JP2000338314A - 反射鏡およびその製造方法 - Google Patents

反射鏡およびその製造方法

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JP2000338314A
JP2000338314A JP11153660A JP15366099A JP2000338314A JP 2000338314 A JP2000338314 A JP 2000338314A JP 11153660 A JP11153660 A JP 11153660A JP 15366099 A JP15366099 A JP 15366099A JP 2000338314 A JP2000338314 A JP 2000338314A
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Koichi Watanabe
幸市 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射率が高く、入射角による反射率の変化が
小さく、かつ、耐久性が高い(すなわち耐湿性が高い、
耐腐食性雰囲気に強い等)反射鏡、およびその製造方法
を提供することにある。 【解決手段】 金属からなる、または金属薄膜が形成さ
れた基板表面に、SiO 2層と、ZrO2層と、が順次積
層されてなることを特徴とする反射鏡、およびその製造
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を反射する反射
鏡およびその製造方法に関し、詳しくは、シリンドリカ
ルミラー、折り返しミラー、回転多面鏡等に使用し得る
高波長レーザー(波長:600nm以上)用反射光学素
子としての反射鏡およびその製造方法に関するものであ
る。
【0002】本発明の反射鏡は、レーザービームプリン
タ、レーザー複写機、レーザーファクシミリ等で光ビー
ムを像担持体上に収束させて静電潜像を形成する光学系
で使用することができる。
【0003】
【従来の技術】従来、シリンドリカルミラー、折り返し
ミラー、回転多面鏡等に使用し得る反射鏡として、金属
または金属薄膜のみで形成されたものが知られている。
しかし、金属または金属薄膜のみで形成された反射鏡で
は、金属あるいは金属薄膜が比較的強度が弱いため、傷
つきやすい。さらに、金属の種類によっては、酸化や硫
化により表面特性が変化し、経時とともに反射率が低下
してしまうといった問題もあった。
【0004】傷つきにくく、かつ、酸化あるいは硫化等
による腐食を防止すべく、金属または金属薄膜の上にさ
らに保護膜を形成してなる反射鏡も知られている。保護
層の膜厚によっては、反射率特性が大幅に変わることが
ある上、金属の種類によっては、反射率特性が85%程
度まで低下してしまい、実用上問題があった。また、樹
脂製基板上にAl製の主反射膜、CeF3製の低屈折率
層、および、CeO3製の高屈折率層を順次積層した構
造の反射鏡が特開平2−66157号公報に開示されて
いる。このように低高屈折率層を順次積層した場合、金
属層のみに比べ、反射率が極めて高いものとなる。しか
し、CeF3やCeO3は、傷つきやすく耐湿性に弱いた
め、耐久性に問題がある。
【0005】さらに、低屈折率層および高屈折率層の組
み合わせることにより反射率特性を向上させる技術とし
て、高屈折率層にMoO3あるいはWO3を用いること
で、反射率が高く、傷がつきにくく、さらに、耐湿性が
高い反射鏡を得ることができる技術について、特開平7
−294710号公報に開示がある。しかし、この場合
でも、MoO3あるいはWO3は膜状態の制御が難しく、
入射角により反射率が大きく変化してしまい、走査光学
系に用いた場合には、光量エネルギー分布が最適な状態
では用いられなかった。
【0006】このように反射率向上を企図して、低屈折
率層および高屈折率層を組み合わせて積層する場合、反
射率が高く、入射角による反射率の変化が小さく、そし
て、傷がつきにくく、耐久性が高い(すなわち耐湿性が
高い、耐腐食性雰囲気に強い等)、といった全ての要求
品質を高いレベルで満足させるものは存在しなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、反射率が高く、入射角による反射率の変化が小さ
く、かつ、耐久性が高い反射鏡およびその製造方法を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の本発
明により達成される。すなわち本発明は、 <1> 金属からなる、または金属薄膜が形成された基
板表面に、SiO2層と、ZrO2層と、が順次積層され
てなることを特徴とする反射鏡である。
【0009】<2> 入射光の波長をλとした場合に、
前記SiO2層の光学膜厚が0.23λ〜0.27λの
範囲であり、前記ZrO2層の光学膜厚が0.63λ〜
0.67λの範囲であることを特徴とする<1>に記載
の反射鏡である。
【0010】<3> さらにZrO2層の上層として、
SiO2からなる保護層を形成してなることを特徴とす
る<1>に記載の反射鏡である。
【0011】<4> 入射光の波長をλとした場合に、
前記SiO2層の光学膜厚が0.08λ〜0.12λの
範囲であり、前記ZrO2層の光学膜厚が0.28λ〜
0.32λの範囲であり、前記SiO2からなる保護層
の光学膜厚が0.48λ〜0.52λの範囲であること
を特徴とする<3>に記載の反射鏡である。
【0012】<5> 入射光の波長をλとした場合に、
前記SiO2層の光学膜厚が0.23λ〜0.27λの
範囲であり、前記ZrO2層の光学膜厚が0.18λ〜
0.22λの範囲であり、前記SiO2からなる保護層
の光学膜厚が0.48λ〜0.52λの範囲であること
を特徴とする<3>に記載の反射鏡である。
【0013】<6> 反射率が、98%以上であること
を特徴とする<1>ないし<5>のいずれか1に記載の
反射鏡である。
【0014】<7> <1>ないし<6>のいずれか1
に記載の反射鏡の製造方法であって、前記SiO2層お
よび/またはZrO2層を、電子ビームを用いた真空蒸
着によって成膜して形成することを特徴とする反射鏡の
製造方法である。
【0015】本発明の反射鏡は、低屈折率層としてSi
2層、高屈折率層としてZrO2層が形成された多層構
成のものであり、反射率が高いとともに、耐久性が高
く、さらに入射角による反射率の変化幅も極めて小さ
い。特に、これら低屈折率層および高屈折率層の光学膜
厚を最適な組み合わせに設定することにより、極めて高
い反射率と、極めて小さい入射角による反射率の変化幅
を達成することができる。具体的には、98%の高い反
射率とともに、入射角による反射率変化幅が、入射角0
°〜80°の範囲で0.4%以下を容易に達成すること
ができ、さらには入射角0°〜60°の範囲で0.2%
以下も達成することができる。すなわち、本発明によれ
ば、入射角による反射率変化をほとんど無視できるレベ
ルの反射鏡を得ることができる。
【0016】勿論、これら各層の膜厚は蒸着条件や環境
条件等から適宜選択されるべきものであり、本発明にお
いて明示した各光学厚みに限定されるものではない。な
お、ここで「入射角による反射率変化」とは、規定され
る入射角範囲における反射率(%)の値の上下限差(1
つの反射鏡における入射角による反射率Rsの上下限差
(max−min)の絶対値)をいう。
【0017】本発明においては、さらに高屈折率層であ
るZrO2層の上層として、SiO2からなる保護層を形
成することにより、より一層耐環境性の高い反射鏡とす
ることができ、その場合低屈折率層および高屈折率層と
ともにSiO2からなる保護層の膜厚をも制御すること
が、高い反射率を確保し、入射角による反射率の変化を
小さくする観点より好ましい。
【0018】一方、本発明の反射鏡は、前記SiO2
および/またはZrO2層を、電子ビームを用いた真空
蒸着によって成膜することとすれば、製造が容易であ
り、製造コストを低減することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の反射鏡は、金属からな
る、または金属薄膜が形成された基板表面に、SiO2
層と、ZrO2層と、が順次積層されてなる。以下、本
発明の反射鏡について、各構成要素に分けて説明する。
【0020】1.基板 本発明において、使用すべき基板としては特に限定され
るものではないが、たとえば金属からなる基板として
は、アルミニウム、ステンレス、銅、アルミニウム合
金、鉄系合金等の金属が挙げられる。
【0021】一方、金属薄膜が形成された基板として
は、非晶質ポリオレフィン系合成樹脂、ABS樹脂(ア
クリルニトリル−ブタジエン−スチレン)、PC(ポリ
カーボネイト)系樹脂、アクリル樹脂等、ポリエステル
樹脂、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等の合
成樹脂、あるいはガラス等の素材のものを支持体とし
て、これに前記金属等からなる薄膜を蒸着等公知の手段
により形成したものを使用することができる。このとき
支持体の素材としては、薄膜を形成する金属とは異なる
任意の金属(あるいはそれと同一の金属)からなるもの
であっても構わない。
【0022】なお、金属薄膜が形成された基板を用いる
場合、支持体と金属薄膜との間に接着層を設けることが
好ましい。接着層を設けることにより、支持体と金属薄
膜との間の密着性を向上させることができ、耐久性に優
れた反射鏡を得ることができる。特に支持体として合成
樹脂を使用した場合に、当該基板と金属薄膜層との密着
性を確保することが困難であり、接着層を設けることが
有効である。
【0023】接着層を構成する材料としては、Zr
2、TiO2、MgF2等が挙げられ、その膜厚として
は、20〜100nm程度とすることが好ましく、より
好ましくは50〜70nm程度である。接着層は、一般
の真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティン
グ法等従来公知の方法により支持体表面に形成すること
ができる。
【0024】2.SiO2層 本発明において、基板表面(金属薄膜が形成されている
基板の場合には、当該金属薄膜が形成されている側の表
面)には、低屈折率層としてのSiO2層が形成され
る。
【0025】SiO2層の形成は、一般の真空蒸着法、
スパッタリング法、イオンプレーティング法等従来公知
の方法を適用し、諸条件を適宜設定することにより形成
可能であるが、均一な組織、均一な膜厚形成、および正
確な膜厚制御の観点より電子ビームを用いた真空蒸着に
よって成膜して形成することが望ましい。
【0026】3.ZrO2層 本発明において、低屈折率層としてのSiO2層の上に
は、高屈折率層としてのZrO2層が形成される。
【0027】ZrO2層の形成も、SiO2層の形成同
様、一般の真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ
ーティング法等従来公知の方法を適用し、諸条件を適宜
設定することにより形成可能であるが、均一な組織、均
一な膜厚形成、および正確な膜厚制御の観点より電子ビ
ームを用いた真空蒸着によって成膜して形成することが
望ましい。
【0028】4.SiO2からなる保護層 本発明では、より一層耐環境性の高い反射鏡とするため
に高屈折率層であるZrO2層の上層として、SiO2
らなる保護層を形成することが好ましい。SiO2から
なる保護層の形成は、前記SiO2層の形成と同様にし
て行うことができる。
【0029】5.各層の膜厚の組み合わせ 高い反射率を確保し、および、入射角による反射率変化
を小さいものとするためには、入射光の波長をλとした
場合に、以下に示すようなSiO2層およびZrO2層の
光学膜厚の組み合わせとすることが好ましい。
【0030】SiO2層の光学膜厚が0.08λ〜
0.12λの範囲 ZrO2層の光学膜厚が0.28λ〜0.32λの範囲
【0031】さらに、ZrO2層の上にSiO2からなる
保護層を形成する構造においては、入射光の波長をλと
した場合に、以下に示すようなSiO2層、ZrO2層、
およびSiO2からなる保護層の各光学膜厚の組み合わ
せとすることが好ましい。
【0032】SiO2層の光学膜厚が0.08λ〜
0.12λの範囲 ZrO2層の光学膜厚が0.28λ〜0.32λの範囲 SiO2からなる保護層の光学膜厚が0.48λ〜0.
52λの範囲
【0033】SiO2層の光学膜厚が0.23λ〜
0.27λの範囲 ZrO2層の光学膜厚が0.18λ〜0.22λの範囲 SiO2からなる保護層の光学膜厚が0.48λ〜0.
52λの範囲
【0034】これら各層の膜厚の組み合わせは、本発明
の目的を達するに好ましいものとしての例示であり、蒸
着条件や環境条件等から適宜選択されるべきものであ
り、本発明は、以上に例示した各光学厚みに限定される
ものではない。
【0035】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。
【0036】<実施例1>支持体としての直径30mm
厚さ1.5mmの円盤形状のBK−7製ガラス平板上
に、ZrO2からなる膜厚75nmの接着層を介して、
膜厚850nmの銅薄膜を、電子ビームを用いた真空蒸
着によって成膜して金属薄膜層(反射膜)とし、基板を
得た。さらに基板の金属薄膜層の上に、低屈折率層とし
て、光学膜厚0.25λ(波長λ=780nm)のSi
2(屈折率Nd:1.45)を、電子ビームを用いた
真空蒸着によって成膜し、さらに高屈折率層として、光
学膜厚0.65λ(波長λ=780nm)のZrO
2(屈折率Nd:2.05)を、電子ビームを用いた真
空蒸着によって成膜して実施例1の反射鏡を得た。
【0037】得られた実施例1の反射鏡について、入射
角10°〜80°において、λ=780nmにおける反
射率Rs(S偏光)を測定した。入射角10°〜80°
においては、平均の反射率が98.6%と高い反射率を
確保することができ、入射角による反射率変化が0.4
%と極めて小さかった。さらに、入射角10°〜60°
においても、平均の反射率が98.6%と高い反射率を
確保することができ、入射角による反射率変化が0.2
%と極めて小さかった。
【0038】<実施例2>実施例1で得られた反射鏡に
ついて、さらに、高屈折率層としてのZrO2層の上層
として、SiO2からなる保護層を光学膜厚0.50λ
(波長λ=780nm)積層して、実施例2の反射鏡を
得た。
【0039】得られた実施例2の反射鏡について、入射
角10°〜80°において、λ=780nmにおける反
射率Rs(S偏光)を測定した。入射角10°〜80°
においては、平均の反射率が98.6%と高い反射率を
確保することができ、入射角による反射率変化が0.4
%と極めて小さかった。さらに、入射角10°〜60°
においても、平均の反射率が98.9%と高い反射率を
確保することができ、入射角による反射率変化が0.3
%と極めて小さかった。
【0040】<実施例3>支持体としての内接円直径2
5mmの12面非晶質ポリオレフィン基体上に、ZrO
2からなる膜厚65nmの接着層を介して、膜厚800
nmの銅薄膜を、電子ビームを用いた真空蒸着によって
成膜して金属薄膜層(反射膜)とし、基板を得た。さら
に基板の金属薄膜層の上に、低屈折率層として、光学膜
厚0.25λ(波長λ=780nm)のSiO2(屈折
率Nd:1.45)を、電子ビームを用いた真空蒸着に
よって成膜し、高屈折率層として、光学膜厚0.20λ
(波長λ=780nm)のZrO2(屈折率Nd:2.
05)を、電子ビームを用いた真空蒸着によって成膜
し、さらに保護層として、光学膜厚0.50λ(波長λ
=780nm)のSiO2(屈折率Nd:1.45)
を、電子ビームを用いた真空蒸着によって成膜して実施
例3のポリゴンミラー(反射鏡)を得た。
【0041】得られた実施例3のポリゴンミラーについ
て、入射角10°〜80°において、λ=780nmに
おける反射率Rs(S偏光)を測定した。入射角10°
〜80°においては、平均の反射率が98.6%と高い
反射率を確保することができ、入射角による反射率変化
が0.3%と極めて小さかった。さらに、入射角10°
〜60°においても、平均の反射率が98.6%と高い
反射率を確保することができ、入射角による反射率変化
が0.2%と極めて小さかった。
【0042】また、密着性について、ポリゴンミラーの
反射面の表面に、カッターで1mm角の傷を付け、その
上に粘着テープ(3M製、#600)を貼り、普通に剥
がす剥離試験を行って確認した。その結果蒸着膜には、
全く剥がれが発生しなかった。
【0043】<比較例1>支持体としての直径30mm
厚さ1.5mmの円盤形状のBK−7製ガラス平板上
に、ZrO2からなる膜厚75nmの接着層を介して、
膜厚850nmの銅薄膜を、電子ビームを用いた真空蒸
着によって成膜して金属薄膜層(反射膜)とし、基板を
得た。さらに基板の金属薄膜層の上に、低屈折率層とし
て、光学膜厚0.50λ(波長λ=780nm)のSi
2(屈折率Nd:1.45)を、電子ビームを用いた
真空蒸着によって成膜して比較例1の反射鏡を得た。
【0044】得られた比較例1の反射鏡について、入射
角10°〜80°において反射率Rsを測定した。入射
角10°〜80°においては、平均の反射率は、98.
2%とある程度高い反射率を確保することができたが、
入射角による反射率変化については、2.0%とかなり
大きい値となった。さらに、入射角10°〜60°にお
いても、平均の反射率は、97.9%とある程度高い反
射率を確保することができたが、入射角による反射率変
化については、1.3%とかなり大きい値となった。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、基板上に一般的な構成
で反射鏡を作製した場合と比較して、反射率を安定して
高くできるだけでなく、入射角に依存した反射率のばら
つきもより小さくすることができる。このため本発明の
反射鏡は、通常の反射鏡として用いる以上に、コピー、
ファクシミリ、プリンター、バーコードスキャナー等の
走査光学系に用いられる回転多面鏡に採用することによ
って、光学系の設計が容易になるうえ、高い性能を得る
ことが可能になる。一方、本発明の反射鏡は、前記Si
2層および/またはZrO2層を、電子ビームを用いた
真空蒸着によって成膜することとすれば、製造が容易で
あり、製造コストを低減することができる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属からなる、または金属薄膜が形成さ
    れた基板表面に、SiO2層と、ZrO2層と、が順次積
    層されてなることを特徴とする反射鏡。
  2. 【請求項2】 入射光の波長をλとした場合に、前記S
    iO2層の光学膜厚が0.23λ〜0.27λの範囲で
    あり、前記ZrO2層の光学膜厚が0.63λ〜0.6
    7λの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の反
    射鏡。
  3. 【請求項3】 さらにZrO2層の上層として、SiO2
    からなる保護層を形成してなることを特徴とする請求項
    1に記載の反射鏡。
  4. 【請求項4】 入射光の波長をλとした場合に、前記S
    iO2層の光学膜厚が0.08λ〜0.12λの範囲で
    あり、前記ZrO2層の光学膜厚が0.28λ〜0.3
    2λの範囲であり、前記SiO2からなる保護層の光学
    膜厚が0.48λ〜0.52λの範囲であることを特徴
    とする請求項3に記載の反射鏡。
  5. 【請求項5】 入射光の波長をλとした場合に、前記S
    iO2層の光学膜厚が0.23λ〜0.27λの範囲で
    あり、前記ZrO2層の光学膜厚が0.18λ〜0.2
    2λの範囲であり、前記SiO2からなる保護層の光学
    膜厚が0.48λ〜0.52λの範囲であることを特徴
    とする請求項3に記載の反射鏡。
  6. 【請求項6】 反射率が、98%以上であることを特徴
    とする請求項1ないし5のいずれか1に記載の反射鏡。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1に記載の
    反射鏡の製造方法であって、前記SiO2層および/ま
    たはZrO2層を、電子ビームを用いた真空蒸着によっ
    て成膜して形成することを特徴とする反射鏡の製造方
    法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117512527A (zh) * 2023-11-10 2024-02-06 星际光(上海)实业有限公司 一种介质膜反射镜及其制备工艺

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