来の堆積膜形成装置、堆積膜形成方法においても、画像欠陥の低減、堆積膜特性の向上に関して、まだ改善の余地が残されているのが現状である。
【００１８】
また、形成される堆積膜特性の均一性・再現性という点においても改善の余地が残されている。堆積膜特性の均一性・再現性が不十分であると、堆積膜特性はばらつき、製品品質の低下、良品率の低下につながってしまう。特に、複数の堆積膜の積層構成よりなる部材形成の場合、この特性のばらつきにより、ある層の膜特性が低下すると、他の層とのマッチングも悪化するため部材全体として大きく影響を受けることとなってしまう。また、電子写真感光体のような大面積の部材においては、局所的な膜質低下であっても、その部分のみを除去することができないため、その影響は大きい。このように、堆積膜特性の均一性・再現性を向上させ、堆積膜特性のばらつきを抑制することは、堆積膜全体としての特性向上、堆積膜形成コストの低下に大きく貢献するものである。
【００１９】
そこで本発明は上記課題の解決を目的とするものである。すなわち、本発明の目的は、減圧可能な反応容器中に複数の円筒状基体を設置し、該反応容器中に供給した原料ガスを高周波電力導入手段から導入された高周波電力により分解し、該円筒状基体上に堆積膜を形成する堆積膜の形成において、良好な膜特性を維持しながら、生産性の向上、堆積膜特性の均一性・再現性の向上が可能な堆積膜形成装置、堆積膜形成方法を提供することにある。
【００２０】
本発明の目的は、上述のごとき従来の電子写真感光体における諸問題を、電気的特性を犠牲にすることなく克服して、安価に安定して歩留まり良く製造し得る、画像欠陥が少なく高画質の使いやすい電子写真感光体の製造を可能にする堆積膜形成装置、および堆積膜形成方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、まず、堆積膜形成装置・堆積膜形成方法において、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内に円筒状基体を同一円周上に等間隔で配置し、高周波電力を該反応容器外から導入する場合、円筒状基体で囲まれた空間の形状を工夫することにより複数の基体上に、良好な特性を有する堆積膜を均一に、再現性良く、形成可能であることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。
【００２２】
すなわち、本発明の堆積膜形成装置は、少なくとも一部が誘電体部材で構成され、減圧可能な空間を形成する反応容器と、該反応容器内に配置された、複数の円筒状基体保持手段および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、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保持手段に保持された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、原料ガスの排気孔を有する円筒状部材を該反応容器の中央領域に設置したことをを特徴とする。
【００２３】
このような本発明によれば、複数の基体上に、欠陥が少なく、良好な特性を有する堆積膜を均一に、再現性良く、形成することが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
このような効果が得られる本発明について、以下、詳述する。
【００２５】
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ていたとき、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るが、これがどのような影響を及ぼしているかを確認した。
【００２６】
すなわち、通常の成膜工程においては、堆積膜がその周方向に均一に堆積するように回転させている円筒状基体を静止状態にして堆積膜を形成し、円筒状基体の周方向の球状突起分布を調べた。すると、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、この内部側の球状突起の数を低減する必要があることが確認された。
【００２７】
円筒状基体の配置円の内側で球状突起が多い理由の詳細は現在、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側には炉壁はない。このような空間の形状の違いが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。
【００２８】
これに対して、本発明による、円筒状部材を複数の円筒状基体の内部空間に設置した堆積膜形成装置で製造された円筒状基体の、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。
【００２９】
円筒状部材は、炉壁と同様の誘電体材料にした場合、炉壁と円筒状基体との間の距離と、円筒状基体と円筒状部材との間の距離とをほぼ等しくしたときに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鋭意検討した。
【００３０】
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）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外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外径を小さくすることで大幅に向上することが確認された。
【００３１】
さらに本発明者らは、さらなる堆積膜の特性の均一化および再現性に関して検討していたとき、前述の円筒状部材表面に原料ガスの排気孔を設けることにより、円筒状基体の軸方向での特性のばらつきが改善されることを偶然に見出した。そのメカニズムについてはあくまで推測ではあるが、本発明者らは以下のように考察している。
【００３２】
軸方向での堆積膜の特性のばらつきは、プラズマの定在波の形と対応していることがすでに解っており、円筒状部材の表面の形状により定在波の形が変化すると考えている。すなわち、円筒状部材の排気孔の凹凸により、定在波のピークの大きさが緩和され、堆積膜の特性むらが改善されたと推測している。
【００３３】
さらに、円筒状基体の配置円の概略中央に向かって原料ガスの流れが生じることと、円筒状部材が高周波電極のアノードとして作用することで、円筒状基体の配置円内のプラズマ密度が上昇しプラズマ自体を安定にさせる働きもあると推測している。このことにより、成膜ロット間の特性のばらつきおよびロット内での特性のばらつき等も同時に改善されるという予期せぬ効果も得られていると推測している。
【００３４】
本発明は、以上の経緯によって完成されたものである。
【００３５】
上記本発明において、堆積速度を低下させずに、かつ、堆積膜の特性むらおよびばらつき、球状突起改善効果を維持するためには、円筒状部材をある特定の範囲の外径にする必要があった。
【００３６】
すなわち、円筒状部材の外径を、複数の円筒状基体に囲まれた空間に内接する内接円の直径（すなわち複数の円筒状基体の中心軸を結ぶ円の直径から円筒状基体の直径を引いた値）に対して０．１倍〜０．８倍、さらに好ましくは０．１倍〜０．５倍とするときに限って、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。
【００３７】
また、円筒状部材の長さは、長すぎると、先端で異常放電が発生しやすくなり、また、短すぎると本発明の効果が得られなくなるため、重要なパラメーターである。本発明においては、配置された円筒状部材の軸方向における前記反応容器の長さに対して、０．５倍〜０．９８倍が本発明の効果を得るために最適であった。
【００３８】
円筒状部材の材質は、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、クロムなどの金属材料が排気孔の加工などの利便性の点で好ましい。
【００３９】
円筒状部材に形成される排気孔は、円筒状部材内部にプラズマが回りこまずかつ充分に原料ガスが排気でき所望の圧力に制御可能であれば形態は特に制限されない。通常、丸孔や角孔など、パンチング加工によって形成された形状が好ましい。また、スリット状の長孔としてもよく、その端部の形状は円形であっても方形であってもよい。
【００４０】
排気孔は、円筒状部材全面に均一に配置されていることが原料ガスの排気の流れから好ましいと考えられるが、定在波のピーク大きさの制御の観点から、発信される周波数によって適宜決定することがより好ましい。
【００４１】
円筒状部材の表面は、膜の密着性を向上し、膜剥がれを防止し、成膜中のダストを抑制する目的から、表面状態を制御することが好ましい。例えば、表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましい。これは、Ｒａを１μｍ以上とすることでａ−Ｓｉ堆積膜との接触面積が増加し、密着性に良好な影響を及ぼすからである。一方、Ｒａが大き過ぎると逆にダストを取り込みやすくなり、これが吐き出された際に球状突起の核になってしまうことがある。よって、Ｒａは１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましい。
さらに、円筒状部材の表面は、Ｒａを上記の範囲内にして平均傾斜角（θａ）が９度以上２０度以下の範囲にした場合、あるいは、Ｒａを上記の範囲内にして局部山頂の平均間隔（Ｓ）が３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にした場合に本発明の効果がより顕著になり、Ｒａを上記の範囲内にしてθａ、かつ、Ｓを上記の範囲内にすると特に本発明の効果が顕著になることが本発明者の実験によって明らかとなった。これは、Ｒａに加えてθａ、Ｓを一定の範囲にすることで部材と堆積膜との接触面積をより最適な範囲にでき、部材に堆積する膜の応力が緩和されやすい状態になって密着性が増したためであると考えている。
【００４２】
なお、本発明で用いた表面粗さの測定はＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に基づき、Ｓｕｒｆｔｅｓｔ ＳＪ−４００（株式会社ミツトヨ製）を用い、カットオフ０．８ｍｍ、基準長さ０．８ｍｍ、評価長さ４ｍｍとして測定を行った。なお、「平均傾斜角（θａ）」とは、図５に示すように測定曲線の局部傾斜の絶対値を合計し、平均した値（Δａ）の逆正接（θａ＝ｔａｎ−１Δａ）で表される。
【００４３】
また、表面を荒らす場合には、ブラスト加工を行ったり、溶射材で被覆すれば良い。ブラスト加工や溶射は、コスト面から、あるいは表面粗さの制御性の高さや、コーティング対象物の大きさ・形状の制限を受けにくいため好ましい。
【００４４】
溶射の具体的手段に特に制限はないが、例えばプラズマ溶射、減圧プラズマ溶射、高速フレーム溶射、低温溶射などのコーティング法により表面をコーティングしてもよい。具体的な溶射材料としては、アルミニウム、ステンレス、鉄、ニッケル、二酸化チタン等が挙げられる。円筒状部材の表面を被覆する溶射材の厚さは特に制限はないが、耐久性および均一性を増すため、また、製造コストの面から１μｍ〜１ｍｍが好ましく、１０μｍ〜５００μｍがより好ましい。
【００４５】
本発明の堆積膜形成装置では、円筒状部材は接地していることがより効果的である。接地していることによって、高周波電力導入手段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。逆に、円筒状部材は、接地しているだけで充分に本発明の効果を得ることができるため、例えば円筒状部材用に別の高周波電源を用意したり、１台の高周波電源から高周波電力導入手段と円筒状部材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、ひいては電子写真感光体の製造コスト低減にも結びつくことになる。
【００４６】
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、堆積膜の特性むらの制御および画像欠陥の低減効果が特に高くなる。
【００４７】
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充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。
【００４８】
一方、４５０ＭＨｚよりも高い周波数領域においては、堆積膜の特性むら改善効果が現れにくい。理由は定かではないが、定在波の形状に起因していると推測される。そのため、本発明の定在波の緩和作用が効きにくい場合があると推測される。また、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。また、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なされるため、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。
【００４９】
このような効果が得られる本発明の実施の形態を以下に図を用いて詳述する。
【００５０】
図１は、本発明のａ−Ｓｉ系感光体堆積膜製造装置の一例を示した模式的構成図である。図１は概略縦断面図、図２は図１の切断線Ａ−Ａ’に沿う概略横断面図である。
【００５１】
図１に示す堆積膜製造装置は、少なくとも一部が非導電性材料で構成された円筒状壁１０２により円柱状領域に、原料ガスが分解される成膜空間を制限し、円柱状成膜空間の中心軸が円筒状基体１０１配置円の中心を通る構成となっている。さらに、円筒状基体１０１の配置円外に設置された高周波電力導入手段１１４を円柱状壁１０２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が抑制可能となる。図１において、１０２は円筒状壁であり、少なくとも一部が非導電性材料で構成されている。具体的な非導電性材料としては、アルミナ、二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコン、コージェライト、ジルコン−コージェライド酸化珪素、酸化ベリリウムマイカ系セラミックス等が挙げられる。これらのうち、高周波電力の吸収が少ないという点から、特にアルミナが好適である。
【００５２】
円筒状基体１０１の配置円概略中央には、本発明の構成要素の一例として形成された円筒状部材１２０が設置されており、その表面に排気孔が形成され、成膜空間はその排気孔を介して排気装置１０５に接続されている。
【００５３】
堆積膜の形成される円筒状基体１０１は、同一円周上に等間隔で互いに平行に配置されている。基体１０１は回転軸１０３によって保持され、モーター１１６を駆動すると、減速ギアを介して回転軸１０３が回転し、円筒状基体１０１はその母線方向中心軸のまわりを自転するようになっている。また、円筒状基体１０１は発熱体１０３（回転軸と兼用）によって加熱可能となっている。
【００５４】
同一円周上に配置された円筒状基体１０１の配置円外には、高周波電力導入手段１１４が設置され、高周波電源１１３から出力された高周波電力は、マッチングボックス１１５を経て、高周波電力導入手段１１４から成膜空間となる反応容器１０２内に供給される。
【００５５】
反応容器１０２内には原料ガス供給手段１１７が設置され、所望の原料ガスを反応容器１０２中に供給する。原料ガス供給手段１１７の数、設置位置は特に制限はなく、円筒状基体配置円内あるいは円筒状基体配置円外に設置される。
【００５６】
本発明において、同一円周上に配置される円筒状基体１０１の数には特に制限はないが、一般的に、円筒状基体１０５の数を多くするに伴って、装置の大型化および必要とする高周波電源容量の増大をもたらすため、これらの点を考慮して適宜決定される。
【００５７】
このような堆積膜形成装置を用いて、例えば図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、種々のａ−Ｓｉ系電子写真用光受容部材を形成することができる。
【００５８】
図６（ａ）に示す電子写真用感光体４００は、支持体４０１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アモルファスシリコン（以下「ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘ」と表記する。）を有する光導電性を有する光導電層４０２が設けられている。
【００５９】
図６（ｂ）に示す電子写真用感光体４００は、支持体４０１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層４０２と、アモルファスシリコン系（又はアモルファス炭素系）表面層４０３が設けられて構成されている。
【００６０】
図６（ｃ）に示す電子写真用感光体４００は、支持体４０１の上に、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層４０４と、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層４０２と、アモルファスシリコン系（又はアモルファス炭素系）表面層４０３が設けられて構成されている。
【００６１】
図６（ｄ）に示す電子写真用感光体４００は、支持体４０１の上に、光導電層４０２が設けられている。この光導電層４０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる電荷発生層４０５および電荷輸送層４０６とからなり、その上にはアモルファスシリコン系（又はアモルファス炭素系）表面層４０３が設けられている。
【００６２】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさら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。
【００６３】
（実施例１）
図１に示す堆積膜形成装置を用い、表１に示す条件で、直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０１上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。本実施例では、高周波電源１１３−１のみから高周波電力を発信し、電力発信周波数を１００ＭＨｚとした。
【００６４】
本実施例において、円筒状部材は、直径１００ｍｍ、肉厚３ｍｍ、高さ４７０ｍｍの円筒状Ａｌ製部材（パイプ）の片端を閉塞した筒状部材の側面にφ３ｍｍの開口部（排気孔）を４ｍｍピッチで均一に全面開口したものを用いた。図７にその概略図を示す。
【００６５】
円筒状部材の表面は、ブラスト加工により、Ｒａ＝０．５μｍ、θａ＝８度、Ｓ＝１５０μｍとした。
【００６６】
【表１】
【００６７】
図１において、原料ガスが分解される成膜空間は、円筒状壁１０２により、円筒状基体１０１を内包する円柱状領域に制限されている。その円柱状領域は、中心軸が円筒状基体配置円の中心を通っている。円筒状壁１０２は内径４００ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、高さ５００ｍｍのアルミナ製円筒によりなっている。円筒状壁１０２の内面は、ブラスト加工により表面粗さを２．５ｍｍを基準長とするＲｚで２０μｍとした。
【００６８】
高周波電力導入手段１１４は、直径２０ｍｍ、長さ４７０ｍｍのＳＵＳ製円柱であり、円筒状壁１０２の外部に設置され、同一円周上に等間隔で６本、円筒状壁１０２の外面から３０ｍｍの間隔を隔てて設置されている。
【００６９】
図中１００は円筒状壁１０２の外部に設置された高周波電力導入手段１１４のシールド手段である。
【００７０】
原料ガス供給手段１１７は、内径１０ｍｍ、外径１３ｍｍのアルミナ製パイプで、端部が封止された構造であり、パイプ上に設けられた直径１．２ｍｍのガス噴出口から原料ガスが供給可能な構造のものを用いた。原料ガス供給手段１１７の設置位置は円筒状基体配置円内とし、円筒状基体１０１の配置円と中心を同じくする同一円周上に等間隔で６本配置した。原料ガス供給手段１１７の表面は、ブラスト加工により表面粗さを２．５ｍｍを基準長とするＲｚで２０μｍとした。
【００７１】
感光体製造手順は概略以下の通りとした。
【００７２】
まず、基体ホルダー１０１−Ａに保持された円筒状基体１０１を、反応容器１０２内の回転軸１０３上に設置した。その後、排気装置１０５により反応容器１０２内の概略中央に設けられた円筒状部材１２０の排気孔を通して反応容器１０２内を排気した。続いて、回転軸１０３を介して円筒状基体１０１をモーター１１６により１０ｒｐｍの速度で回転させ、さらに原料ガス供給手段１１７から反応容器１０２中に５００ｓｃｃｍのＡｒを供給しながら発熱体１０３（回転軸と兼用）により円筒状基体１０１を２５０℃に加熱・制御し、その状態を２時間維持した。
【００７３】
次いで、Ａｒの供給を停止し、反応容器１０２を排気装置１０５により円筒状部材１２０の排気孔を通して排気した後、原料ガス供給手段１１７を介して、表１に示す電荷注入阻止層形成に用いる原料ガスを導入した。原料ガスの流量が設定流量となり、また、反応容器１０２内の圧力が安定したのを確認した後、高周波電源１１３の出力値を表１に示す電力に設定し、マッチングボックス１１５を介して高周波電力導入手段１１４へ高周波電力を供給した。高周波電力導入手段１１４から反応容器１０２内に放射された高周波電力によって、原料ガスを励起・解離することにより、円筒状基体１０１上に電荷注入阻止層を形成した。所定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電荷注入阻止層の形成を終えた。同様の操作を複数回繰り返すことによって、光導電層、表面層を順次形成した。
【００７４】
（比較例１）
図３に示す従来の堆積膜形成装置を用い、表１に示した条件で実施例１と同様に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。本比較例においても、高周波電源２０３から発信される周波数は１００ＭＨｚとした。
【００７５】
（評価）
このようにして製造されたａ−Ｓｉ感光体を、本テスト用に改造されたキヤノン製の複写機ｉＲ５０００に設置し、感光体の特性評価を行なった。評価項目は「球状突起数」、「画像欠陥」、「画像濃度むら」、および「特性ばらつき」の４項目とし、以下の具体的評価法により各項目の評価を行ない、結果を表２に示す。表２に示すように、評価結果は、全項目とも実施例１と比較例１の間で明らかに差が認められた。
【００７６】
（球状突起数）
得られた感光体の表面を光学顕微鏡で観察した。そして、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。
【００７７】
得られた結果は、比較例１での値を基準として、球状突起の減少率でランク付けを行った。
【００７８】
◎ … ８０％以上の減少
○ … ４０％以上８０％未満の減少
△ … ０％以上４０％未満の減少
× … 増加
（画像欠陥）
キヤノン製の複写機ｉＲ５０００に、製造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、帯電器の電流値１０００μＡの条件にてベタ黒画像（画像密度１００％）において得られた画像を観察し、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０．３ｍｍ以上の球状突起に起因する白ポチの個数を数えた。
【００７９】
得られた結果は、比較例１での値を基準として、画像欠陥の減少率でランク付けを行った。
【００８０】
◎ … ８０％以上の減少
○ … ４０％以上８０％未満の減少
△ … ０％以上４０％未満の減少
× … 増加
（画像濃度むら）
まず、現像器位置での暗部電位が一定値となるよう主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度０．０１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光量を調整した。次いで、キャノン製中間調チャート（部品号：ＦＹ９−９０４２）を原稿台に置き、コピーしたときに得られたコピー画像上全領域における反射濃度の最高値と最低値の差により評価した。評価結果は全感光体の平均値とした。したがって、数値が小さいほど良好である。
【００８１】
（特性ばらつき）
上記「画像濃度むら」および下記３項目の合計４項目において、各々の評価における全感光体の評価結果の最大値と最小値を求め、次いで（最大値）／（最小値）の値を求めた。４項目のうち、この値が最大のものを特性ばらつきの値とした。
【００８２】
帯電能：複写機の主帯電器に一定の電流を流したときの現像器位置での暗部電位を測定する。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母線方向全領域にわたって行ない、その中の最低暗部電位により評価した。評価結果は全感光体の帯電能から最大値と最小値を求め、次いで（最大値）／（最小値）の値を求めた。
【００８３】
感度：現像器位置での暗部電位が一定値となるよう主帯電器電流を調整した後、原稿に反射濃度０．０１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光量を調整した際の像露光光量により評価する。したがって、像露光光量が少ないほど感度が良好であることを示す。感度測定は感光体母線方向全領域にわたって行ない、その中の最大像露光光量により評価した。評価結果は全感光体の感度から最大値と最小値を求め、次いで（最大値）／（最小値）の値を求めた。
【００８４】
光メモリー：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、感光体母線方向全領域にわたって行ない、その中の最大反射濃度差により評価した。評価結果は全感光体の最大反射濃度差の最大値と最小値を求め、次いで（最大値）／（最小値）の値を求めた。
【００８５】
画像濃度むら、および各項目の特性ばらつき（帯電能、感度、光メモリー）の評価結果は、比較例１の評価結果を基準とし、各項目の改善度合いにより判定を行った。
【００８６】
◎ … ４０％以上の良化
◎〜○ … ３０％以上４０％未満の良化
○ … ２０％以上３０％未満の良化
○〜△ … １０％以上２０％未満の良化
△ … ０％以上１０％未満の良化
× … 悪化
【００８７】
【表２】
【００８８】
（実施例２）
図１に示す堆積膜形成装置を用い、表３に示す条件で、実施例１と同様に直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０１上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。本実施例では、高周波電源１１３−１の発信周波数を１００ＭＨｚとし、高周波電源１１３−２の発信周波数を５０ＭＨｚとした。なお、高周波電源１１３−１および１１３−２の出力は全出力のそれぞれ５０％とした。
【００８９】
本実施例の円筒状部材は、実施例１と同等のものを使用した。
【００９０】
【表３】
【００９１】
（比較例２）
本比較例では、従来の堆積膜形成装置（図３参照）の電源入力手段を改造し、図４に示すような、２つの高周波電源２０３−１，２０３−２とそれぞれに対応したマッチングボックス２０４−１、２０４−２を備える装置を用い、実施例２と同様に感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。本比較例においても、実施例２と同様に高周波電源２０３ａの発信周波数を１００ＭＨｚとし、高周波電源２０３−２の発信周波数を５０ＭＨｚとした。なお、高周波電源２０３−１および２０３−２の出力は全出力のそれぞれ５０％とした。
【００９２】
実施例および比較例で製造した感光体の評価は、実施例１および比較例１と同様の項目を同様の手法で行った。
【００９３】
球状突起数および画像欠陥においては比較例２を基準として判定し、画像濃度むら、および各項目の特性ばらつき（帯電能、感度、光メモリー）の評価結果は、比較例１を基準とし、各項目の改善度合いにより判定を行った。
評価結果は表４に示す。
【００９４】
【表４】
【００９５】
（実施例３）
図１に示す堆積膜形成装置を用い、表３に示す条件で、実施例１と同様に直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０１上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。
【００９６】
本実施例では、円筒状部材はＮｉ製とし、その直径が円筒状基体に囲まれた領域、すなわち配置された円筒状基体に内接する円の直径の０．０５倍〜０．８５倍となるように変化させた。長さは、反応容器の高さの０．９倍とした。
【００９７】
円筒状部材の肉厚は３ｍｍ、片端は実施例１と同様に閉塞したものを使用し、円筒状部材の側面にφ３ｍｍの開口部（排気孔）を４ｍｍピッチで均一に全面開口したものを用いた。いずれの円筒状部材の表面も、ブラスト加工によりＲａ＝３．７μｍ、θａ＝１５度、Ｓ＝７８μｍとした。
【００９８】
（堆積速度）
成膜の終わった電子写真感光体のトータルの膜厚を渦電流式膜厚計（株式会社フィッシャーインストルメンツ製 ＦＩＳＣＨＥＲＳＣＯＰＥ ＭＭＳ）で測定した。得られた膜厚をトータルの成膜時間で割ることにより堆積速度を評価した。評価は、比較例１の堆積速度を１００％としたときの相対値で表した。
【００９９】
実施例３の結果を表５に示す。表５から分かるように、円筒状部材の直径は複数の円筒状基体に囲まれた領域に対して０．１〜０．８倍としたときに特に球状突起数、画像欠陥に改善が見られることが分かる。また、円筒状部材の直径を小さくしていっても特性は良好なまま保たれ、かつ、堆積速度は速くなっていく。特に０．５倍以下の範囲では比較例１とほぼ同等の堆積速度が得られており、非常に良好である。
【０１００】
【表５】
【０１０１】
（実施例４）
図１に示す堆積膜形成装置を用い、表３に示す条件で、実施例１と同様に直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０１上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。評価は実施例１と同様に行った。
【０１０２】
本実施例では、円筒状部材の材質はＡｌ製とし、その長さを、反応容器の高さの０．４５倍〜０．９９倍となるように変化させた。円筒状部材の肉厚は３ｍｍ、片端は実施例１と同様に閉塞したものを使用し、円筒状部材の側面にφ３ｍｍの開口部（排気孔）を４ｍｍピッチで均一に全面開口したものを用いた。直径は、円筒状基体に囲まれた領域の直径の０．８倍とし、いずれの円筒状部材の表面も、ブラスト加工により、Ｒａ＝０．５μｍ、θａ＝８度、Ｓ＝１５０μｍとした。
【０１０３】
実施例４の結果を表６に示す。表６の結果から分かるように、円筒状部材の長さを反応容器の高さの０．５〜０．９８倍にすることによって本発明の効果が顕著に現れることが分かる。０．９９倍にした場合に特性が若干悪くなっているのは、円筒状部材と反応炉上部の間に放電が集中したためと考えられる。
【０１０４】
【表６】
【０１０５】
（実施例５）
図１に示す堆積膜形成装置を用い、表１に示す条件で、実施例１と同様に直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０１上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。
【０１０６】
本実施例では、高周波電源１１３の発振周波数を４５ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの単周波数、および重畳周波数とした。なお、重畳周波数の場合は、高周波電源１１３−１および１１３―２の出力は全出力のそれぞれ５０％とした。
【０１０７】
本実施例の円筒状部材は、実施例１と同等のものを使用した。
製造した感光体は、実施例１の評価と同様に行ない、評価結果は比較例１で製造した感光体の評価結果を基準とした。
【０１０８】
実施例５の結果を表７に示す。表７から分かるように、高周波電力の周波数を５０〜４５０ＭＨｚの範囲とすることによって、単周波数でも重畳でも、より顕著に本発明の効果が得られることが分かる。
【０１０９】
【表７】
【０１１０】
（実施例６）
図１に示す堆積膜形成装置において、図５（ａ）〜（ｃ）に示した排気孔パターンの円筒状部材を用い、実施例１と同様に直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０１上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成し感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。本実施例では、高周波電源１１３−１のみから高周波電力を発信し５０ＭＨｚ、１５０ＭＨｚ、３５０ＭＨｚの各周波数においてそれぞれ感光体を製造した。
【０１１１】
円筒状部材は、直径１００ｍｍ、肉厚３ｍｍ、高さ４７０ｍｍの円筒状Ａｌ製部材（パイプ）の片端を閉塞した筒状部材の側面にφ３ｍｍの開口部（排気孔）を４ｍｍピッチで開口したものを用いた。各円筒状部材の開口部の範囲は、図５に示したように、円筒状部材の全長の１／３とした。いずれの円筒状部材の表面も、ブラスト加工により、Ｒａ＝０．５μｍ、θａ＝８度、Ｓ＝１５０μｍとした。
【０１１２】
本実施例で製造した感光体の評価は、評価１と同様の項目を同様の手法で行った。各項目の評価結果は、比較例１で製造した感光体の評価結果を基準とし、各項目の改善度合いにより判定を行った。評価結果は表８に示す。
【０１１３】
表８に示すように、各項目共に良好な結果が得られている。また、画像濃度むらおよび特性のばらつきにおいては、発信周波数ごとに最適な排気孔の分布があることが認められる。
【０１１４】
【表８】
【０１１５】
（実施例７）
図１に示す堆積膜形成装置を用い、表３に示す条件で、実施例２と同様に直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０１上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。本実施例では、高周波電源１１３−１の発信周波数を１００ＭＨｚとし、高周波電源１１３−２の発信周波数を５０ＭＨｚとした。なお、高周波電源１１３−１および１１３−２の出力は全出力のそれぞれ５０％とした。
【０１１６】
本実施例の円筒状部材は、実施例１と同等のサイズものを使用し、円筒状部材の表面をブラスト加工により算術平均粗さＲａ、平均傾斜角θａ、局部山頂の平均間隔Ｓを様々に変化させた。
本実施例で製造した感光体の評価は、実施例１と同様の項目を同様の手法で行った。各項目の評価結果は、比較例２で製造した感光体の評価結果を基準とし、各項目の改善度合いにより判定を行った。
【０１１７】
実施例７の結果を表９に示す。表９の結果から分かるように、本発明においては、円筒状部材の表面粗さに関して、Ｒａを１〜２０μｍ、θａを９〜２０度、かつＳを３０〜１００μｍの範囲とすることによってより顕著に球状突起、画像欠陥低減効果が得られることが分かる。
【０１１８】
【表９】
【０１１９】
（実施例８） 図１に示す堆積膜形成装置を用い、表３に示す条件で、実施例２と同様に直径８０ｍｍ、長さ３５８ｍｍの円筒状アルミニウムシリンダー１０１上に電荷注入阻止層、光導電層、表面層を形成した感光体を１０ロット分、合計６０本製造した。本実施例では、高周波電源１１３−１の発信周波数を１００ＭＨｚとし、高周波電源１１３−２の発信周波数を５０ＭＨｚとした。なお、高周波電源１１３−１および１１３−２の出力は全出力のそれぞれ５０％とした。
【０１２０】
本実施例の円筒状部材は、実施例１と同等のサイズものを使用し、円筒状部材の表面をアルミニウム材、ニッケル材、ステンレス材、二酸化チタン材の４種類の材料を用いた溶射により、算術平均粗さＲａ、平均傾斜角θａ、局部山頂の平均間隔Ｓをそれぞれの材料ごとに実施例７と同様に変化させた。
【０１２１】
本実施例で製造した感光体の評価は、実施例１と同様の項目を同様の手法で行った。
【０１２２】
得られた電子写真感光体を実施例７と同様に評価を行ったところ、アルミニウム材、ニッケル材、ステンレス材、二酸化チタン材、いずれの材料においても表９と全く同様の結果が得られた。このことから、円筒状部材の表面を荒らす手法は溶射であっても好適に用いられることが判明した。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、円筒状基体を同一円周上に互いに等間隔で配置し、高周波電力を該円筒状基体の配置円外から導入することで、複数の基体上に、良好な特性を有する堆積膜形成装置・方法において、配置円上に配置された基体の内部に、少なくとも一部に原料ガスの排気孔を有する円筒状部材を設置することによって、球状突起の発生を大幅に減らし、画像むらや電気的特性のばらつきを改善することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の堆積膜形成装置の一例を示す模式的な構成図である。
【図２】図１に示す堆積膜形成装置のＡ−Ａ’切断線における断面図である。
【図３】従来の堆積膜形成装置の一例を示す模式的な構成図である。
【図４】従来の堆積膜形成装置を改造して用意された、比較例を製造するための堆積膜形成装置を示す模式的な構成図である。
【図５】本発明の一例による円筒状部材の排気孔の分布を示す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。
【図７】本発明の円筒状部材の一例を示した概略図である。
【符号の説明】
１０１ 円筒状基体
１０２ 反応容器
１０１―Ａ 基体ホルダー
１０３ 回転軸
１０５ 排気装置（手段）
１１３ 高周波電源
１１４ 高周波電力導入手段
１１５ マッチングボックス
１１６ モーター
１１７ 原料ガス供給手段
１２０ 円筒状部材
２０１ 反応容器
２０１（ａ） 誘電体部材
２０２（ｂ） 上蓋
２０３ 高周波電源
２０４ マッチングボックス
２０５ 円筒状基体
２０６ 基体支持体
２０７ 基体加熱用ヒーター
２０８ 回転機構
２０９ 排気配管
２１０ ガス供給手段
４００ 電子写真用感光体
４０１ 支持体
４０２ 光導電層
４０３ 表面層
４０４ 電荷注入阻止層
４０５ 電荷発生層
４０６ 電荷輸送層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for forming a deposited film on a substrate. In particular, the present invention relates to an apparatus and a method for forming a functional film, particularly a deposited film used for a semiconductor device, an electrophotographic photoreceptor, an image input line sensor, a photographing device, a photovoltaic device, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a deposition film forming method used for forming semiconductor devices, electrophotographic photoreceptors, image input line sensors, photographing devices, photovoltaic devices, other various electronic elements, optical elements, etc., plasma CVD, ion plating Many methods using plasma generated by high-frequency power, such as a plasma etching method and a plasma etching method, are known, and an apparatus therefor has been put into practical use.
[0003]
For example, a plasma CVD method, that is, a method of decomposing a raw material gas by high-frequency glow discharge to form a thin deposited film on a substrate has been put into practical use as a suitable deposited film forming means. For example, hydrogenation for electrophotography Various devices have been proposed for use in the formation of amorphous silicon (hereinafter referred to as “a-Si: H”) deposited films.
[0004]
In particular, the plasma CVD (hereinafter abbreviated as “VHF-PCVD”) method using high-frequency power in the VHF band is attracting attention, and the development of various deposited films using this VHF-PCVD method has been actively conducted. It is being advanced. This is because in the VHF-PCVD method, the deposition rate of the deposited film is relatively high and a high-quality deposited film can be obtained, so that it is expected that the cost reduction and quality improvement of the product can be achieved at the same time. is there. Development of a deposited film forming apparatus that can form a plurality of light-receiving members for a-Si electrophotography at the same time and has high productivity is in progress.
[0005]
For example, by arranging a plurality of cathode electrodes on the outside of the reaction vessel and using a part of the reaction vessel between the cathode electrode and the counter electrode as a dielectric member, a uniform high frequency discharge can be easily achieved in a large area. An apparatus that can perform plasma processing on an area substrate uniformly and at high speed is disclosed (for example, see Patent Document 1).
[0006]
As such a deposited film forming apparatus, a schematic configuration diagram is shown in FIG. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along a cutting line AA ′ in FIG. The reaction vessel 201 includes 201 (a) and 201 (b), and 201 (a) is made of a dielectric member. An exhaust pipe 209 is connected to the lower portion of the reaction vessel 201, and the exhaust pipe 209 The other end is connected to an exhaust device (not shown) (for example, a vacuum pump). A plurality of cylindrical substrates 205 on which deposited films are formed are arranged on the same circumference so as to be parallel to each other so as to surround the central portion of the reaction vessel 201. The plurality of cylindrical substrates 205 are respectively held by a substrate support 206 having a substrate heating heater 207 built therein. In the reaction vessel 201, SiH 4 , GeH 4 , H 2 , CH 4 , B 2 H 6 , PH 3 There are source gas supply means 210 connected to a gas supply device (not shown) made of a gas cylinder such as Ar, He, and the like, and a high-frequency electrode 202 is installed outside the reaction vessel 201. A high frequency power source 203 is connected to the high frequency electrode 202 via a matching box 204 and a high frequency power branching means 212. Further, the cylindrical base body 205 can be rotated by each rotation mechanism 208.
[0007]
In addition, a method has been shown that has uniform vacuum processing characteristics over a wide range by simultaneously supplying high-frequency power of at least two different frequencies (see, for example, Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-9-310181
[Patent Document 2]
JP 2002-241944 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By such a conventional electrophotographic photosensitive member forming method and apparatus, it is possible to shorten the substrate processing time by increasing the film deposition rate, increase the number of simultaneously processable substrates, and improve the uniformity and reproducibility of deposited film characteristics. It has become possible to obtain an electrophotographic photosensitive member having practical characteristics and uniformity to a certain extent at low production costs. Further, if the inside of the vacuum reaction container is strictly cleaned, it is possible to obtain an electrophotographic photosensitive member with few defects.
[0010]
However, the level of market demand for products using these deposited films is increasing day by day, and higher quality deposited films are required to meet this demand.
[0011]
In other words, in recent years, demand for image defects is more severe than ever in color copying machines, for which demand is rapidly expanding. For example, even for products that require a relatively thick deposited film with a large area, such as an electrophotographic photoreceptor, abnormal growth of the deposited film that occurs in the manufacturing process of the photoreceptor is directly linked to image defects, and therefore should be minimized. Is required. Therefore, there remains a problem to be solved that it is difficult to obtain a high-yield deposited film with uniform film quality, satisfying the requirements of optical and electrical characteristics, and with few defects when forming an image by an electrophotographic process. .
[0012]
The abnormal growth of the deposited film that occurs in the manufacturing process of the photosensitive member is as follows.
[0013]
The a-Si film has a property that when dust of the order of several μm adheres to the surface of the substrate, abnormal growth, that is, so-called “spherical protrusion” grows with the dust as a nucleus during film formation. Spherical protrusions have a shape that is a reversal of the conical shape starting from dust, and there are many localized levels at the interface between the normal deposition part and the spherical protrusion part. It has the property of passing through to the substrate side. For this reason, the part with the spherical protrusion appears as a white point in the solid black image on the image (in the case of reversal development, it appears as a black point in the solid white image). The standard for image defects called “pochi” is becoming stricter year by year, and depending on the size, even if there are several A3 sheets, they may be treated as defective. Furthermore, the standard becomes more stringent when mounted on a color copying machine, and even if one is present on A3 paper, it may be defective.
[0014]
Since these spherical protrusions start from dust, the substrate to be used is precisely cleaned before film formation, and all the steps to be installed in the film formation apparatus are performed in a clean room or under vacuum. In this way, efforts have been made to reduce the amount of dust adhering to the substrate before the start of film formation, and the effect has been improved. However, the cause of the generation of the spherical protrusion is not only the dust adhering to the substrate. That is, when an a-Si photosensitive member is manufactured, the required film thickness is very large, from several μm to several tens of μm, and therefore the film formation time ranges from several hours to several tens of hours. During this time, the a-Si film is deposited not only on the substrate but also on the film forming furnace wall and the structure in the film forming furnace. Since these furnace walls and structures do not have a controlled surface like the substrate, the adhesion is weak in some cases, and film peeling may occur during film formation over a long period of time. Even if a slight peeling occurs during the film formation, it becomes dust and adheres to the surface of the photoconductor being deposited, and this causes the spherical protrusion to be generated. Therefore, in order to maintain a high yield, careful management is required not only for the management of the substrate before film formation but also for the prevention of film peeling in the film formation furnace during film formation. The manufacture of the photoreceptor was difficult.
[0015]
In addition to image defects, there is a growing demand for image quality.
[0016]
Especially in digital electrophotographic apparatus and color electrophotographic apparatus, not only text originals but also pictures, pictures, design drawings, etc. are frequently copied, so many originals including halftones are copied, and image Density unevenness, optical memory, etc. are also revealed visually as well as image defects. Therefore, improvement in photoreceptor characteristics such as reduction in image density unevenness and reduction in optical memory is strongly demanded more than ever. In order to improve the characteristics of the photoconductor, the deposition film formation conditions and the deposition film stacking configuration have been optimized. At the same time, improvements in the deposition film formation apparatus and the deposition film formation method are also strongly desired. .
[0017]
Under such circumstances, there is still room for improvement in the above-described conventional deposited film forming apparatus and deposited film forming method with respect to reducing image defects and improving deposited film characteristics.
[0018]
There is also room for improvement in terms of the uniformity and reproducibility of the characteristics of the deposited film formed. If the uniformity and reproducibility of the deposited film characteristics are insufficient, the deposited film characteristics vary, leading to a decrease in product quality and a decrease in the yield rate. In particular, in the case of forming a member consisting of a stacked structure of a plurality of deposited films, if the film characteristics of a certain layer deteriorate due to this characteristic variation, matching with other layers also deteriorates and the entire member is greatly affected. turn into. In addition, in a large-area member such as an electrophotographic photosensitive member, even if the film quality is locally deteriorated, only that portion cannot be removed, so that the influence is great. Thus, improving the uniformity and reproducibility of the deposited film characteristics and suppressing the variation in the deposited film characteristics greatly contributes to improving the characteristics of the deposited film as a whole and lowering the cost of forming the deposited film.
[0019]
Therefore, the present invention aims to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to install a plurality of cylindrical substrates in a depressurized reaction vessel, decompose the raw material gas supplied into the reaction vessel with high-frequency power introduced from high-frequency power introducing means, and Film forming apparatus and deposition film capable of improving productivity and improving uniformity and reproducibility of deposited film characteristics while maintaining good film characteristics in forming a deposited film on a glass substrate It is to provide a forming method.
[0020]
The object of the present invention is to overcome the problems in the conventional electrophotographic photosensitive member as described above without sacrificing the electrical characteristics, and to stably manufacture at low cost and with high yield. It is an object of the present invention to provide a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method capable of manufacturing an electrophotographic photosensitive member that is easy to use.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent investigations to achieve the above object, the inventors of the present invention firstly, in a deposited film forming apparatus and a deposited film forming method, a cylinder is placed in a depressurizable reaction vessel at least partially made of a dielectric member. When the substrate is arranged at equal intervals on the same circumference and high frequency power is introduced from outside the reaction vessel, it has good characteristics on multiple substrates by devising the shape of the space surrounded by the cylindrical substrate. The present inventors have found that a deposited film having a thickness can be formed uniformly and with good reproducibility, and thus completed the present invention.
[0022]
That is, the deposited film forming apparatus of the present invention includes a reaction vessel that is formed at least in part of a dielectric member and forms a space that can be decompressed, a plurality of cylindrical substrate holding means disposed in the reaction vessel, and A raw material gas introduction means and a plurality of high-frequency electrodes arranged outside the reaction vessel, applying high-frequency power to the high-frequency electrode and generating glow discharge in the reaction vessel, In the deposited film forming apparatus for decomposing the source gas introduced into the gas and forming a deposited film on the cylindrical substrate held by the plurality of cylindrical substrate holding means, a cylindrical member having an exhaust hole for the source gas is provided. It is characterized by being installed in the central region of the reaction vessel.
[0023]
According to the present invention as described above, it is possible to form a deposited film having few defects and having good characteristics uniformly and with good reproducibility on a plurality of substrates.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention capable of obtaining such effects will be described in detail below.
[0025]
In the deposited film forming apparatus in which a plurality of cylindrical substrates are arranged at equal intervals on the same circumference and the high-frequency power introducing means is arranged outside the reaction vessel, the adhesion of the deposited film is improved. When considering a method for reducing the generation of dust, it was noticed that the configuration around the cylindrical substrate was asymmetric. Roughly speaking, this asymmetry can be considered by dividing it into the inside and the outside of the arrangement circle of the cylindrical substrate, and the effect of this was confirmed.
[0026]
That is, in a normal film forming process, a cylindrical substrate that is rotated so that the deposited film is uniformly deposited in the circumferential direction is made stationary to form the deposited film, and the spherical projections in the circumferential direction of the cylindrical substrate are formed. The distribution was examined. As a result, it was found that the number of spherical protrusions did not occur evenly in the circumferential direction, but a large number occurred inside the arrangement circle of the cylindrical substrate. That is, in such a deposited film forming apparatus, in order to improve the spherical protrusions and reduce the image defects to a level that can withstand use in a color copying machine, the number of spherical protrusions on the inner side is mainly set. It was confirmed that there was a need to reduce it.
[0027]
The details of the reason why there are many spherical protrusions inside the arrangement circle of the cylindrical substrate are currently unknown, but when looking at the structure of the deposited film forming device, the outside of the circumference where the cylindrical substrates are arranged is the furnace of the deposited film forming device. There are no furnace walls inside while the walls are facing. I imagine that this difference in the shape of the space will cause a difference in the film stress of the deposited film, which will affect the adhesion.
[0028]
On the other hand, when the distribution of the number of spherical protrusions in the circumferential direction of the cylindrical substrate manufactured by the deposited film forming apparatus in which the cylindrical member according to the present invention is installed in the internal space of the plurality of cylindrical substrates is examined, It was found that the incidence of spherical protrusions was reduced and the distribution of spherical protrusions was almost uniform in the circumferential direction. This is thought to be because the cylindrical member installed in the internal space of the plurality of cylindrical bases has a function corresponding to the furnace wall on the inner side, and the internal and external structures are symmetric while being simulated.
[0029]
When the cylindrical member is made of a dielectric material similar to the furnace wall, it is spherical when the distance between the furnace wall and the cylindrical base is substantially equal to the distance between the cylindrical base and the cylindrical member. The effect of reducing protrusions was most apparent. However, as a side effect at this time, a deposited film also adheres to the cylindrical member, and thus a phenomenon has occurred in which the deposition rate of the film deposited on the cylindrical substrate is slightly reduced. Therefore, the present inventors diligently studied a configuration in which both the spherical protrusion improvement effect and the maintenance of the deposition rate are compatible.
[0030]
As a result, by changing the material of the cylindrical member from a dielectric material to a conductive material (for example, metal) and grounding, the outer diameter of the cylindrical member can be reduced while maintaining the effect of reducing spherical protrusions. It turned out to be possible. On the other hand, it was confirmed that the deposition rate was greatly improved by reducing the outer diameter of the cylindrical member.
[0031]
Furthermore, when the present inventors have examined the uniformity and reproducibility of the characteristics of the deposited film, by providing a source gas exhaust hole on the surface of the cylindrical member, the axial direction of the cylindrical substrate can be improved. It was discovered by chance that the variation in characteristics was improved. Although the mechanism is just speculation, the present inventors consider as follows.
[0032]
It is already known that the dispersion of the characteristics of the deposited film in the axial direction corresponds to the shape of the standing wave of the plasma, and the shape of the standing wave changes depending on the shape of the surface of the cylindrical member. . That is, it is presumed that the unevenness of the peak of the standing wave has been relaxed by the unevenness of the exhaust hole of the cylindrical member, and the characteristic unevenness of the deposited film has been improved.
[0033]
Furthermore, the flow of the raw material gas toward the approximate center of the cylindrical substrate arrangement circle and the cylindrical member acting as the anode of the high-frequency electrode increase the plasma density in the cylindrical substrate arrangement circle. It is speculated that there is also a function to stabilize the plasma itself. As a result, it is presumed that an unexpected effect is obtained that the variation in characteristics between the deposition lots and the variation in characteristics within the lot are improved at the same time.
[0034]
The present invention has been completed by the above process.
[0035]
In the present invention, it is necessary to make the cylindrical member have an outer diameter within a certain range in order to maintain the effect of improving the unevenness and dispersion of the deposited film and the spherical protrusion without reducing the deposition rate. It was.
[0036]
That is, the outer diameter of the cylindrical member is changed from the diameter of the inscribed circle inscribed in the space surrounded by the plurality of cylindrical substrates (that is, the diameter of the cylindrical substrate from the diameter of the circle connecting the central axes of the plurality of cylindrical substrates). It has been found that the spherical protrusion improvement effect and the deposition rate maintenance are compatible only when the value is 0.1 times to 0.8 times, more preferably 0.1 times to 0.5 times the subtracted value. did.
[0037]
Further, if the length of the cylindrical member is too long, abnormal discharge tends to occur at the tip, and if it is too short, the effect of the present invention cannot be obtained, which is an important parameter. In the present invention, 0.5 times to 0.98 times were optimal for obtaining the effects of the present invention with respect to the length of the reaction vessel in the axial direction of the arranged cylindrical member.
[0038]
Any material can be used for the cylindrical member as long as it is a conductive material, but metal materials such as aluminum, iron, stainless steel, gold, silver, copper, nickel, and chromium are preferable in terms of convenience such as processing of exhaust holes.
[0039]
The form of the exhaust hole formed in the cylindrical member is not particularly limited as long as the plasma does not circulate inside the cylindrical member and the source gas can be exhausted sufficiently and can be controlled to a desired pressure. Usually, shapes formed by punching such as round holes and square holes are preferable. Moreover, it is good also as a slit-shaped long hole, The shape of the edge part may be circular or square.
[0040]
It is considered that the exhaust holes are preferably arranged uniformly on the entire surface of the cylindrical member from the viewpoint of the flow of the source gas exhaust, but from the viewpoint of controlling the peak magnitude of the standing wave, it is appropriately determined according to the transmitted frequency. More preferably.
[0041]
The surface of the cylindrical member is preferably controlled for the purpose of improving film adhesion, preventing film peeling, and suppressing dust during film formation. For example, the surface roughness is preferably in the range of arithmetic mean roughness (Ra) of 1 μm or more and 20 μm or less. This is because when Ra is 1 μm or more, the contact area with the a-Si deposited film is increased, and the adhesiveness is favorably affected. On the other hand, when Ra is too large, it becomes easy to take in dust, and when it is discharged, it may become the core of a spherical projection. Therefore, Ra is preferably in the range of 1 μm to 20 μm.
Furthermore, the surface of the cylindrical member has an average inclination angle (θa) in the range of 9 degrees or more and 20 degrees or less with Ra in the above range, or the average of the local summits with Ra in the above range. The effect of the present invention becomes more remarkable when the interval (S) is in the range of 30 μm or more and 100 μm or less. When Ra is in the above range, θa and S is in the above range, the effect of the present invention is particularly significant. It became clear by experiment of this inventor that becomes remarkable. This is because the contact area between the member and the deposited film can be made more optimal by keeping θa and S in a certain range in addition to Ra, so that the stress of the film deposited on the member is easily relaxed and adhered. I believe that this is because of increased sex.
[0042]
The surface roughness used in the present invention was measured based on JIS B0601-1994, using Surftest SJ-400 (manufactured by Mitutoyo Corporation), with a cutoff of 0.8 mm, a reference length of 0.8 mm, and an evaluation length of 4 mm. As measured. The “average inclination angle (θa)” is expressed as an arc tangent (θa = tan−1Δa) of the average value (Δa) obtained by adding up the absolute values of the local inclinations of the measurement curve as shown in FIG. The
[0043]
Further, when the surface is roughened, it may be blasted or coated with a thermal spray material. Blasting and thermal spraying are preferable from the viewpoint of cost, high controllability of surface roughness, and difficulty in being limited by the size and shape of the coating target.
[0044]
Although the specific means for thermal spraying is not particularly limited, the surface may be coated by a coating method such as plasma spraying, low-pressure plasma spraying, high-speed flame spraying, or low-temperature spraying. Specific examples of the thermal spray material include aluminum, stainless steel, iron, nickel, and titanium dioxide. The thickness of the sprayed material covering the surface of the cylindrical member is not particularly limited, but is preferably 1 μm to 1 mm, more preferably 10 μm to 500 μm from the viewpoint of manufacturing cost, in order to increase durability and uniformity.
[0045]
In the deposited film forming apparatus of the present invention, it is more effective that the cylindrical member is grounded. By grounding, it is presumed that the high-frequency power introducing means has a pseudo counter electrode effect. On the contrary, since the cylindrical member can sufficiently obtain the effects of the present invention simply by being grounded, for example, another high-frequency power source is prepared for the cylindrical member, or high-frequency power is supplied from one high-frequency power source. Since there is no cost or labor for branching and aligning the output between the introduction means and the cylindrical member, it is possible to reduce the cost of the deposited film forming apparatus itself, and thus to reduce the manufacturing cost of the electrophotographic photosensitive member. Will also be tied.
[0046]
In the present invention, when the frequency of the high frequency power is in the range of 50 to 450 MHz, the effect of controlling the unevenness of the characteristics of the deposited film and the reduction of image defects are particularly high.
[0047]
This seems to be due to the rapid increase in the pressure at which plasma can be stably generated in a frequency region lower than 50 MHz. According to the study by the present inventors, for example, when the frequency is 13.56 MHz, it is confirmed that the pressure at which plasma can be stably generated is about one to half digits higher than that when the frequency is 50 MHz or more. Has been. At such a high pressure, particles such as polysilane are easily generated in the film formation space, and when these particles are taken into the deposited film, spherical protrusions are easily generated. In the present invention, by setting the frequency of the high-frequency power to 50 MHz or more, the plasma generation pressure can be sufficiently lowered, so that the probability of particle generation is drastically reduced and a good deposited film is formed over the entire circumference of the cylindrical substrate. It is considered a thing.
[0048]
On the other hand, in the frequency region higher than 450 MHz, the effect of improving the characteristic unevenness of the deposited film hardly appears. The reason is not clear, but is presumed to be due to the shape of the standing wave. Therefore, it is presumed that the standing wave relaxation action of the present invention may not be effective. In addition, when such uniformity in film characteristics can be made, a difference in film stress also occurs, and film peeling tends to occur near the boundary. For this reason, image defects are likely to deteriorate. Also, in the frequency region where the frequency is higher than 450 MHz, the power absorption in the vicinity of the power introduction means is large, and electrons are most frequently generated here, so that plasma non-uniformity is likely to occur and the characteristics of the deposited film are uneven. Easy to connect to. At frequencies of 450 MHz or less, extreme power absorption is unlikely to occur in the vicinity of the power introduction means, so that plasma uniformity and film property uniformity are enhanced.
[0049]
Embodiments of the present invention capable of obtaining such effects will be described in detail below with reference to the drawings.
[0050]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an apparatus for producing an a-Si-based photoreceptor deposited film according to the present invention. 1 is a schematic longitudinal sectional view, and FIG. 2 is a schematic transverse sectional view taken along a cutting line AA ′ in FIG.
[0051]
The deposited film manufacturing apparatus shown in FIG. 1 limits a film formation space in which a source gas is decomposed to a columnar region by a cylindrical wall 102 at least partially made of a non-conductive material, and forms a columnar film formation space. The central axis passes through the center of the cylindrical substrate 101 arrangement circle. Furthermore, by positioning the high-frequency power introducing means 114 installed outside the arrangement circle of the cylindrical substrate 101 outside the cylindrical wall 102, the utilization efficiency of the source gas is improved, and at the same time, defects in the deposited film to be formed are improved. Can be suppressed. In FIG. 1, reference numeral 102 denotes a cylindrical wall, and at least a part thereof is made of a non-conductive material. Specific examples of the nonconductive material include alumina, titanium dioxide, aluminum nitride, boron nitride, zircon, cordierite, zircon cordieride silicon oxide, and beryllium mica ceramics. Of these, alumina is particularly preferable because it absorbs less high frequency power.
[0052]
A cylindrical member 120 formed as an example of a component of the present invention is installed in the approximate center of the arrangement circle of the cylindrical substrate 101, and an exhaust hole is formed on the surface thereof. To the exhaust device 105.
[0053]
The cylindrical substrates 101 on which the deposited film is formed are arranged in parallel to each other at equal intervals on the same circumference. The base body 101 is held by a rotating shaft 103, and when the motor 116 is driven, the rotating shaft 103 rotates through a reduction gear, and the cylindrical base body 101 rotates around its central axis in the generatrix direction. The cylindrical base 101 can be heated by a heating element 103 (also used as a rotating shaft).
[0054]
High frequency power introduction means 114 is installed outside the arrangement circle of the cylindrical base body 101 arranged on the same circumference, and the high frequency power output from the high frequency power supply 113 passes through the matching box 115 and the high frequency power introduction means 114. To be supplied into the reaction vessel 102 serving as a film formation space.
[0055]
A source gas supply means 117 is installed in the reaction vessel 102 to supply a desired source gas into the reaction vessel 102. There are no particular restrictions on the number and installation positions of the source gas supply means 117, and they are installed inside the cylindrical substrate arrangement circle or outside the cylindrical substrate arrangement circle.
[0056]
In the present invention, the number of cylindrical bases 101 arranged on the same circumference is not particularly limited, but generally, as the number of cylindrical bases 105 is increased, the apparatus becomes larger and necessary. In order to increase the capacity of the high-frequency power supply, it is determined appropriately in consideration of these points.
[0057]
Using such a deposited film forming apparatus, various a-Si electrophotographic light receiving members can be formed, for example, as shown in FIGS.
[0058]
An electrophotographic photoreceptor 400 shown in FIG. 6A has amorphous silicon (hereinafter referred to as “a-Si: H, X”) containing a hydrogen atom or a halogen atom as a constituent element on a support 401. A photoconductive layer 402 having photoconductivity is provided.
[0059]
An electrophotographic photoreceptor 400 shown in FIG. 6B has a photoconductive layer 402 made of a-Si: H, X and having photoconductivity on a support 401 and an amorphous silicon (or amorphous carbon). ) A surface layer 403 is provided.
[0060]
An electrophotographic photoreceptor 400 shown in FIG. 6C has an amorphous silicon based charge injection blocking layer 404 and a photoconductive layer 402 made of a-Si: H, X and having photoconductivity on a support 401. And an amorphous silicon-based (or amorphous carbon-based) surface layer 403 is provided.
[0061]
An electrophotographic photoreceptor 400 shown in FIG. 6D is provided with a photoconductive layer 402 on a support 401. The photoconductive layer 402 includes a charge generation layer 405 and a charge transport layer 406 made of a-Si: H, X, and an amorphous silicon (or amorphous carbon) surface layer 403 is provided thereon. .
[0062]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited at all by these.
[0063]
(Example 1)
Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, 10 photoreceptors having a charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer formed on a cylindrical aluminum cylinder 101 having a diameter of 80 mm and a length of 358 mm under the conditions shown in Table 1. A total of 60 lots were produced. In this embodiment, high-frequency power is transmitted only from the high-frequency power source 113-1, and the power transmission frequency is 100 MHz.
[0064]
In this embodiment, the cylindrical member has an opening (exhaust hole) having a diameter of 3 mm on the side surface of the cylindrical member having one end of a cylindrical Al member (pipe) having a diameter of 100 mm, a wall thickness of 3 mm, and a height of 470 mm. What was uniformly opened with a pitch was used. FIG. 7 shows a schematic diagram thereof.
[0065]
The surface of the cylindrical member was Ra = 0.5 μm, θa = 8 degrees, and S = 150 μm by blasting.
[0066]
[Table 1]
[0067]
In FIG. 1, the film formation space in which the source gas is decomposed is limited to a columnar region including a cylindrical substrate 101 by a cylindrical wall 102. In the columnar region, the central axis passes through the center of the cylindrical substrate arrangement circle. The cylindrical wall 102 is made of an alumina cylinder having an inner diameter of 400 mm, a thickness of 20 mm, and a height of 500 mm. The inner surface of the cylindrical wall 102 was blasted to have a surface roughness of 20 μm in Rz with a reference length of 2.5 mm.
[0068]
The high-frequency power introducing means 114 is a SUS column having a diameter of 20 mm and a length of 470 mm, and is installed outside the cylindrical wall 102. It is installed at intervals.
[0069]
In the figure, reference numeral 100 denotes a shield means of the high-frequency power introducing means 114 installed outside the cylindrical wall 102.
[0070]
The raw material gas supply means 117 is an alumina pipe having an inner diameter of 10 mm and an outer diameter of 13 mm, and has a structure in which an end portion is sealed, and a raw material gas can be supplied from a gas outlet having a diameter of 1.2 mm provided on the pipe. The one with a simple structure was used. The source gas supply means 117 was installed in a cylindrical substrate arrangement circle, and six were arranged at equal intervals on the same circumference having the same center as the arrangement circle of the cylindrical substrate 101. The surface of the source gas supply means 117 was blasted to a surface roughness of 20 μm in Rz with a reference length of 2.5 mm.
[0071]
The procedure for producing the photoreceptor is outlined as follows.
[0072]
First, the cylindrical substrate 101 held by the substrate holder 101 -A was placed on the rotating shaft 103 in the reaction vessel 102. Thereafter, the inside of the reaction vessel 102 was exhausted by the exhaust device 105 through the exhaust hole of the cylindrical member 120 provided at the approximate center in the reaction vessel 102. Subsequently, the cylindrical substrate 101 is rotated at a speed of 10 rpm by the motor 116 via the rotating shaft 103, and further 500 sccm of Ar is supplied from the source gas supply means 117 into the reaction vessel 102. The cylindrical substrate 101 was heated and controlled at 250 ° C. by using the same as above, and the state was maintained for 2 hours.
[0073]
Next, the supply of Ar is stopped, the reaction vessel 102 is exhausted through the exhaust hole of the cylindrical member 120 by the exhaust device 105, and then the raw material used for forming the charge injection blocking layer shown in Table 1 through the raw material gas supply means 117. Gas was introduced. After confirming that the flow rate of the source gas is the set flow rate and that the pressure in the reaction vessel 102 is stable, the output value of the high frequency power supply 113 is set to the power shown in Table 1, and the high frequency power is supplied via the matching box 115. High frequency power was supplied to the introducing means 114. A charge injection blocking layer was formed on the cylindrical substrate 101 by exciting and dissociating the source gas with the high frequency power radiated into the reaction vessel 102 from the high frequency power introducing means 114. After the formation of the predetermined film thickness, the supply of the high frequency power was stopped, and then the supply of the source gas was stopped to finish the formation of the charge injection blocking layer. By repeating the same operation a plurality of times, a photoconductive layer and a surface layer were sequentially formed.
[0074]
(Comparative Example 1)
Using the conventional deposited film forming apparatus shown in FIG. 3, a total of 60 photoconductors for 10 lots on which the charge injection blocking layer, the photoconductive layer and the surface layer were formed in the same manner as in Example 1 under the conditions shown in Table 1. Manufactured. Also in this comparative example, the frequency transmitted from the high frequency power source 203 was set to 100 MHz.
[0075]
(Evaluation)
The a-Si photoconductor produced in this way was placed in a Canon copier iR5000 modified for this test, and the characteristics of the photoconductor were evaluated. The evaluation items were four items, “the number of spherical protrusions”, “image defect”, “image density unevenness”, and “characteristic variation”. Each item was evaluated by the following specific evaluation method, and the results are shown in Table 2. . As shown in Table 2, the evaluation results were clearly different between Example 1 and Comparative Example 1 for all items.
[0076]
(Number of spherical protrusions)
The surface of the obtained photoreceptor was observed with an optical microscope. Then, the number of spherical protrusions having a size of 20 μm or more is counted, and 10 cm 2 The number of hits was examined.
[0077]
The obtained results were ranked by the reduction rate of the spherical protrusions based on the value in Comparative Example 1.
[0078]
◎… More than 80% reduction
○… 40% or more and less than 80% reduction
△… Reduction of 0% or more and less than 40%
×… Increase
(Image defect)
The manufactured photoconductor for electrophotography is installed in the Canon iR5000 copying machine, the process speed is 265 mm / sec, the pre-exposure (LED with a wavelength of 660 nm) light quantity of 4 lx · S, and the current value of the charger is 1000 μA. The image obtained in the image (image density 100%) was observed, and an A3 size black original was copied. The images thus obtained were observed, and the number of white spots caused by spherical protrusions having a diameter of 0.3 mm or more was counted.
[0079]
The obtained results were ranked based on the image defect reduction rate based on the value in Comparative Example 1.
[0080]
◎… More than 80% reduction
○… 40% or more and less than 80% reduction
△… Reduction of 0% or more and less than 40%
×… Increase
(Uneven image density)
First, after adjusting the main charger current so that the dark portion potential at the developing unit position becomes a constant value, a predetermined white paper having a reflection density of 0.01 or less is used for the original, and the bright portion potential at the developing unit position is a predetermined value. The image exposure light amount was adjusted so as to be a value. Subsequently, a Canon halftone chart (part number: FY9-9042) was placed on the document table, and evaluation was performed based on the difference between the maximum value and the minimum value of the reflection density in the entire area on the copy image obtained when copying. The evaluation result was the average value of all the photoconductors. Therefore, the smaller the value, the better.
[0081]
(Characteristic variation)
In the above four items of “image density unevenness” and the following three items in total, the maximum value and minimum value of the evaluation results of all the photoreceptors in each evaluation were obtained, and then the value of (maximum value) / (minimum value) was obtained. . Among the four items, the one with the largest value was defined as the characteristic variation value.
[0082]
Charging ability: Measures the dark part potential at the developing unit position when a constant current is passed through the main charger of the copying machine. Therefore, the larger the dark part potential, the better the charging ability. The charging ability was measured over the entire region in the direction of the photoreceptor bus, and the evaluation was made based on the lowest dark portion potential. As the evaluation result, the maximum value and the minimum value were obtained from the charging ability of all the photoconductors, and then the value of (maximum value) / (minimum value) was obtained.
[0083]
Sensitivity: After adjusting the main charger current so that the dark portion potential at the developer position becomes a constant value, a predetermined white paper having a reflection density of 0.01 or less is used for the original, and the bright portion potential at the developer position is a predetermined value. Evaluation is performed based on the image exposure light amount when the image exposure light amount is adjusted to be a value. Therefore, the smaller the image exposure light amount, the better the sensitivity. Sensitivity measurement was performed over the entire region in the direction of the photosensitive member bus, and evaluation was performed based on the maximum image exposure light amount. As the evaluation result, the maximum value and the minimum value were obtained from the sensitivity of all the photoreceptors, and then the value of (maximum value) / (minimum value) was obtained.
[0084]
Optical memory: After adjusting the current value of the main charger so that the dark part potential at the developing unit position becomes a predetermined value, the image exposure light quantity so that the bright part potential becomes a predetermined value when a predetermined white paper is used as a document. Adjust. In this state, a Canon ghost test chart (part number: FY9-9040) with a reflection density of 1.1 and a black circle of 5 mm in diameter is placed on the document table, and a Canon halftone chart is placed on top of it. In the copy image, the difference between the reflection density of the black circle having a diameter of 5 mm and the reflection density of the halftone portion of the ghost chart recognized on the halftone copy was measured. The measurement of the optical memory was performed over the entire region in the direction of the photosensitive member bus, and the evaluation was made based on the difference in the maximum reflection density. As the evaluation result, the maximum value and the minimum value of the maximum reflection density difference of all the photoreceptors were obtained, and then the value of (maximum value) / (minimum value) was obtained.
[0085]
The evaluation results of the image density unevenness and the characteristic variation (chargeability, sensitivity, optical memory) of each item were determined based on the evaluation result of Comparative Example 1 based on the improvement degree of each item.
[0086]
◎… 40% or better
◎ ~ ○ ... 30% or more and less than 40% improvement
○ ... 20% or more and less than 30% improvement
○ ~ △ ... Improvement of 10% or more and less than 20%
△ ... Improvement of 0% or more and less than 10%
×… worsening
[0087]
[Table 2]
[0088]
(Example 2)
Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, under the conditions shown in Table 3, a charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer were formed on a cylindrical aluminum cylinder 101 having a diameter of 80 mm and a length of 358 mm as in Example 1. A total of 60 photoconductors were produced for 10 lots. In this embodiment, the transmission frequency of the high-frequency power source 113-1 is 100 MHz, and the transmission frequency of the high-frequency power source 113-2 is 50 MHz. The outputs of the high-frequency power sources 113-1 and 113-2 were 50% of the total output.
[0089]
The cylindrical member of this example was the same as that of Example 1.
[0090]
[Table 3]
[0091]
(Comparative Example 2)
In this comparative example, the power input means of the conventional deposited film forming apparatus (see FIG. 3) is modified to match the two high-frequency power sources 203-1 and 203-2 as shown in FIG. -1, 204-2 were used, and 60 photoconductors were produced in a total of 10 lots in the same manner as in Example 2. Also in this comparative example, the transmission frequency of the high frequency power supply 203a was set to 100 MHz, and the transmission frequency of the high frequency power supply 203-2 was set to 50 MHz as in the second embodiment. The outputs of the high-frequency power sources 203-1 and 203-2 were 50% of the total output.
[0092]
Evaluation of the photoreceptors produced in Examples and Comparative Examples was carried out using the same methods as in Examples 1 and Comparative Examples 1.
[0093]
The number of spherical protrusions and image defects are determined based on Comparative Example 2. The evaluation results of image density unevenness and characteristic variations (chargeability, sensitivity, optical memory) of each item are based on Comparative Example 1, and each item is evaluated. Judgment was made according to the degree of improvement.
The evaluation results are shown in Table 4.
[0094]
[Table 4]
[0095]
Example 3
Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, under the conditions shown in Table 3, a charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer were formed on a cylindrical aluminum cylinder 101 having a diameter of 80 mm and a length of 358 mm as in Example 1. A total of 60 photoconductors were produced for 10 lots.
[0096]
In this embodiment, the cylindrical member is made of Ni, and its diameter is 0.05 to 0.85 times the diameter of a circle surrounded by the cylindrical substrate, that is, the circle inscribed in the arranged cylindrical substrate. It was changed as follows. The length was 0.9 times the height of the reaction vessel.
[0097]
Use a cylindrical member with a wall thickness of 3 mm and one end closed as in Example 1, with a 3 mm opening (exhaust holes) uniformly open at 4 mm pitch on the side of the cylindrical member. It was. The surface of any cylindrical member was Ra = 3.7 μm, θa = 15 degrees, and S = 78 μm by blasting.
[0098]
(Deposition rate)
The total film thickness of the electrophotographic photosensitive member after film formation was measured with an eddy current film thickness meter (FISCHERSCOPE MMS manufactured by Fischer Instruments Co., Ltd.). The deposition rate was evaluated by dividing the obtained film thickness by the total film formation time. The evaluation was expressed as a relative value when the deposition rate of Comparative Example 1 was 100%.
[0099]
The results of Example 3 are shown in Table 5. As can be seen from Table 5, when the diameter of the cylindrical member is 0.1 to 0.8 times the area surrounded by the plurality of cylindrical substrates, the improvement in the number of spherical protrusions and image defects can be seen. I understand that. Further, even if the diameter of the cylindrical member is reduced, the characteristics are kept good and the deposition rate is increased. In particular, in the range of 0.5 times or less, almost the same deposition rate as in Comparative Example 1 is obtained, which is very good.
[0100]
[Table 5]
[0101]
(Example 4)
Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, under the conditions shown in Table 3, a charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer were formed on a cylindrical aluminum cylinder 101 having a diameter of 80 mm and a length of 358 mm as in Example 1. A total of 60 photoconductors were produced for 10 lots. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1.
[0102]
In this example, the material of the cylindrical member was made of Al, and its length was changed so as to be 0.45 to 0.99 times the height of the reaction vessel. Use a cylindrical member with a wall thickness of 3 mm and one end closed as in Example 1, with a 3 mm opening (exhaust holes) uniformly open at 4 mm pitch on the side of the cylindrical member. It was. The diameter was 0.8 times the diameter of the region surrounded by the cylindrical substrate, and the surface of any cylindrical member was Ra = 0.5 μm, θa = 8 degrees, and S = 150 μm by blasting.
[0103]
The results of Example 4 are shown in Table 6. As can be seen from the results in Table 6, it can be seen that the effect of the present invention appears remarkably when the length of the cylindrical member is 0.5 to 0.98 times the height of the reaction vessel. The reason why the characteristics slightly deteriorated when the ratio is increased to 0.99 is considered to be that the discharge is concentrated between the cylindrical member and the upper part of the reactor.
[0104]
[Table 6]
[0105]
(Example 5)
Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, under the conditions shown in Table 1, a charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer were formed on a cylindrical aluminum cylinder 101 having a diameter of 80 mm and a length of 358 mm as in Example 1. A total of 60 photoconductors were produced for 10 lots.
[0106]
In this embodiment, the oscillation frequency of the high frequency power supply 113 is set to a single frequency of 45 MHz to 500 MHz and a superposition frequency. In the case of the superposed frequency, the outputs of the high-frequency power sources 113-1 and 113-2 were 50% of the total output.
[0107]
The cylindrical member of this example was the same as that of Example 1.
The manufactured photoreceptor was carried out in the same manner as the evaluation in Example 1, and the evaluation result was based on the evaluation result of the photoreceptor manufactured in Comparative Example 1.
[0108]
The results of Example 5 are shown in Table 7. As can be seen from Table 7, by setting the frequency of the high frequency power in the range of 50 to 450 MHz, it can be seen that the effects of the present invention can be obtained more remarkably at both single frequency and superposition.
[0109]
[Table 7]
[0110]
(Example 6)
In the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, a cylindrical aluminum cylinder 101 having a diameter of 80 mm and a length of 358 mm is used in the same manner as in the first embodiment, using the cylindrical member having the exhaust hole pattern shown in FIGS. A charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer were formed thereon, and 60 photoconductors in total of 10 lots were produced. In this example, high-frequency power was transmitted only from the high-frequency power source 113-1, and photoconductors were manufactured at respective frequencies of 50 MHz, 150 MHz, and 350 MHz.
[0111]
The cylindrical member is a cylindrical member with a diameter of 100 mm, a wall thickness of 3 mm, and a height of 470 mm with one end of a cylindrical member (pipe) closed on the side of a cylindrical member with openings of φ3 mm (exhaust holes) opened at a pitch of 4 mm. Was used. As shown in FIG. 5, the range of the opening of each cylindrical member was 1/3 of the entire length of the cylindrical member. The surface of any cylindrical member was Ra = 0.5 μm, θa = 8 degrees, and S = 150 μm by blasting.
[0112]
Evaluation of the photoconductor manufactured in this example was performed using the same method as in Evaluation 1, with the same method. The evaluation result of each item was determined based on the improvement result of each item, based on the evaluation result of the photoconductor manufactured in Comparative Example 1. The evaluation results are shown in Table 8.
[0113]
As shown in Table 8, good results were obtained for each item. In addition, it is recognized that there is an optimum exhaust hole distribution for each transmission frequency in the image density unevenness and the characteristic variation.
[0114]
[Table 8]
[0115]
(Example 7)
Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, under the conditions shown in Table 3, a charge injection blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer were formed on a cylindrical aluminum cylinder 101 having a diameter of 80 mm and a length of 358 mm as in Example 2. A total of 60 photoconductors were produced for 10 lots. In this embodiment, the transmission frequency of the high-frequency power source 113-1 is 100 MHz, and the transmission frequency of the high-frequency power source 113-2 is 50 MHz. The outputs of the high-frequency power sources 113-1 and 113-2 were 50% of the total output.
[0116]
The cylindrical member of this example uses the same size as that of Example 1, and various average average roughness Ra, average inclination angle θa, and average interval S between local peaks by blasting the surface of the cylindrical member. Changed.
Evaluation of the photoconductor manufactured in this example was performed by the same method as in Example 1. The evaluation result of each item was determined based on the improvement result of each item, based on the evaluation result of the photoconductor manufactured in Comparative Example 2.
[0117]
The results of Example 7 are shown in Table 9. As can be seen from the results in Table 9, in the present invention, the surface roughness of the cylindrical member is more prominent by setting Ra to 1 to 20 μm, θa to 9 to 20 degrees, and S to 30 to 100 μm. It can be seen that the effect of reducing spherical protrusions and image defects can be obtained.
[0118]
[Table 9]
[0119]
Example 8 Using the deposited film forming apparatus shown in FIG. 1, under the conditions shown in Table 3, a charge injection blocking layer and a photoconductive layer were formed on a cylindrical aluminum cylinder 101 having a diameter of 80 mm and a length of 358 mm as in Example 2. A total of 60 photoconductors having 10 layers and a surface layer were produced. In this embodiment, the transmission frequency of the high-frequency power source 113-1 is 100 MHz, and the transmission frequency of the high-frequency power source 113-2 is 50 MHz. The outputs of the high-frequency power sources 113-1 and 113-2 were 50% of the total output.
[0120]
The cylindrical member of this example uses the same size as in Example 1, and the surface of the cylindrical member is sprayed using four types of materials, aluminum material, nickel material, stainless steel material, titanium dioxide material, The arithmetic average roughness Ra, the average inclination angle θa, and the average interval S between local peaks were changed for each material in the same manner as in Example 7.
[0121]
Evaluation of the photoconductor manufactured in this example was performed by the same method as in Example 1.
[0122]
When the obtained electrophotographic photoreceptor was evaluated in the same manner as in Example 7, the same results as in Table 9 were obtained for any of aluminum, nickel, stainless steel, and titanium dioxide materials. From this, it has been found that the method of roughening the surface of the cylindrical member can be suitably used even by thermal spraying.
[0123]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the cylindrical substrates are arranged at equal intervals on the same circumference, and high frequency power is introduced from outside the arrangement circle of the cylindrical substrates, so that a plurality of substrates are In the deposited film forming apparatus and method having good characteristics, spherical projections are generated by installing a cylindrical member having at least a part of the exhaust holes for the source gas inside the substrate arranged on the arrangement circle. It has become possible to significantly reduce image irregularities and variations in electrical characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a deposited film forming apparatus of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the deposited film forming apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional deposited film forming apparatus.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a deposited film forming apparatus for manufacturing a comparative example prepared by modifying a conventional deposited film forming apparatus.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a distribution of exhaust holes of a cylindrical member according to an example of the present invention.
FIG. 6 is a view showing an example of a layer structure of an electrophotographic light-receiving member that can be formed according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a cylindrical member of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Cylindrical substrate
102 reaction vessel
101-A Base holder
103 axis of rotation
105 Exhaust device (means)
113 high frequency power supply
114 High-frequency power introduction means
115 matching box
116 motor
117 Raw material gas supply means
120 Cylindrical member
201 reaction vessel
201 (a) Dielectric member
202 (b) Upper lid
203 High frequency power supply
204 matching box
205 Cylindrical substrate
206 Substrate support
207 Substrate heating heater
208 Rotation mechanism
209 Exhaust piping
210 Gas supply means
400 Photoconductor for electrophotography
401 Support
402 Photoconductive layer
403 Surface layer
404 Charge injection blocking layer
405 Charge generation layer
406 Charge transport layer